Многослойная пластина

 

„„Я1,) „„1042275

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (g1)g 8 64 С 3/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

CO ь

ЬР

Ж 3

ЯЪ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

l10 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГИНТ СССР (21) 3212684/23 (22) 0 .12.80 . (46) 23.12.91. Бюл. 1 47 (72) В.А.Захаров (53) 629.7.023(088.8) (54)(57) 1. МНОГОСЛОЙНАЯ ПЛАСТИНА, содержащая разнесенные несущие слои.. и размещенный между ними упрочняю.ир и слой, связанный с источником электропитания и включающий однонаправленные стержни, о т л и ч а ю-. щ а я с я тем, что, с целью повышения несущей способности пластин и уменьшения расхода электроэнергии, . в ней стержни выполнены из материала с термомеханической памятью, ре-"

Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники, а именно к изделиям из слойстых композиционных материалов.

Наиболее близким техническим ре- шением к заявленному является много-слойная пластина, содержащая разне»сенные несущие слои и размещенный между ними упрочняющий слой, свя:- -занный с источником, электропитания . и включающий однонаправленные.стержни, Эффективность работы пластины зависит от степени реализации элек-, трической энергии в механическую, работу деформации пластин.

Недостатком этой пластины является то, что схема преобразования: энергии приводит к непроизводительным затратам электрической энергии в

2 ализующими ocesye деформацию, и присоединены к источнику электропитания, 2. Пластина по п.1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что в ней упрочняющий слой выполнен из нескольких параллельно расположенных слоев однонаправленных стержней, при этом по крайней мере, один слой выполнен из стержней, реализующих деформацию, обратную деформации смежных слоев.

3. Пластина по и. 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что в ней стержни, размещенные в одном слое, разделены на группы, реализующие разноименную деформацию. устройстве и к снижению .его КПД, а также несущей способности панели.

Цель изобретения - повышение несущей способности пластины и уменьшение расхода электроэнергии.

Эта, цель достигается тем, что в многослойной пластине, содержащей разнесенные несущие слои и размещенный между ними упрочняющий слой, связанный с источником электропитания и включающий однонаправленные стержни, сами стержни выполнены из материала с термомеханической памятью, ре.ализующими осевую деформацию и присоединены к источнику электропитания. Причем упрочняющий. слой выполнен,: из нескольких параллельно расположенных слоев однонаправленных стержней, при этом,по крайней мере, один слой выполнен из стержней, реализующих де1042275

Формацию, обратную деформации смежных слоев.

Кроме этого, стержни, размещенные в одном слое, разделены йа группы, ре- ализующие разноименную деформацию. На фиг.1 изображена пластина со стержнями в виде проволоки; на фиг.2- . сечение А-А на фиг.1 на Фиг.3 - пластина со,стержнями в виде полос и !0 с.. внешними слоями, использованными в качестве шин; на Фиг,4 - сечение Б- Б на фиг.3; на фиг,5 - пластина со стержнями, сгруппированными по виду деформации в пределах одного слоя; 15 на фиг.6 - сечение В-В на фиг,5; на фиг.7 - принципиальная схема включения пластины.

Многослойная пластина 1 имеет внешние- слои 2, например, из ориентиро- 30 ванного углепластика и упрочняющий слой 3, симметрично расположенный относительно срединной плоскости пластины. Слой 3 состоит из стержней 4, скрепленных между собой смолой 5. 25

Смола 5 связывает также слои пластины и является одновременно теплои электроизолирующим материалом в

Конструкции. Стержни 4 на концах соединены с шинами 6 и 7. Шины подклю- О .чены к соответствующим клеммам 8 и

9. Стержни 4 выполнены из материала . с термомеханической памятью на исходную форму и на предварительную заданную деформацию, например, из нитинола - сплава на базе металлида NiTi.

Эффект памяти проявляется в данном случае в том, что заготовка из этого сплава, которой предварительно придают две определенные формы при 4О повышенной и нормальной температурах, после нагрева приобретает форму, "зафиксированную" при повышенной температуре, а после охлаждения - форму, соответствующую нормальной темпе- 45 ратуре.

Обратимые изменения формы обьясняются термоупругим мартенситным превращением кристаллической решетки сплава. 50

Учитывая указанное свойство нитинола, стержни 4 перед установкой в пластину подвергаются специальной обработке, обеспечивающей им при нао греве до Т =40-60 C увеличение дли« ны на определенную величину, а при охлаждении до .Т = 2Р С ее уменьшение до размера, необходимого при сбор" ке слоя 3.

Если многослойная пластина выполнена с внешними слоями 2 из металла, например, как в варианте на

Фиг.3, то необходимость в шинах от- падает и клеммы 8 и 9 подключены непосредственно к слоям 2.

Для расширения области применения многослойная пластина в варианте на фиг. 5 имеет в слое 3 стержни

10, которые перед сборкой пластины подвергаются точно такой же обработке, как и стержни 4, но им по сравнению со стержнями 4 придана деформация обратного знака. Стержни 4 и

10 чередуются в слое 3 и дополнительно теплоизолированы друг от друга прокладками 11. (Прокладки 11 в сочетании со смолой 5 обеспечивают взаимную тепловую инерцию стержней

4 и 10) ° Стрежни 10 подсоединены к шинам 12 и 13, связанным с клеммами

14 и 15.

В тех случаях, когда при расширении области применения пластины необходимо увеличить эффективность действия слоя 3 количество стержней 4 и 10 также увеличивают и их групг!ируют послойно, как например,. в пластине на фиг.7. Для нее слой 3 состоит из стержней 4, а слои 16 - из стержней 10. Слои 3 и 16 расположены симметрично относительно срединной плоскости пластины и дополнительно изолированы друг от друга прокладками 11.

Электрический ток подается к клеммам пластины 1 от источника электропитания 17 через коммутатор 18 (см.. фиг.9). Замыкание электрической цепи осуществляется в коммутаторе 18 по командному сигналу. Сигнал вырабатывается программным устройством

19. по показаниям датчика 20. Датчик

20 размещен на пластине 1.

При нагружении пластины 1 распределенной осевой сжимающей нагрузкой замеряется деформация датчиком 20 и сравнивается с заданной предельной величиной в программном устройстве 19. Как только она превысит заданную величину, подается сигнал в коммутатор 18 на замыкание электрической цепи через клеммы 8 и 9. Ток поступает в стержни O. Из«за их со6ственного электрического сопротивления выделяется тепло, которое расходуется на нагревание стержней 4. В

О диапазоне температуре (40-60) С стерж10422 ни 4 слоя 3 удлиняются "вспоминая" предварительно заданную форму, и растягивают прилегающие слои 2. Внутренняя энергия деформации растяжения пластины 1. позволяет частично компенсировать работу .внешних .сжимающих сил и этим повысить. несущую способ-. ность пластины на сжатие. При уменьшении нагрузки ниже заданного уровня 10 коммутатор 18 по сигналу от программного устройства 19 отключает электроцепь, стержни 4.слоя 3 охлаждаются : и принимают исходную длину. В. пла= стине 1 исчезает деформация растяже- 15 ния.

В случае действия распределенной осевой растягивающей нагрузки комму; татор 18 включает электрическую цепь 20 через клеммы 1.4 и 15. Теперь ток

75 подается в стержни 10, которые укорачиваются в диапазонс температур. (40-60) С и вызывают деформацию сжатия пластины 1 (см.варианты на фиг.5 и 7). Энергия деформации сжатия пластины частично компенсирует работу внешних растягивающих сил и позволяет повысить несущую способность. пластины на растяжение.

В такой пластине удается реализовать величину удлинения íà поря-,. док большую по сравнению с величиной удлинения слоя в пластине прототипа. Поэтому эффективность этого технического решения для .увеличения несущей способности выше.

Кроме того, электрическая энергия, подаваемая в слое 3 этой пластины расходуется только на нагревание стержней до 60 С.

1042275

i042275

1042275

Составитель

Техред

Корректор А.Обручар

Редактор М.Ленина

Заказ 4669 Тираж Подписное

ВНЙИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101