Многослойная панель Советский патент 1984 года по МПК E04C2/44 E04B1/98 

Изобретение относится к несущим трехслойным панелям и может найти применение b строительстве, а также при создании элементов -силовых конструкций летательных аппаратов и судов, обладающих высокой несущей и амортизирующей способностью ia воздействие интенсивных нагрузок.

Известна трехслойная энергопоглощающая панель, включающая несущие ребристые плиты, ребра одной из которых расположены в межреберных промежутках другой и соединены упругоподатливыми связями в виде пружин 1.

К недостаткам амортизационной панели относятся низкая жесткость, прочность и устойчивость панели при использовании ее в качестве элементов силовой конструкции вследствие малого значения меЖслойного модуля сдвига, обусловленного высокой податливостью пружины, а также малая энергопоглощающая способность панели вследствие невысоких энергопоглощающих х-арактеристик пружинных амортизаторов.

Наиболее близкой к изобретению является трехслойная панель, включающая несущие ребристь1е плиты, ребра одной из которых расположены в межреберных промежутках другой и соединены упругоподатливыми связями в виде труб с двумя участками выворачивания 2. .

Недостатками известной панели являются низкие энергопоглощающие качества, обусловленные малым рабочим ходом амортизации, который ограничен ввиду того, что выступы противоположных ребер уже в исходном состоянии смещены один относительно другого на диаметр трубы, а также вследствие малого числа зон выворачивания на единицу щирины панели из-за полостей труб, а также низкая прочность, жесткость и устойчивость как силовой конструкции ввиду низкого значения межслойного модуля сдвига в плоскости, перпендикулярной плоскости установки труб, обусловленного значительной податливостью труб в поперечном к их оси направлении. Кроме того, сложно приводить конструкцию в рабочее, положение после амортизации, так как наддув полости давлением жидкости или газа при несоблюдении равенства давлений в полостях труб и снаружи их может привести к потере формы труб и таким образом к потере работоспособности конструкции.

Цель изобретения - улучшение амортизационных характеристик и повыщение несущей способности панели.

Поставленная цель достигается тем, что в многослойной панели, содержащей несущие ребристые плиты, ребра одной из которых расположены в межреберных промежутках другой к соединены упругоподатливыми связями в виде профилей с двумя участками выворачивания, каждый профиль

размещен в полости между соседними ребрами одной из плит и соединен с поверхностью плиты, причем участки выворачивания профиля расположены на уровне вершин ребер другой плиты, а участки Между ними скреплены с вершинами ребер, профили снабжены установленными в полостях, ограниченных участками выворачивания, цилиндрическими элементами, соединенными с элементами смежных по высоте профилей посредством гибких связей, а в стенках профилей выполнены поперечные прорези для гибких связей.

« Кроме того, профили могут бь1ть выполнены с профильными разрезами вдоль ребер ялит.

На фиг. I изображена многослойная панель, общий вид; на фиг. 2 - внешний вид одного из симметричных несущих листов; на фиг. 3 - тонкостенный.п.рофиль, установленный между ребрами несущих плит, обцшй вид; на фиг. 4 - уцепленные один с другим профили, общий вид; на фиг. 5 - соединенные один с другим цилиндры, разрез; на фиг. 6 - вариант соединения гибкой связи.

Панель состоит из несущих плит I и 2 с ребрами 3 и 4 соответственно. Ребра 3 шгиты I частично введены в полости, образованные ребрами 4 несущей плиты 2. Между ребрами 3 и 4 расположены тонкостенные пластинчатые профили 5 и 6 (незамкнутые профили), изготовленные из материала с высокой усталостной прочностью на выворачивание. Профили 5 и 6, соединяя несущие плиты, образуют жесткий пакет силовой трехслойной конструкции.

Профили 5 и 6 имеют два участка 7 и 8 выворачивания,, расположенные на высоте верщин ребер 4 и 3 соответственно противоположных плит 2 и 1. Профили 5 и 6 представляют собой трубы, имеюццие разрезы 9 и 10 по центральной части выступов 4 и 3 ребер противоположных плит, и соединены По поверхностям контуров полостей, в которые они установлены, а с открытой .стороны полости, профили 5 и 6 соединены с вершиной противоположных ребер 4 и 3 в зоне между участками 7 и 8 выворачивания. Для этого профили 5 и 6 имеют изогнутые участки il, прилегающие к горизонтальной площадке вершины ребер 3 и 4, являющиеся продолжением участков 7 и 8 выворачивания. Стенки профилей, соединенные основаниями полостей, для облегчения конструкции могут выполняться перфорированными.

6 объемы, образованные криволинейной изогнутой поверхностью участков 7 и 8 выворачивания, установлены полые цилиндры 12. Полые цилиндры 12, размещенные в противоположных одна другой зонах 7 и 8 выворачивания, расположенных в одной поперечной к панели плоскости, соединены при помощи гибкой связи 13, проходящей через полости цилиндров 12, например тонкого изогнутого в форме замкнутой рамки стержня. Цилиндры обеспечивают постойннными радиусы выворачивания полок профилей и исключают изломы материала в этих зонах, а также обеспечивают плотный контакт элементов структуры в поперечном к ребрам направлении, что увеличивает в этом направлении прочность и жесткость панели. Диаметры цилиндров 12 выбираются, как правило, малыми, что обеспечивает плотность упаковки профилей, плотно прилегающих в зоне выворачивания к Цилиндрам. Для свободного размещения стержня н соединения цилиндров в стенках профиля выполнены поперечные прорези 14. В каждой прорези размещены два стержня от соседних рамок.Для изготовления панели механическим или электрохимическим фрезерованием изготавливают ребристые несущие плиты I и 2. Цилиндры 12 собирают по парам на стержне 13, который изгибают в форме рамки, с одной из сторон соединяют, например, внахлестку, пайкой, и образуют замкнутую рамку. Изготавливают тонкостенные профили с прорезями 14. в зоны 7 и 8 через прорези 14 устанавливают цилиндры 12, собранные на рамках. Профили 5 и 6 собирают посредством попарно соединенных друг с другом гибкой связью цилиндров при пимощи оснастки, фиксирующей их взаимное положение, и таким образом собирают и соединяют стержнями 13 всю внутреннюю структуру, состоящую нз связанных друг с другом профилей 5 и 6.

На полученную заготовку устанавливают сверху и снизу ребристые плиты, при этом профили 5 и 6 совмещаются с пазами между ребрами 4 и 3 соответственно. Несущие ребристые плиты и цилиндры выполняют из высокопрочных материалов, таких как легированная сталь н титан или композиционные материалы, .(трубы- из пластичных сплавов стали, гибкая связь - из легиюванной стали).

.Если действующие на панель нагрузки малы, конструкция работает как упругая панель. При действии значительного внешнего давления ребра 3 начннают двигаться в пазы, образованные ребрами 4 противоположной общи вки. Присоединенные к вершинам ребер 3 и 4 пластинчатые профили 5 и 6 начинают перемец1аться, выворачивая ,с ребрами часть профилей. При этом выворачивание происходит вокруг вращающих ся относнтельно стержней 13 цилиндров 12, обеспечивающих постоянный радиус зоны выворачивания, которые при помощи гибкой связи 13 обеспечивают натяжение стенок профилей 5 и 6 и не дают им терять устойчивость при повторных нагрузках. Цилиндры прокатывают полки профилей, попеременно выворачивая и выпрямляя их, обеспечивая их регулярную форму. В процессе вывораoчивания происходит . также отслоение стенок профилей 5 и 6 от поверхностей впадин 7, что увеличивает знергопоглощение. При этом происходит вращательно-поступательное движение полок профиля в разные стороны в направлении к противоположным

5 рбщивкам при одновременном и равномерном сближении обшивок, вследствие чего расстояние между вывернутыми зонами остается постоянным. Так как пластическое выворачивание профилей с каждой стороны

0 ребра происходит в противоположные стороны (так, если выворачивание верхней зоны происходит в направлении против часовой стрелки, то вращение нижней зоны выворачивания - по часовой), то вследствие этого обеспечивается вращательно-поступа5тельное движение упругоподатливых связей в разные стороны относиуельно ребер, что увеличивает ход амортизации.

После исчерпания своей амортизирующей способности панель снова приводится

0 в первоначальное положение под действием давлення }кидкости или газа, содержащегося во внутренних полостях конструкций. При, этом происходит обратное рабочему выворачивание пластичных труб. Такое число циклов может быть достаточно большим.

5 Давление в полостях труб может поддерживаться в широком диапазоне давлений в зависимости от требований условий амортизации, времени возращения конструкции в рабочее состояние и др.

Панель может быть использована при

0 амортизации локальных нагрузок вследствие того, что ребра перераспределяют нагрузку равномерно по всему слою.

Использование изобретения позволяет повысить жесткость, прочность и устойчивость

5 панели при действии осевых усилий, направленных поперек ребер, а также поперечного изгиба в этой плоскости вследствие жесткого Контакта ребер че1эез профили и цилиндры 12. Кроме того, увеличивается энёргопоглощение панели за счет увеличения хода амор0тозации и более плотной упаковки амортизирующих элементов.

Фаг. 2

Фиг.З

Фиг.4

1. МНОГОСЛОЙНАЯ ПАНЕЛЬ, содержащая несущие ребристые плиты, ребра одной из которых расположены в межреберных промежутках другой и соединены упругоподатливыми связями в виде профилей с двумя участками выворачивания, отличающаяся тем, что, с целью улучшения амортизационных характеристик и повышения несущей способности панели, каждый профиль размещен в полости между соседними ребрами одной из плит и соединен с поверхностью плиты, причем участки выворачивания профиля расположены на уровне верщин ребер другой плиты, а участки между ними скреплены с верщинами ребер, профили снабжены установленными в полостях, ограниченных участками выворачивания, цилиндрическими элементами, соединенными с элементами смежных но высоте фофилей посредством гибких связей, а в стенках профилей выполнены поперечные прорези для гибких связей. 2. Панель по п. 1, отличающаяся тем, что профили выполнены с продольными разрезами вдоль ребер плит.