СТЕКЛОПЛАСТИКОВАЯ ТРУБА-ОБОЛОЧКА Российский патент 1998 года по МПК F16L9/12 F41F3/42 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в стеклопластиковых трубах-оболочках, применяемых в химической промышленности, строительных конструкциях, пусковых контейнерах ракет.

Известна стеклопластиковая труба-оболочка, состоящая из наружного и внутреннего слоев стеклопластика, промежуточного пенопластового слоя и кольцевых шпангоутов между ними и скрепленных со шпангоутами панелей [1].

В указанной конструкции стеклопластиковой трубы-оболочки панели из композиционного материала установлены по внутреннему контуру оболочки, что требует их специального монтажа уже при сборке и крепления только к шпангоутам. Ударные нагрузки, приводящие к пробитию стеклопластиковой трубы-оболочки, воспринимаются при слабом взаимодействии ее стенки с панелями, через шпангоуты, что неэффективно.

Известна стеклопластиковая труба-оболочка, состоящая из слоев различной плотности [2].

Данная труба-оболочка может противостоять и воспринимать ударные нагрузки, но конструктивно такая труба-оболочка должна иметь большую толщину стенки, обладать большой массой, что неэффективно для производства и эксплуатации.

В дополнительном изобретении по [3] масса стеклопластиковой трубы-оболочки по сравнению с изобретением [2] уменьшена за счет выполнения среднего слоя из заранее прессуемых стрингеров, несущих осевую нагрузку, уплотненных плотно друг к другу вдоль оси трубы-оболочки. Однако и при таком конструктивном исполнении масса стеклопластиковой трубы-оболочки остается все еще высокой. Нижайшим аналогом, выбранным в качестве прототипа, является стеклопластиковая труба-оболочка [1].

Основной задачей изобретения является создание стеклопластиковой трубы-оболочки такой конструкции, которая бы обладала весовыми характеристиками с меньшей массой, высокой стойкостью к пробитию от воздействия ударных нагрузок, создаваемых такими баллистическими объектами, как пули от автомата или карабина, и не разрушалась в результате воздействия.

Техническим результатом, который может быть получен при использовании изобретения, является повышение надежности стеклопластиковой трубы-оболочки и эффективности ее использования.

Основная задача решена и технический результат достигнут за счет изменения конструкции стенки стеклопластиковой трубы-оболочки, концентрирования панелей в зонах наиболее вероятного воздействия ударных нагрузок и их эффективной локализации при минимальных весовых параметрах. Для этого в стеклопластиковой трубе-оболочке, состоящей из наружного и внутреннего слоев стеклопластика, промежуточного пенопластового слоя, кольцевых шпангоутов между ними и скрепленных со шпангоутами панелей, панели встроены в стенку трубы-оболочки концентрическими слоями, размещенными соответственно между промежуточным пенопластовым слоем и внутренним и наружным слоями стеклопластика, скрепленными с ними клеем, с углами симметричного охвата их боковых поверхностей относительно горизонтальной плоскости симметрии, равными 30-75^o, причем панели выполнены из прессованного слоистого пластика на основе полотен стекло-, базальто- или органоткани или комбинации из них.

Отличительными особенностями стеклопластиковой трубы-оболочки предложенной конструкции являются следующие признаки: встраивание панелей в стенку трубы-оболочки концентрическими слоями, размещенными соответственно между промежуточным пенопластовым слоем и внутренним и наружным слоями стеклопластика, скрепленными с ними клеем; симметричный охват панелями боковых поверхностей с углами 30-75^o относительно горизонтальной плоскости симметрии; выполнение панелей из прессованного слоистого пластика на основе полотен стекло-, базальто- или органоткани комбинации из них.

Указанные отличительные признаки являются существенными, так как каждый из них в отдельности и совместно направлен на решение поставленной задачи и достижение технического результата.

Так, например, введение панелей в стенку трубы-оболочки концентрическими слоями, размещение панелей со стороны внутренней или внешней поверхности трубы-оболочки так, как в аналоге, принятом за прототип, неприемлемо по вышеуказанным причинам и недостаткам, элементы такой конструкции трубы-оболочки для совместной работы малоэффективны.

Размещение панелей между промежуточным пенопластовым слоем и внутренним и наружным слоями стеклопластика концентрическими слоями и скрепление с ними клеем обеспечивает совместность и эффективность их работы при восприятии ударных нагрузок, способствует рассеиванию, диссипации и поглощению этой нагрузки в динамическом спектре высокоэнергетических колебаний. Введение панелей в стенку трубы-оболочки с углами охвата боковых поверхностей, равными 30-75^o, является эффективным противодействием наиболее вероятному воздействию ударных нагрузок в направлении горизонтальной плоскости симметрии. Выполнение панелей из прессованного слоистого композиционного пластика позволяет эффективно противостоять действию ударных нагрузок, особенно при выполнении из полотен стекло-, базальто- или органоткани.

Кроме того, предложенная конструкция стеклопластиковой трубы- оболочки изменяет и сам механизм работы ее стенки: наружные слои передают нагрузку на панели, находящиеся на промежуточном пенопластовом слое, как на упругом основании, которые за счет ударно-динамического прогиба часть нагрузки передают и локализуют закреплением их концов на шпангоуты, чем расширяют зону включения в работу всей стенки трубы-оболочки. При преодолении внешнего концентрического слоя панелей в работу вступает внутренний концентрический слой панелей, но расположенный не под, а непосредственно на внутренней оболочке, проявляющий аналогичный механизм работы с проникающим баллистическим телом, уже потерявшим часть ударно-динамической нагрузки и изменившим траекторию проникновения, чем улучшил условия его противодействию.

Вместе с этим предложенная конструкция стеклопластиковой трубы-оболочки решает многие вопросы по улучшению технологии ее изготовления, совмещению режимов переработки композиционного материала на основе армирующих наполнителей и полимерного связующего.

Указанные отличительные существенные признаки являются новыми, так как их использование в известном уровне техники, аналогах и прототипе не обнаружено, что позволяет характеризовать предложенное техническое решение соответствием критерию "новизна".

Единая совокупность новых существенных признаков с общими известными существенными признаками позволяет решить поставленную задачу и достичь нового технического результата, что позволяет характеризовать новое техническое решение как обладающее существенными отличиями по сравнению с известным уровнем техники, аналогами и прототипом. Новое техническое решение является результатом опытно-конструкторской отработки и творческого вклада, получено без использования стандартных проектировочных решений или каких-либо рекомендаций, по своей оригинальности и содержательности исполнения соответствует критерию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 представлен общий вид стеклопластиковой трубы-оболочки; на фиг. 2 - сечение по А-А; на фиг. 3 - конструктивные особенности стенки трубы- оболочки с панелями из слоистого пластика.

Стеклопластиковая труба-оболочка состоит из наружного и внутреннего слоев 1, 2, промежуточного слоя 3, кольцевых шпангоутов 4, 5 и панелей 6, встроенных в стенку трубы-оболочки концентрическими слоями 7, 8 и 9, 10, размещенными соответственно между слоем 3,выполненным из пенопласта, и слоями 1, 2 из стеклопластика, скрепленными с ними клеем, с углами симметричного охвата их боковых поверхностей относительно горизонтальной плоскости симметрии, равными 30-75^o. Панели 6 выполнены из прессованного слоистого пластика на основе полотен стекло-, базальто- или органоткани или комбинаций из них.

Наружный и внутренний слои 1, 2 и кольцевые шпангоуты 4, 5 представляют собой отвержденный композиционный материал из стеклоткани и полимерного связующего, сформированный соответственно в виде цилиндрических обечаек и кольцевых поясов жесткости.

Порядок изготовления стеклопластиковой трубы-оболочки заключается в намотке на оправку (не показано) внутреннего слоя 2 из полотен стеклоткани, кольцевых шпангоутов 4, 5 из лент стеклоткани, пропитанных полимерным связующим, приклеивании к внутреннему слою 2 панелей 6 в виде концентрических слоев 7, 8, нанесении на внутренний слой 2 и слои 7, 8 из панелей 6 с закреплением на них клеем пенопластового слоя 3, приклеивании к пенопластовому слою 3 и шпангоутам 4, 5 панелей 6 концентрическими слоями 9, 10, проточке их, намотке на полученный каркас наружного слоя 1 из полотен стеклоткани, пропитанных полимерным связующим, и термообработке по режимам полимеризации связующего с последующим извлечением оправки и механической обработкой полученной заготовки.

Функционирование стеклопластиковой трубы-оболочки заключается в восприятии ею приходящих на нее нагрузок с обеспечением надежной сохранности размещенных в ней изделий. Проникновению автоматных и карабинных пуль препятствуют панели 6 из прессованного слоистого пластика, встроенные в стенку трубы-оболочки как средство дополнительной защиты к ее наружному и внутреннее слоям 1 и 2, являющиеся преградой для восприятия ударных нагрузок такого вида, изменения траектории проникновения, диссипации энергии и ее поглощения в пределах стенки трубы-оболочки без ее пробития и разрушения.

Экспериментальные работы, проведенные с фрагментами стеклопластиковых труб-оболочек с использованием нового технического решения показали положительные результаты, такие трубы-оболочки обладают высокой эффективностью и воспроизводимостью промышленным способом.

Таким образом, новое техническое решение соответствует и критерию "промышленная применимость", т.е. уровню изобретения, на его создание и использование целесообразно обеспечение защиты исключительных прав патентом.

Изобретение относится к области машиностроения. Панели встроены в стенку трубы-оболочки концентричными слоями, размещенными соответственно между промежуточным пенопластовым слоем и наружным и внутренним слоями стеклопластика, скрепленными с ними клеем. Панели встроены с углами симметричного охвата их боковых поверхностей относительно горизонтальной плоскости симметрии, равными 30 - 75^o. Панели выполнены из прессованного слоистого пластика на основе полотен стекло-, базальто- или органоткани или комбинации из них. В результате повышается надежность трубы-оболочки. 3 ил.

Стеклопластиковая труба-оболочка, состоящая из наружного и внутреннего слоев стеклопластика, промежуточного пенопластового слоя и кольцевых шпангоутов между ними и скрепленных со шпангоутами панелей, отличающаяся тем, что панели встроены в стенку трубы-оболочки концентричными слоями, размещенными соответственно между промежуточным пенопластовым слоем и наружным и внутренним слоями стеклопластика, скрепленными с ними клеем, с углами симметричного охвата их боковых поверхностей относительно горизонтальной плоскости симметрии, равными 30 - 75^o, причем панели выполнены из прессованного пластика на основе полотен стекло-, базальто- или органоткани или комбинации из них.