Торовый шпангоут из композиционного материала
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
„„SU „„1240847
А2 (51) 4 Е 04 С 2 24, F 16 H 9 12
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А ВТОРСКОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
h =Н+ (2) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 1146387 (21) 3824024/29-33 (22) 14.12.84 (46) 30.06.86. Бюл. № 24 (71) Научно-исследовательский институт проблем машиностроения при МВТУ им..Н. Э. Баумана (72) В. М. Кузнецов, Т. А. Прошкова, А. Н. Силаев, В. В. Игнатьев и М. Ф. Анфалов (53) 691.643.4 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 870634, кл. Е 04 С 2/24, 1979.
Авторское свидетельство СССР № 1146387, кл. Е 04 С 2/24, 1982. (54) (57) ТОРОВЫЙ ШПАНГОУТ ИЗ КОМ—
ПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА по авт. св. № 1146387, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности его соединения с наружной цилиндрической оболочкой, наружная опорная поверхность шпангоута и соответствующая ей поверхность оправки— каркаса выполнены в виде однополостного гиперболоида вращения, описываемого уравнением
2 г г х +у — —,=(О+ )— g 11 4tg Р г
41 где х, у, z — координаты точек гиперболической поверхности;
Й вЂ” ширина внутреннего кольца шпангоута;
P — угол наклона расположенных на нем витков спиральной намотки к плоскости, перпендикулярной оси вращения гиперболоида;
R — радиус внутреннего кольца шпангоута по кромке;
0 — высота оправки — каркаса, причем оправка — каркас по наружной поверхности выполнена с углублением высотой
1240847
Изобретение относится к производву изделий из композиционных материалов и может быть использовано при изготовлении шпангоутов, опорных поясов, ложементов, трехслойных оболочек и других подобных изделий, изготавливаемых намоткой и применяемых в авиационной, химической, строительной, а также в других отраслях промышленности, и является дополнительным к основному авт. св. № 1146387.
Цель изобретения — повышение проч10 ности соединения с наружной цилиндрической оболочкой.
На фиг. 1 схематически показан шпангоут, поперечное сечение; на фиг. 2 — то же, в аксонометрии; на фиг. 3 — то же, закрепленный на внутренней и наружной обечайках трехслойной оболочки; на фиг. 4 оправка — каркас, ее варианты.
Шпангоут ограничен двумя боковыми стенками 1, внутренней посадочной 2 и наружной опорной 3 поверхностями, представляющими собой боковую поверхность однополостного гиперболоида определенных размеров.
Силовая оболочка 4 шпангоута получена намоткой высокопрочного однонаправлен— ного композиционного материала на оп25 равку — — каркас, внутренняя полость которои заполнена легким и прочным теплоизоляционным материалом 5. Более подробно расположение витка 6 на наружной опорной поверхности шпангоута показано на фиг. 2.
На внутренней обечайке 7 трехслойной оболочки готовый шпангоут 8 крепится при помощи двух конических колец 9, одно из которых получено окружной намоткой пропитанных нитей, а другое составлено из двух полуколец такого же сечения, отвержденных заранее и устанавливаемых на клеевом слое
10. Пространство между шпангоутами заполняется легким и прочным заполнителем,11.
Наружная обечайка 12 наматывается на шпангоут HB расстоянии Н от внутренней обечайкн, причем Н > Н + 2 8;, где В, — тол- 4о шина стенок цшангоута. В неотвержденном состоянии наружная обечайка закатывается специальным роликом во впадины, образованные наружной опорной поверхностью шпангоута, и сверху приматывается нитями 13. Затем производят ее отверждение в печи.
В качестве оправок для шпангоутов возможно использование колец 14, уголков 15, двутавров 16. Для варианта в, изображенного на фиг. 4, должно выполняться соотношение Й,,) Й, — минимальная высота углубления, определяемая по формуле (2) .
Работа шпангоута осуществляется следующим образом.
Действующие на внутреннюю обечайку 7 сосредоточенные усилия или распределенная нагрузка через контактирующие со шпангоутом поверхности и конические кольца 9 передаются шпангоуту и жестко скрепленной с ним внешней обечайке. Благодаря равномерному распределению нагрузки между шпангоутами и обечайками существенно повышаются суммарные прочность и жесткость трехслойной оболочки, что позволяет получить выигрыш в весе за счет устранения местных утолщений на наиболее слабых участках.
Наружная опорная поверхность шпангоута и соответствующая ей поверхность оправки-каркаса выполнены в виде однополостного гиперболоида вращения, описываемого уравнением у2
2+ 2 (О
tgp
4tg Р причем оправка-каркас, на которой формуется шпангоут, выполнена с углублением высотой
h„= Н+ (4ttt P 4tg P
Для наружной опорной поверхности оправки-каркаса, имеющей боковые стенки толщиной б, уравнение гиперболоида и высота углубления в оправке приобретает вид
2 х + у — — = H+ а 0
g — 2б 2
4ф2р — 2б
4tg р
1240847
1240847
h Я
Составитель Е. Чернявская
Редактор Ю. Середа Техред И. Верес Корректор М. Максимишинец
Заказ 3461/24 Тираж 718 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4
