Трехслойная панель Советский патент 1982 года по МПК E04C2/44 E04B1/98 

(54) ТРЕХСЛОЙНАЯ ПАНЕЛЬ

1

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

Известна поглощающая панель, включающая два металлических листа, охватывающих внутренний заполнитель в форме пластичных удлиненных элементов волнистого листа, которые при значительных по перечных перемещениях общивок поглощают часть энергии 1.

Однако такая панель имеет низкую несущую способность при значительном сближении наружных слоев, так как при этом стенки элементов заполнителя теряют устойчивость, что приводит либо к разрущению панели, либо к существенному уменьщению ее прочности, и малые амортизированные свойства заполнителя, так как пластические элементы работают на изгиб. Кроме того, невозможно восстановить прежний уровень несущей способности панели, если нагрузки

превыщают уровень, соответствующий устойчивости, сопровождаемой пластическими деформациями, так как первоначальную форму панели восстановить невозможно. Наиболее близкой к изобретению является трехслойная энергопоглощающая панель, включающая несущие ребристые плиты, ребра одной из которых расположены в межреберных промежутках другой и соединены упруго-податливыми связями в виде пру10 жин 2.

Недостатками известной панели являются низкие жесткость, прочность и устойчивость панели при использовании ее в качестве элементов силовой конструкции вследствие малого значения межслойного модуля сдвига, обусловленного высокой податливостью пружин, а также малая энергопоглощающая способность вследствие невысоких энергопоглощающих характеристик пружинных амортизаторов и невозможность

20 использования панели в ряде случаев для топливных и других коммуникаций, вследствие изменения и в конце амортизации окончательного перекрытия проходных сечений. Кроме того, невозможно транспортировать агрессивные компоненты топлива в панели с несущими слоями, выполненными из нестойкого к компонентам материала.

Цель изобретения - повышение несущей способности панели при многократных интенсивных внешних нагрузках.

Поставленная цель достигается тем, что в трехслойной панели, включающей несущие ребристые плиты, рёбра одной из которых расположены в межреберных промежутках другой и соединены упруго-податливыми связями, последние выполнены в виде труб с противолежащими выступами для соединения с рёбрами, причем рёбра имеют пазы под выступы связей.

Кроме того, трубы могут быть выполнены глиптическими с больщим в направлении к нормали к несущим слоям диаметром поперечного сечения, а больший диаметр труб равен высоте взаимного перекрытия рёбер.

Панель позволяет повысить несущую способность, так как при интенсивных внешних нагрузках осуществляется значительное сближение несущих слоев без разрущения их и заполнителя. При этом происходит движение ребер одной обшивки относительно ребер другой с одновременным вращательно-поступательным движением сплю ценных труб и выворачиванием их противоположных кромок. Пластическое выворачивание труб сопровождается регулярным рассеиванием внешней энергии сообщенной панели без нарушения несущих слоев и заполнителя, который на протяжении всего сближения слоев сохраняет свою первоначальную форму и, следовательно, постоянство усилия деформирования.

На фиг. 1 изображен возможный вариант предлагаемой панели, общий вид; на фиг. 2 - симметричный несущий листок, внешний вид; на фиг. 3 - тонкостенный замкнутый профиль, устанавливаемый в пазы несущих листов, общий вид.

Панель состоит из несущих листов 1 и 2 с ребрами 3 и 4, соответственно. На рёбрах выполнены продольные пазы 5 и 6. Рёбра 3 обшивки 1 частично введены во впадины, образованные ребрами 4 несущего слоя 2. Между ребрами 3 и 4 расположены тонкостенные пластичные трубы 7 (замкнутые профили), изготовленные из материала с высокой усталостной прочностью на выворачивание. Трубы имеют удлиненный диаметр по линии, нормальной к несущим слоям (вдоль боковых граней ребер), равный высоте взаимного перекрытия ребер 3 и 4, и малый диаметр, равный зазору между соседними ребрами 3 и 4 противоположных несущих слоев. Трубы присоединены к ребрам 3 и 4 выступами 8 и 9, совмещенными с пазами 5 и 6. С целью облегчения конструкции в ребрах 3 и 4 выполнены выемки 10. Несущие слои выполняются из жестких высокопрочных материалов, например беррилия.

Для изготовления предлагаемой конструкции механическим или электрическим фрезерованием изготавливаются ребристые несущие слои 1 и 2. На ребрах 3 и 4 протачиваются продольные пазы 5 и 6, изготавливаются тонкостенные трубы 7. Заготовки собираются с помощью оснастки, фиксирующей их взаимное положение, при этом выступы 8 и 9 совмещаются с пазами 5 и 6, соответственно. Сборка соединяется в целое по местам контакта выступов 8 и 9 с паза0 ми 5 и 6 ребер при помощи пайки.

Если действующие на панель нагрузки малы, конструкция работает как упругая панель. При действии на общивку значительного внешнего давления ребра 3 начинают вдвигаться в пазы, образованные ребрами 4

противоположной обшивки. Присоединенные к ребрам 3 трубчатые элементы 7 начинают перемещаться, выворачивая с ребрами часть труб. При этом форма поперечного сечения контура трубы не изменяется.

0 При достаточном ходе амортизации конструкция может выдержать несколько циклов нагружений без разрущения при сохранении высокой стабильности нагрузки, передаваемой от внешнего несущего слоя к внутреннему. После исчерпания своей амортизируюS щей способности панель может быть снова приведена в первоначальное положение подачей жидкости или газа под давлением во внутренние полости конструкции. При этом происходит обратное рабочему выворачиваg ние пластичных труб. Такое число циклов может быть достаточно больщим.

Использование предложенной панели позволяет повысить жесткость, прочность и устойчивость панели при действии осевых усилий, направленных вдоль ребер, а также

S поперечного изгиба в этой плоскости вследствие большой осевой и сдвиговой прочности и жесткости труб, по сравнению с пружинами. Трубы, соединяя несущие слои, образуют жесткий пакет силовой трехслойной конструкции. Кроме того, увеличивается

0 энергопоглащение панели вследствие большей удельной энергопоглащающей способности труб, деформируемых выворачиванием, по сравнению с пружинами.

Изобретения позволяет также ислоль5 зовать полости труб панели для топливных и других коммуникаций, так как форма и площадь поперечного сечения труб при деформировании не изменяется, а следовательно не меняется и гидравлическое сопротивление труб. В случае использования матеQриалов для изготовления ребристых слоев, нестойких к транспортируемым агрессивным средам, стойкими могут быть изготовлены только трубы.

Формула изобретения

. Трехслойная панель, включающая несущие ребристые плиты, ребра одной из ко