Опорный шпангоут из композиционного материала Советский патент 1992 года по МПК F16L9/12 E04C3/29 

(Л

С

Изобретение относится к строительству, а именно к силовым элементам. Цель изобретения - повышение прочности при упрощении технологии изготовления и снижение веса и расширение области применения. Опорный шпангоут образован из чередующихся концентрических слоев сплющенных корытообразных рукавов и нитей кольцевого армирования, расположенных по днищам корытообразных рукавов. Шпангоут представляет собой многоконтурную конструкцию с перемычками в виде хорд. 7 ил.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано в качестве силового элемента для подкрепления шахтных колодцев, контейнеров, а также в самолетостроении, судостроении и т.п.,является усовершенствованием известного устройства поавт.св . № 1318760.

Цель изобретения - повышение прочности при упрощении технологии изготовления, снижение веса и расширение области применения шпангоутов.

На фиг. 1 изображен шпангоут с одной балкой, расположенной по хорде, общий вид; на фиг. 2 -дугообразная часть периметра дополнительных кольцевых корытообразных рукавов меньшей длины, скрепленная со слоями основного шпангоута; на фиг. 3 - сечение балки шпангоута; на фиг. 4 - шпангоут с одной балкой, вариант общего вида; на фиг. 5 - сечение балки

шпангоута; на фиг. 6 - шпангоут овальной формы с двумя балками, расположенными по хордам, вариант общего вида; на фиг. 7 - шпангоут овальной формы с двумя балками, расположенными по хордам, вариант общего вида.

Шпангоут 1 (фиг. 1), образованный чередующимися концентрическими слоями сплющенных кольцевых рукавов корытообразного профиля 2 (фиг. 2) с непрерывными кольцевыми армирующими волокнами 3, расположенными по днищам корытообразных рукавов 2, снабжен скрепленными между собой чередующимися дополнительными кольцевыми корытообразными рукавами меньшей длины и нитей 5 кольцевого армирования, расположенных по днищам корытообразных рукавов 4. Часть периметра чередующихся кольцевых рукавов меньшей

VJ 00

ю о

ю

длины и нитей 5 кольцевого армирования образуют балку 6 (фиг. 1-3) в виде хорды.

Другая дугообразная часть периметра чередующихся кольцевых рукавов 4 меньшей длины скреплена чередующимися кон- центрическими слоями сплющенных кольцевых рукавов корытообразного профиля 2 шпангоута 1.

Шпангоуте одной балкой в виде хорды по варианту (фиг. 4) содержит второй контур из скрепленных между собой чередующихся дополнительных кольцевых корытообразных рукавов меньшей длины, при этом часть периметра чередующихся кольцевых рукавов меньшей длины образует балку 7 (фиг. 4). Другая дугообразная часть периметра чередующихся кольцевых рукавов 8 меньшей длины скреплена с чередующимися концентрическими слоями сплющенных кольцевых рукавов корытообразного профиля шпангоута 1.

Таким образом, шпангоут имеет балку коробчатого замкнутого профиля (фиг. 5), образованную балкой 6 первого контура, которые скреплена между собой.

Шпангоут 1 (фиг. 6) содержит скреплен- ные между собой чередующиеся дополнительные кольцевые корытообразные рукава меньшей длины, аналогичные слоям шпангоута с одной балкой, показанных на фиг. 1. При этом часть периметра слоев меньшей длины образует две балки 9 и 10 в виде хорд, а другие части 11 периметра скреплены с основным шпангоутом.

По сравнению со шпангоутом, изображенным на фиг. 6, шпангоут 1 (фиг. 7) содер- жит два дополнительных контура из кольцевых слоев меньшей длины. При этом части периметра обоих контуров соответственно, образуют балки 12 и 13, скрепленные с балками 9 и 10, а дугообразные части 14 и 15 скреплены со шпангоутом 1.

Изготовление предлагаемых конструкций производят в следующей последовательности. Сначала формируют поочередно

путем намотки чередующихся слоев корытообразных рукавов и нитей кольцевого армирования меньшей длины один, два или три контура.

После этого оправки с намотанными заготовками контуров скрепляют в одной плоскости между собой или с дополнительными элементами оправки так, чтобы образовался кольцевой паз для намотки шпангоута.

Снизить опасные для полимерных композитов изгибные напряжения можно путем увеличения толщины стенок опорного шпангоута по прототипу или прямым подкреплением шпангоута балками. Очевидно, что подкрепление шпангоута балками с точки зрения веса, является более предпочтительным, так как композиционный материал в балке работает в выгодных для себя условиях - на растяжения (сжатие).

Конечно, решить задачу снижения массы основного шпангоута по прототипу можно и за счет установки в нем отдельно изготовленных балок. Но обеспечение надежных узлов крепления отдельно изготовленных балок со шпангоутом неизбежно приведет к увеличению веса шпангоута по сравнению с предлагаемым решением, где балки получаются методом намотки за одно целое с опорным шпангоутом в едином технологическом процессе.

Формула изобретения

Опорный шпангоут из композиционного материала по авт.св. № 1318760, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности при упрощении технологии изготовления, снижения веса и расширения области применения, он снабжен дополнительными кольцевыми сплющенными рукавами меньшей чем шпангоут длины с нитями кольцевого армирования в их днищах, выполненных на одной части их периметра в виде, по крайней мере одной балки, расположенной по хорде, закрепленных другой дугообразной частью их периметра на корытообразных рукавах шпангоута.

4

Фиг 4

Фиг. 6

6

ФигЈ

Ik

/5

Фаг 7