Торовый шпангоут из композиционного материала Советский патент 1986 года по МПК E04C2/24 F16H9/12 

Изобретение относится к производву изделий из композиционных материалов и может быть использовано при изготовлении шпангоутов, опорных поясов, ложементов, трехслойных оболочек и других подобных изделий, изготавливаемых намоткой и применяемых в авиационной, химической, строительной, а также в других отраслях промышленности, и является дополнительным к основному авт. св. № 1146387.

Цель изобретения - повышение прочности соединения с наружной цилиндрической оболочкой.

На фиг. 1 схематически показан шпангоут, поперечное сечение; на фиг. 2 - то же, в аксонометрии; на фиг. 3 - то же, закрепленный на внутренней и наружной обечайках трехслойной оболочки; на фиг. 4 - оправка - каркас, ее вариа)ты.

Шпангоут ограничен двумя боковыми стенками 1, внутренней посадочной 2 и наружной опорной 3 поверхностями, представ- ляюш,ими собой боковую поверхность одно- полостного гиперболоида определенных размеров.

Силовая оболочка 4 шпангоута получена намоткой высокопрочного однонаправлен - ного композиционного материала на оправку - каркас, внутренняя полость которой заполнена легким и прочным теплоизоляционным материалом 5. Более подробно расположение витка 6 на наружной опорной поверхности шпангоута показано на фиг. 2.

На внутренней обечайке 7 трехслойной оболочки готовый шпангоут 8 крепится при помош,и двух конических колец 9, одно из которых получено окружной намоткой пропитанных нитей, а другое составлено из двух полуколец такого же сечения, отвержденных заранее и устанавливаемых на клеевом слое 10. Пространство между шпангоутами заполняется легким и прочным заполнителем .11. Наружная обечайка 12 наматывается на шпангоут на расстоянии Н от внутренней обечайки, причем Hj, Н +2о, где 5 - толщина стенок шпангоута. В неотвержден- ном состоянии наружная обечайка закатывается специальным роликом во впаднны, образованные наружной опорной поверхностью шпангоута, и сверху приматывается нитями 13. Затем производят ее отверждение в печи.

В качестве оправок для шпангоутов возможно использование колец 14, уголков 15, двутавров 16. Для варианта в, изображенного на фиг. 4, должно выполняться соотношение - минимальная высота углубления, определяемая по формуле (2).

Работа шпангоута осуществляется следующим образом.

Действующие на внутреннюю обечайку 7 сосредоточенные усилия или распределенная нагрузка через контактирующие со шпангоутом поверхности и конические кольца 9 передаются шпангоуту и жестко

скрепленной с ним внешней обечайке. Благодаря равномерному распределению нагрузки между шпангоутами и обечайками существенно повышаются суммарные прочность и жесткость трехслойной оболочки, что позволяет получить выигрыш в весе за счет устранения местных утолщений на наиболее слабых участках.

Наружная опорная поверхность шпангоута и соответствующая ей поверхность оправки-каркаса выполнены в виде однополостного гиперболоида вращения, описываемого уравнением

.

2 WP

--(н +

-л/)

V

4tg

причем оправка-каркас, на которой формуется шпангоут, выполнена с углублением высотой

н +Л/ - -л/с

-V(

Для наружной опорной поверхности оправки-каркаса, имеющей боковые стенки толщиной б, уравнение гиперболоида и высота углубления в оправке приобретает вид

40

y -ifr - (В-26)

45

-тт:; :

2 (B-26f 4/g P

, с (B-26f.V (В-2б1 - J

(риг. 2

56 99WS /6666.556M d iX OO XX g5566566gM565$

/ / /

$83

w

фиг.З

iJOi/a. li