Трехслойная амортизационная оболочка

 

1. ТРЕХСЛОЙНАЯ АМОРТИЗАЦИОННАЯ ОБОЛОЧКА по авт. св. № 998687, отличающаяся тем, что, с целью улучшения амортизационных качеств, ребра наружного слоя и трубы выполнены прерывистыми из отдельных элементов, установленных с промежутками вдоль оси ребер причем элементы ребер имеют трапецеидальную форму и -соединены с элементами труб шарнирно у малого основания, ребер посредством поперечных пальцев, а элементы труб выполнены в кладышами из высокоэластичного материала, армированными в радиальном направлении к трубам жесткими стержнями. (Л ел сх 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4GD Е 04 В 1/98 Е 04 С 224

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1 .

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

3, ГОСУДАГ, СТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 998687 (21) 3650103/29-33 (22) 11.10.83 (46) 23.05.85. Бюл. № 19 (72) В. У. Котельников и В. И. Ефремов (53) 628.517 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 998687, кл. Е 04 С 2/24, 1981. (54) (57) 1. ТРЕХСЛОИНАЯ АМОРТИЗАЦИОННАЯ ОБОЛОЧКА по авт. св. № 998687, отличающаяся тем, что, с целью

„,Я0„„1157188 A улучшения амортизационных качеств, ребра наружного слоя и трубы выполнены прерывистыми из отдельных элементов, установленных с промежутками вдоль оси ребер причем элементы ребер имеют трапецеидальную форму и .соединены с элементами труб шарнирно у малого основания ребер посредством поперечных пальцев, а элементы труб выполнены в кладышами из высокоэластичного материала, армированными в радиальном направлении к трубам жесткими стержнями.

57188

50

55 сущим слоем. Высота ребер 4 внутреннего слоя 2 меньше высоты ребер 3 наружного слоя 1 на величину стрелы подъема выпуклости 10 гофра, чем обеспечивается заданный ход амортизации при сближении слоя

1 со слоем 2. При этом предусматривается вариант, когда вогнутости 9 гофров касаются труб 6, чем -обеспечивается подкрепление наружного слоя 1. Ребра 3 наружного слоя 1 имеют гладкие криволинейные внешние поверхности. Таким образом, поперечное сечение головки ребер 3 со стороны гофрированного листа 1 может быть, например, полукруглым. Криволинейные головки 11, соединенные своими вершинами с выступами гофров, воспринимают загрузку от гофрированного слоя в виде нормальных контактных сжимающих напряжений. Распределяя напряжения по криволинейному участку гофра, они обеспечивают гладкий изгиб гофра в процессе всего деформирования гофрированной обшивки при сближении с внутренним слоем 2 и, таким образом, способствуют радиальному движению слоя 1 с плавным изменением кривизны гофров. Ребра 4 выполнены пустотелыми в форме профилей коробчатого сечения. Трубы 6 имеют в сечении два участка 12 и 13 переменной толщины, переходящие один в другой, и пазы 14 для соединения с выступами 5 ребер 4. Контур поперечного сечения труб 6 в конкретных случаях выполнения может быть достаточно близким к круглому. Но наибольший ход амортизации (величина сближения несущих слоев) и энергопоглощение достигаются при удлиненном контуре поперечного сечения с большей осью контура, совпадающей с высотой взаимного перекрытия ребер. При этом пластическое выворачивание трубы в двух противоположных узлах осуществляется на максимальном участке ее периметра. Ход слоя 1 в радиальном направлении может на порядок и более превышать собственную толщину этого листа.

Предусмотрен вариант конструкции, когда вогнутости 9. являющиеся перемычками между ребрами 3 наружного слоя, выполнены направленными не внутрь пакета слоев, а наружу. Фланцы 15, имеющие внешний контур, повторяющий форму гофрированного слоя 1, присоединены к внутреннему слою

2 при помощи буртиков !6. Трубы 6 заполнителя и наружный слой 1 могут свободно смещаться в радиальном направлении относительно фланцев. Торцы труб 6 и слой

1 со стороны торцов защищены фланцами

15 от осевых воздействий нагрузок. Соединение труб с ребрами выполнено в форме пальцев 17, установленных на ребрах и размещенных в отверстиях 18 труб 6, ориенти- рованных лоперечно к плоскости установки ребер и труб, в полости труб установлены вкладыши 19 из высокоэл астичного материала, армированные стержнями 20 в радиальном направлении к трубам. Вклады5

40 ши 19 соединены с внутренней поверхностью труб. Вкладыши имеют прорезь, ориентированную вдоль удлиненной оси поперечного сечения трубы, в которой размещена замкнутая гибкая диафрагма 21, соединенная с вкладышем 19. У вкладышей концы разрезов размещены вдоль большой оси труб на таком расстоянии R от трубы, равном длине армирующего элемента, что выполняется соотношение,1, где r — расстояние от

R разреза до боковой поверхности трубы.

В местах изгиба диафрагмы на 180 в зонах концов прорези внутри диафрагмы расположены валики 22, соединенные друг с другом по торцам жесткой на растяжение связью 23. В полости, образованной замкнутой диафрагмой, размещено антифрикционное вещество. Армирующие элементы соединены с диафрагмой, для чего в месте соединения они имеют головки 24.

Криволинейная головка 11 имеет малый радиус кривизны в меридиональной плоскости, что позволяет создавать надежную опору наружному несущему слою 1, который вследствие этого может выдержать большие радиальные нагрузки (при большом угле охвата наружного несущего слоя).

Поворот ребер 3 в меридиональной плоскости ребер обеспечивается при помощи пальцев 17, входящих в отверстия 18 труб 6. Трущиеся поверхности криволинейной головки и расположенной над ней наружной обшивки обладают повышенной твердостью, для чего их цианируют, либо используют другие способы. Эти поверхности также находятся под антифрикционной смазкой.

Шарнирное соединение с трубами подвержено действию многократных нагрузок, близких по характеру к ударным. Поэтому шарнирное соединение выполняется из высокопрочных металлических сплавов (легированные стали).

Торец верхнего несущего слоя 1 с торцовым элементом трубы может устанавливаться с осевым зазором 25 относительно фланцев 15, а фланец иметь небольшое внешнее перекрытие 26 узла стыка с несущим слоем 1. Несущие слои, ребра, фланцы выполняются из высокопрочных материалов типа легированнои стали, титана или композиционных материалов, трубы — из пластических сплавов стали и алюминия. Вкладыши выполнены, например, из эластичнои-. резины, диафрагмы — из титана, связи и армирующие элементы — из высокоэл астичной стали.

Для изготовления предлагаемой оболочки известными способами, например сваркой трубы из частей с последующей проточкой пазов, изготавливаются трубы 6.

Слой 2 изгибается до необходимой кривизны.

С помощbe оснастки на слое 2 фиксируются ребра 3 и соединяются со слоем 2 при помощи, например, пайки или сварки. В сквозной прорези вкладыша, образующей

1157188

40 15

55 y3K) I0 ПОЛОСТЬ, П3Р3ЛЛЕЛЬНУЮ УДЛИНЕННЫМ сторонам вкладыша, ориент:-",рованным в поперечном к оболочке направл1нии, устанавливается замкнутап .Нбкая диафрагма 21 в форме тонкостенного кольца, сложенного вдоль удлиненной оси поперечного сечения трубы 6 таки;«образом, что внутренние повср.;постH,д иафр3!мы соприкасаются друг с другом. Наружные поверхности диафраг° 1 соединены с Кр3НМН )33pc33 вкладыiI I 3 l 9.

Соединение краев разреза вкладыша 19 с гибкой замкнутой диафрагмой 21 осуществляется IipH (омон(и склеивания.

СбоpK3 труб со вкладышами осущест«,:я(.тся Б с,lеду!()Н(ей последовательности.

1 1 3 г о 1 )л н в 3 !от B K I 33 bi ill H 1 9, 3 p Mi H p ованные сгержнями 20 и имеющие центральную прорезь, ориентированную симметрично вдоль удлиненной оси поперечного сечения трубы, например «улканизацисй резины в соОтвстств;.101цсй рОрме; l!3 нар) жные пОверхности диафрагмы и на внутренние поверхности разреза вкладыша панocHT с10Н компаунда. Б прорези устанавливают диафрагмы с валиками 22, которые размещают B в Hj)oTI!BO (оложных концах прорези и сое(и:-!я!От диафрагму 21 с краями разреза вклады!Па 19 и армирующHMH элементами. CoeToj)LiBl B 3. IHK3 жесткой связью 23.

Уст!!11(!вл i«3io", вклады HH в трубы 6, пред«(!!)11(сльно об)кнмая Ix, H сосди:IIIOT внсш!

1И: 1!ОБЕПХНОСТИ ВК, !3ДЫП!3 С BHVTPCHHBH IIO—

«с !).

:. 1!)!i !!A)IOII! доно. I HHTC IÜHOÉ ОСНЗСТКН . 3,.)сбра: уста«а«(!!!Нак>т н собирают 10 На«ам и «ы«тупзм «морги«ирующие трубы 6 н рсбра 3 «срхп<-.0 слоя 1, IlpH этом паль-!

Пы 17 рсбср 4 c;)«ìåø310!. с отверстиями 18 труб 6 и сосни«я!От с liHìH технологи)!ескп.

Гофриро«анный слой 1 H3K 3z«IB3K)T lia

II0,. i) I" li li io сб01)км Т3КНМ 06р330М.

«:>I(.!ы 0(l)1)ol совпадали с криволинейным.-: 1-0;Овка)!и 11 рсбер 3. Соединяют слой

l с p:. бра vlH 3 под иеболь(пим внешним избы!О !Ным давлением, нс превышающим нагрузки пластическо«0 деформирования труб

6, 1131!j)HMep, при !!омо)ци пайки. При этом внутренняя полость может вентилироваться для Охлаждения труб. Соединение слоя 1 с ребрами 3 может осуществляться также склеиванисм H;)H точечной сваркой. На торцы оболочки уcTQHÇB.:IHB3þò (Ьланцы 16 и соединяют их по буртикам 16 с внутрен IHM лоем 2.

Если действующие на панель нагрузки малы, конструкция работает как упругая.

llри действии на панель значительного внешнего давления ребра 3 начинают вдвигаться

B l1 3 3 h!, 0 б р 3 3 0 в 3 1 Н ЬI E p B C) j) 3 M H 4 i I p OT H B O H 0,)ожной обшивки. Присоединенные к ребрам трубы 6 начинают перемещать с ребрами част! труб. 11ри э)ом роисходит развитие

15 го г5

Зо

35 вогнутостей гофрированного слоя 1. Гладкий изгиб относительно криволинейных го.— ловок 11 приводит к изменению кривизны срединной поверхности гофров слоя 1 в одной плоскости. Криволинейное ребро 3 осуществляет изменение кривизны срединной поверхности гофра без существенного изменения его линейных размеров. Таким образом, на протяжении всего сближения слоев внешний слой 1 сохраняет свою общую форму, изменяя только кривизну гофр и тем самым обеспечивая при больших деформациях внешнего слоя его постоянную регулярную форму с высокой внутренней энергией деформ ирования. Упругопластическое деформирование элементов труб и наружного несущего слоя поглощает определенную часть энергии ударных волн, в результате чего величина и динамические характеристики внешнего воздействия трансформируются. Это позволяет в определенной степени управлять параметрами динамической нагрузки, воздействующей на внутреннчй слой, обеспечивая тем самым его деформирование в наперед заданных пределах.

При достаточном ходе амортизации конструкция может выдержать несколько циклов нагружения без разрушения при сохранении высокой стабильности нагрузки, передаваемой от внешнего несущего слоя к внутреннему. После прекращения действия нагрузки конструкция в общем случае в пер«оначальное положение не возвращается, 3 занимает некоторое промежуточное положение, т. е. толщина пакета слоев несколько уменьшается. В полностью самортизированном состоянии ребра внешнего слоя входят в контакт с внутреннием слоем, а криволинейные гофрированные участки внешнего слоя получают опору не вершинах ребер

4 внутреннего слоя.

Однако жесткость конструкции при изгибе части !По или даже полностью компенсируется за с-(ет возрастания модуля сдвига пакета слоев вследствие увеличения толщин ребер за счс материала стенок выворачивающихся труб. При локальном воздейст-!.Ни твердых тел удар воспринимается выступающими гофрами наружного слоя, под которыми находятся усиливающие оболочку ребра 3, не допускающие местного разрушения наружной обшивки.

Действующая на элемент ребра локальная нагрузка распространяется вдоль всего элемента ребра и далее амортизируется в процессе движения ребра к внутреннему слою 2 вследствие пластического выворачивания отрезков труб. Изгибаясь при прохождении через внутреннее переменное сечение труб при вращательно-поступательном движении, армирующие элементы увеличивают жесткость труб на смятие, а также энергопоглощение панели.

1157188

При действии неравномерных по длине образующих нагрузок элементы ребер 3 наружного слоя приходят в поступательноевращательное движение,. состоящее из радиального и вращательного (в полости ре-. бер) составляющих. При этом ребра 3 поворачиваются совместно с наружным слоем в меридиональных плоскостях относительно пальцев 17. Каждый трубчатый элемент оболочки деформируется в радиальном направлении на свою величину и поворачивается на свой меридиональный угол, определяемый внешней нагрузкой. Вследствие этого образующая наружного слоя может поворачиваться на различные углы к оси оболочки, таким образом, конструкция более рационально приспосабливается к внешнему силовому воздействию. Гибкость наружного слоя 1 допускает некоторый перекос ребер и труб в процессе движения амортизации.

После исчерпания своей амортизирующей способности панель может быть снова приведена в первоначальное положение подачей жидкости или газа под давлением во внутренние полости конструкции, для чего торцы могут дополнительно закрываться эластичными заглушками. При этом происходит обратное рабочему выворачивание пластических труб. Такое число циклов может быть достаточно большим. При определенных соотношениях между упругими и пластическими характеристиками материалов труб и гофрированного слоя, а также их толщи н, когда обеспечивается превышение упругого момента изгиба гофров над выворачивающим моментом труб, возможно многократное самостоятельное возвращение панели после снятия нагрузки в исходное рабочее состояние и, следовательно, многократное применение панели без дополнительных мероприятий по приведению ее в рабочее состояние.

В процессе амортизации в результате закритического деформирования происходит регулярное изменение формы только наружного слоя. Внутренний же слой не испытывает закритических радиальных перемеще20 ний. Вследствие этого обеспечивается неизменность полезного внутреннего объема конструкции и сохранность полезного груза, размещенного в нем, а также высокая герметичность полости, заключенной во внутренний слой.

1157188

1157188

1157188

Фиг. У

4ъ2. У

Составитель Е. Чернявская

Редактор П. Коссей Техред И. Верес Корректор А. Обручар

За каз 3301/30 Тя рая 696 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Рву шская наб., д. 4/5 филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4