Силовой комбинированный элемент Советский патент 1992 года по МПК E04C3/00 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к переработке композици- онных материалов, и может быть использовано при изготовлении элементов трубопроводов, различных стержней и подкосов ферменных конструкций.

Известна комбинированная конструкция, состоящая из средней части, выполненной из композиционного материала, содержащего несущие слои из однонаправленного непрерывного армирующего наполнителя, фиксация которых осуществляется с помощью штырей, установленных на фитингах, и поперечные слои.

Однако при намотке несущих слоев на криволинейную поверхность с использованием штырей сложно обеспечить надежную фиксацию прядей непрерывного армирующего наполнителя.

Кроме того, при намотке поперечных слоев возможно расплющивание продольных и спиральных слоев на поверхности оправки. Наиболее близким к изобретению является силовой комбинированный элемент, состоящий из средней части, выполненной из композиционного материала, содержащего продольные слои из однонаправленного непрерывного наполнителя и поперечные слои также из однонаправленного непрерывного наполнителя, которая соединена с фитингами, имеющими элементы фиксации продольных несущих слоев средней части.

/

Существенным недостатком такой конструкции является невозможность обеспечения надежной фиксации продольных несущих слоев при продольной укладке их на криволинейной поверхности с использованием штырей. Кроме того, при укладке нескольких продольных слоев возможно

VI VJ

о о

расплющивание жгута на поверхности оправки,

Целью изобретения является повышение надежности фиксации продольных несущих стержней.

Указанная цель, достигается тем, что в силовом комбинированном элементе, включающем среднюю часть из композиционного материала, содержащую продольные несущие стержни из непрерывного армирующего наполнителя, поперечные слои и концевые фитинги с элементами фиксации продольных несущих стержней средней части, средняя часть снабжена тонкостенной или монолитной подложкой с продольными каналами для размещения продольных несущих стержней, а элементы фиксации на фитингах выполнены в виде продольных канавок, являющихся продолжением каналов средней части и объеди- ненных поперечной канавкой, при этом фитинги в зоне поперечной канавки имеют в поперечном сечении форму многоугольника, вершины которого совпадают с вершинами оснований продольных канавок.

На фиг.1 показан комбинированный силовой элемент, общий вид; на фиг.2 - тонкостенная подложка, сечение; на фиг.З - монолитная подложка, сечение; на фиг.4 - средняя часть силового комбинированного элемента с монолитной подложкой, сечение; на фиг.5 - конструкция фитинга; на фиг.6 - схема укладки продольных несущих стержней,

Силовой-комбинированный элемент содержит среднюю часть 1 (фиг.1), выполненную из композиционного материала, и концевые фитинги 2 (фиг.1), соосно состыкованные по торцам со средней частью. Средняя часть состоит из подложки, выполненной в виде тонкостенной оболочки 3 (фиг.2), например, из тканого материала или в виде монолитного стержня 4 (фиг.З), например из пенопласта. Подложка является частью конструкции силового комбинированного элемента и одновременно технологической оснасткой. На поверхности подложки по всей длине имеются продольные каналы 5 (фиг.2 и 3), количество и рас- положение которых определяются конструктивными и технологическими соображениями. В каналах средней части размещены продольные несущие стержни 6 (фиг.1 и 4), выполненные из непрерывного одно- направленного армирующего наполнителя (волокон, нитей, жгутов, проволоки и т.п.). Поперечное сечение продольных каналов и продольных несущих стержней соответственно равны.

Концевые фитинги 2 предназначены для соединения с внешними элементами конструкции, например со смежным стержнем ферменной конструкции или со смежным элементом трубопровода. В зависимости от назначения конструкции фитинга имеют форму полого или сплошного стержня (для элементов трубопроводов - полая, для стержней - полая или монолитная). На поверхности каждого фитинга имеются канавки 7 (фиг.5), объединенные общей поперечной канавкой 8 (фиг.5). Канавки 7 фитинга являются продолжением каналов средней части, их количество, форма и расположение соответствуют количеству, форме и расположению каналов средней части. Сечения фитингов в средней части в зоне стыка соответственно равны. Сечение фитинга в зоне поперечной канавки имеет форму многоугольника, вершины которого совпадают с вершинами оснований продольных канавок (фиг.5). В канавках 7 и 8 ф.итингов размещены, как и в каналах средней части, продольные несущие стержни 6 (фиг.1). Фитинги в зависимости от назначения и условий эксплуатации могут изготавливаться из различных материалов: металлов, термопластов и реактопластов.

Продольные несущие слои размещены в продольных и поперечных каналах и канавках средней части и фитингов по пространственной ломаной линии 9 (фиг.6), Снаружи силового комбинированного элемента по всей длине продольных несущих стержней размещены поперечные слои 10 (фиг.4), выполненные из композиционного материала, армированного непрерывным однонаправленным или тканым наполнителем.

Силовой комбинированный элемент собирается следующим образом.

Изготовленные любым известным способом фитинги и подложка состыковывают между собой так, что каналы средней части совпадают с соответствующими канавками фитингов, например с помощью центрального отверстия в фитинге и соосно- го с ним хвостовиками подложки (6 случае монолитной подложки), образуя тем самым технологическую оснастку. Затем конец непрерывного армирующего наполнителя закрепляют в поперечной канавке одного из фитингов и проводят укладку наполнителя с некоторым технологическим натяжением в продольные и поперечные каналы и канавки средней части и фитингов по пространственной ломаной линии до заполнения наполнителем сечения каналов и канавок. При этом одновременно образуется соединение фитингов со средней частью. Затем наматывают наружные поперечные слои и проводят полимеризацию изделия.

Использование продольных каналов, объединенных общими поперемными канавками указанной формы, позволяет повы- сить надежность фиксации продольных несущих стержней, во-первых, за счет геодезической укладки наполнителя стержней, что исключает при осевом нагружении силового комбинированного элемента дей- ствие касательных усилий, а , во-вторых, за счет укладки наполнителя в каналы и канавки обеспечивается его плотная упаковка и строго осевое направление и исключается возможность расплющивания материала стержней по поверхности при намотке поперечных слоев. Кроме того, обеспечивается возможность использования непрерывнх однонаправленных наполнителей, что. позволяет упростить технологию изготовле- ния силового комбинированного элемента за счет объединения процессов изготовления конструкции и образования соединения средней части с фитингами. При этом максимально используются свойства однонап-

равленных непрерывных армирующих наполнителей.

Формула изобретения Силовой комбинированный элемент, включающий среднюю часть из композиционного материала, содержащую продольные несущие стержни из непрерывного армирующего наполнителя, поперечные слои и концевые фитинги с элементами фиксации продольных несущих стержней средней части, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности фиксации, средняя часть снабжена тонкостенной или монолитной подложкой с продольными каналами для размещения продольных несущих стержней, а элементы фиксации на фитингах выполнены в виде продольных канавок, являющихся продолжением каналов Средней части и объединенных поперечной канавкой, при этом фитинтги в зоне поперечной канавки имеют в поперечном сечении форму многоугольника, вершины которого совпадают с вершинами оснований продольных канавок.

Изобретение относится к переработке композиционных материалов. Цель изобретения - повышение надежности фиксации. Несущие стержни из непрерывного армирующего наполнителя укладывают в продольные канавки подложки и фитингов и в поперечные канавки фитингов. Сечение фитинга в зоне поперечной канавки представляет собой многоугольник, вершины которого совпадают с вершинами оснований продольных канавок. 6 ил.

5иг. 3

Зкг. 4

Фиг. 5 9

10

&г. 6