Опорный шпангоут из композиционного материала
Изобретение относится к строительству , а именно к опорным шпангоутам, используемым в качестве силового элемента для подкрепления цилиндрических сооружений . Цель изобретения - повышение жесткости и прочности. Опорный шпангоут образован чередующимися слоями сплющенных корытообразных рукавов из волокон спиральной намотки и непрерывных волокон кольцевого армирования. Шпангоут снабжен крестообразными элементами двух типоразмеров, одни из которых установлены на днище шпангоута, а другие расположены над ними .и опираются на кольцевые выступы шпангоута. Крестообразные элементы попарно скреплены между собой стойками, размещенными по боковым стенкам шпангоута. 3 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛ ИСТИЧ Е СКИХ
РЕСПУБЛИК
" 0 0 8 9 2 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 8MeioS aS ° ЕПАИНтм в L Aerate (21) 4824580/ЗЗ (22) 10.05.90 (46) 23.04.92. Бюл. М 15 (71) Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения (72) В.В. Мерзляков, Н.И. Акульшин, В,М. Овчинников, B.È, Охрименко и В,Н, Виноградов (53) 691.643.4(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР N 1469234, кл, F 16 L9/12, 1987. (54) ОПОРНЫЙ ШПАНГОУТ ИЗ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА (57) Изобретение относится к строительству, а именно к опорным шпангоутам, исИзобретение относится к строительству и может быть использовано в качестве силового элемента для подкрепления цилиндрических сооружений, а именно шахтных колодцев, цилиндрических контейнеров, секций силосных башен и т,п, Цель изобретения — повышение жесткости и прочности шпангоута, На фиг. 1 изображен предлагаемый шпангоут, общий вид; на фиг. 2 — фрагмент шпангоута с крестообразными элементами в аксонометрической проекции; на фиг. 3— крестообразные элементы в аксонометрической проекции отдельно от шпангоута. Опорный шпангоут 1 (см, фиг, 1) из композиционного материала с кольцевыми выступами 2 (см. фиг, 2) образован слоями сплющенных кольцевых корытообраэных рукавов 3 из непрерывных аомирующих во„„ЯЛ„„1728425 А1 пользуемым в качестве силового элемента для подкрепления цилиндрических соору жений. Цель изобретения — повышение же сткости и прочности. Опорный шпангоуобразован чередующимися слоями спл:ощенных корытообразных рукавов из волоКоН спиральной намотки и непрерывнь » волокон кольцевого армирования, Шпачгоут снабжен крестообразными элементами двух типоразмеров, одни из которых усTÂsoane s на днище шпангоута, а другие расположены над ними и опира«отея на кольцевые выступы шпангоута. КрестооГ. разные элементы попарно скреплень: «û ду собой стойками, размещенны и по бсковым стенкам шпангоута. 3 ил. локон 4 (см, фиг, 2), Кольцевые корытообразные рукава скреплены по днищам 5 (см, фиг. 1) витками волокон 6 (см. фиг. 2), Внутри кромок 7 сплющенных рукавов расположены волокна 8, Шпангоутсодержит крестообразные элементы 9 (см, фиг, 3) и 10 двух типов, одни из которых (элементы 9) установлены плашмя на днище 5 (см. фиг. 2) шпангоута и закреплены на них кольцевыми витками волокон 11, а крестообразные элементы 10 размещены на кольцевых выступах 2 с -ерекрытием полости шпангоута. Крестообразные элементы 9 расположены над крестообразными элементами 10 скреплены попарно между собой стойками 12 (см,фиг.3),размещенными по боковым стенкам 13 (см, фиг. 2) шпангоута, Крестообразные элементы состоят из прямолинейных волокон 14 (см, фиг. 3). Формообразование предлагаемой конструкции осуществляют следующим образом, Технологическую оправку для намотки шпангоута устанавливают в намоточном станке, В кольцевых канавках, выполненных на цилиндрической части оправки, волокнами 8, расположенными внутри кромок 7, закрепляют сплющенные рукава 3, Оправке придают вращательное движение, В процессе вращения кольцевые волокна 8 фиксируют кромки 7 сплющенных рукавов, а армирующие волокна 6 утягивают срединнуючасть сплющенных рукавов в кольцевой паз, расположенных на цилиндрической части оправки между кольцевыми канавками, Волокна 6 фиксируют срединную часть сплющенных рукавов на дне паза, образуя днище 6 шпангоута и боковые стенки 13, расположенные по боковым стенкам кольцевого паза. Форма и размеры кольцевого паза соответствуют форме и размерам изготавливаемого шпангоута. Наматывая расчетное количество концентрических слоев сплющенных кольцевых рукавов 3 и чередуя их с армирующими волокнами 6, получают заготовку шпангоута, Затем приступают к изготовлению крестообразных элементов 9, Для этого на кольцевые выступы 2 укладывают прямолинейные волокна 14 под jjfëîì к оси шпангоута, определяемым расчетным путем. Часть волокон 14 утягивают внутрь полости шпангоута при помощи волокон 11 до соприкосновения с днищем шпангоута 5. Волокна 14 укладывают крестообразно по отношению друг к другу так, что на днище 5 шпангоута образуется крестообразный элемент 9, установленнь.й в нем плашмя. Крестообразные элементы 9 изготавливают последовательно в количестве, установленном расчетным путем, располагая их симметрично в поперечном сечении шпангоута, Затем приступают к изготовлению крестообразных элементов 10, для этого прямолинейные волокна 14 укладывают в те места и в тех же направлениях, что и при изготовлении крестообразных элементов 9, только не утягивают их во внутреннюю полость шпангоута, а перекрывают ее. В результате получаются крестообразные элементы 10, расположенные на кольцевых выступах 2 шпангоута и под крестообразными элементами 9. Крестообразные элементы 9 и 10 попарно скреплены между собой стойками 12, которые образуются в результате утяжки прямолинейных волокон 14 во внутреннюю полость шпангоута, и располагаются по его Г) Г) 55 боковым стенкам 13, Количество слоев волокон 14, необходимых для изготовления крестообразных элементов 9, 10 и стоек 12, определяется расчетным путем. В качестве непрерывных армирующих волокон 4 используют материалы, хорошо работающие на растяжение, например органонити марки СВМ. Волокна 6 должны иметь высокую кольцевую жесткость, поэтому подходящим материалом для них является углеволокно, Функцией волокон 8 является фиксация кромок 7 сплющенных рукавов на оснастке. Наиболее подходящим материалом для них служат нити марки СВЧ, В качестве прямолинейных волокон 14 целесообразно использовать углеволокно, В качестве связующего используют эпоксидные смолы. После термообработки в термопечи производят демонтаж технологической оправки и извлечение готового шпангоута, Шпангоут по предлагаемому техническому решению облад:-;ет повышенной несущей способностью при воздействии осевой нагрузки, приложенной к его торцам, Осевые усилия, приложенные к торцу шпангоута, воспринимают не только той площадью, по которой шпангоут скреплен с оболочкой, а перераспределяются по крестообразным элементам 10, подключая к работе всю поверхность оболочки, Кроме того, сам шпангоут становится жестче, поскольку его боковые стенки подкреплены крестообразными элементами 9 и 10 и стойками 12. Шпангоут, изготовленный с учетом предлагаемого технического решения, обладает повышенной прочностью и жесткостью при действии, приложенной к его торцу осевой нагрузки. Формула изобретения Опорный шпангоут из композиционного материала, имеющий кольцевые выступы и образованный слоями сплющенных кольцевых корытообразных рукавов из непрерывных армирующих волокон, скрепленных по днищам и внутри кромок каждого слоя кольцевыми витками волокон, а также крестообразные элементы усиления, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения жесткости и прочности, его крестообразные элементы усиления выполнены двух типоразмеров и расположены попарно, причем одни из элементов пар установлены плашмя на днищах рукавов и закреплены кольцевыми витками волокон, а другие — на кольцевых выступах шпангоута с перекрытием его полости и объединены между собой посредством стоек, размещенных по боковым стенкам шпангоута. 1728425 ао 1728425 35 45 Составитель И.Артюхов Техред M,Ìoðãåíòàë Корректор З,Лончакова Редактор Т.Шалова Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Заказ 1387 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
