Многослойная несущая изоляционная оболочка двоякой кривизны Советский патент 1979 года по МПК E04B1/62 

в конечном счете приведет к неоправданному увеличению толщины несущих слоев и соответственно массы конструкции. Сложность технологии изготовления заключается в необходимости создания .двух штампов или форм изготовления Ь.бшивок многослойной конструкции двойной кривизны, так как-эквидистантные друг другу поверхности имеют отличную друг от друга форму, например обшивки сферической оболочки имеют радиусы, отличающиеся на толщину заполнителя. Целью изобретения является повы1иение несущей способности многослойной конструкции. Эта цель достигается тем, что в многослойной несущей изоляционной оболочке двоякой крйвиз-ны, включающей обшивки и скрепленный с ними заполнитель, заполнитель, выполнен с дополнительным зигзагообразным слоем из пористого материала, размещенном симметрично относительно обшивок и помещенным в защитную оболочку. Кроме того, в многослойной несущей изоляцит онной o6oj;o4Ke двоякой кривизны допол нительный слой выполнен из ячеистого бетона, а защитная оболочка - из стек лоткани. На фиг. 1 изображены две модифика ции оболочки, поперечный разрез; на фиг. 2 - схема -распределения усилий при воздействии сдвиговой нагрузки; на фиг. 3 - схема распределения усилий при воздействии сжимающей нагрузки. Оболочка включает относительно тонкие обмивки 1 и 2, изготовленные, например, из металла, с приклеенными к ним слоями сот или лент 3. Ячейки сот или полости ленточного заполнителя герметизированы посредством прослойки 4, например, из стеклоткани. Волнистую или зигзагообразную в сечении поверхность контакта слоев 3 и 5 можно получить как механической обработкой обычных сот или лент после приклеивания их к несущим слоям 1 и 2 так и путем приклеивания предваритель но обработанных с целью получения требуемой поверхности скрепления сот или лент. . В предварительно оставленный зазор между прослойками 4 производится заливка самотвердеющей пены, например пеноэпоксида. Пена после полимеризации образует слой 5, скрепляя за счет высоких адгезионных свойств оболочку в единое целое. Кроме вышеизложенного, для образования слоя 5 можно использовать метод горячего формования. Для оценки влияния зубчатости формы дополнительного слоя на напряженное состояние используют две модели конструкции в виде прямолинейных полос единичной ширины с одинаковыми не сущими слоями. Причем заполнитель одной модели имеет дополнительный слой зубчатой формы, а другой рямолинейный. Расчет напряжений дополнительного слоя будет производиться в предположении, что в конструкции имеют место только упругие деформации. Кроме того предполагается отсутствие изгиба материала зуба как консольной балки. Ясно, что сдвигающие напряжения Дпя прямолинейного дополнительного слоя определятсяГ. I m сдв- где сдвигающая нагрузка на единицу площади модели. Для анализа напряженного состояния конструкции вЕаделим характерный участок дополнительного слоя, который достаточно рассчитать, чтобы знать напряжения во всем слое. Таким участком является участок ABC. Рассмотрим прилегающую часть дополнительного слоя CDE с целью сравнения напряжений. На АВ и CD они равны. Напряжения на СВ и DE равны по абсолютной величине, но противоположны по знаку, так как на СВ действуют сжимающие напряжения, на DE - растягивающие. Напряжения на АВ определятся: Т.. где а - ширина зуба, Ь - высота зуба, Е; G - модули Юнга и сдвига соответственно для материала дополнительного слоя, В дополнительном слое заполнителя при следующих исходных величинах: а 4,0см; G 400т 5,0Ь 1,2см; 50-1-1 H lO-§t,a Результат вычислений: 7 г -1п--Ж. . %ж (Г 7 7Я--- ЧДВ- см2 Здесь обозначения даны в полном соответствии с вышеприведенными формулами . В качестве материала дополнительного слоя выбран эпоксидный пенопласт. В соответствии с известными данными возьмем за.исходные следующие величины, определяющие прочность пеноэпоксида: гг S л R кГ - - -31 кГ &Р.раст7 см2 о 1г, ЬРраст. - см2 еж . fgp- величина временного сопротивления при сдвиге, ййо ieao - величина временного СОНРОСТ ° еж ротивления прирастяжении и сжатии соответственно. При рассмотрении результатов расчета конструкции при действии сдвига ющей нагрузки ясно видно, что конструкция с прямым дополнительным слоем .исчерпала свою несущую способность и будет разрушена,, в то время как кон струкция с зубчатым дополнительным слоем может выдержать гораздо большу нагрузку, так как напряже-ния сдвига в ней в 2,24 раза меньше. Появление в знаменателе дополниЕйтельного члена -:f- физически объяст няется появлением дополнительного сопротивления нагрузки на вертикаль ных частях зубчатой формы дополнител ного слоя, таких как СВ и DE, которое отсутствует у модели с прямолин ным дополнительным слоем. Это дополнительное сопротивление приводит к появлению на СВ сжимающих напряжени Для определения снижения сдвигаю щих напряжений отнесем ПГ к, 1 + Аналогичным образом анализируем напряженное состояние конструкции п воздействии сжимавэщей нагрузки (фиг. Напряжения в прямолинейном () дополнительном слое: еж. Н где РН - сжимающая нагрузка на единицу площади. В дополнительном слое зубчатой формы на участке АН: на участке ВС: Сравнивая напряжения, действующие в дополнительных слоях различной, форы, определим: . (.1сж , GB ri. - 1 + -р- .ЕО, Поведение конструкции при действии на несущие слои растягивающей нагрузки аналогично уже рассмотренному случаю воздействия сжимающей и подробно не рассматривается. При рассмотрении результатов расчета конструкции под воздействием сжимающей нагрузки можно сделать вывод, что эффект снижения напряжений в зубчатой конструкции по сравнению с прямолинейной ниже, хотя и имеет место. Здесь сжимающие напряжения в 1,07 раза ниже по сравнению с напряжениями в конструкции, имеющей прямолинейный слой. Таким образом, посредством введения в заполнитель многослойной оболочки дополнительного слоя вышеописанной формы удается получить высокую несущую способность конструкции. Формула изобретения 1.Многослойная несущая изоляционная оболочка двоякой кривизны, включающая обшивки и скрепленный с ними заполнитель, отличающаяся тем, что, с целью повышения несущей способности, заполнитель выполнен с дополнительным зигзагообразным слоем из пористого материала, размещенным симметрично относительно обшивок и помещенным в защитную оболочку. 2.Оболочка по п. 1, отличающаяся тем, что дополнительный слой выполнен из ячеистого бетона, а защитная оболочка - из стеклоткани. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент CWA № 3533894, кл. 161-68; 1970. 2.Патент США 2644777, кя. 29-191, 1963.

/УЧА-А/УЯЛА

Z/7 // ///у///17У/ / Z

///////7

/ZZZ

KXSZE S2S2xS