Опорный шпангоут из композиционного материала

 

Использование: в строительной технике , а именно при изготовлении силовых деталей и узлов. Техническая сущность: опорный шпангоуте кольцевыми выступами образован чередующимися слоями непрерывных волокон спиральной намотки, выполненной в виде кольцевых сплющенных рукавов. В днище шпангоута и его кольцевых выступах размещены волокна кольцевой намотки. Шпангоут выполнен со скрепленными между собой в кольцевой плоскости кольцевыми заплечиками, которые охватывают слои кольцевой намотки в днище шпангоута. 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ о ,ОО

Ю !

СО (61) 1318760 (21) 4916361/33 (22) 04.03.91 (46) 15.09.92. Бюл. N. 34 (71) Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения (72) В.B. Мерзляков, В,М. Овчинников, В.Н, Виноградов и Л.И, Касилова (56) Авторское свидетельство СССР

М 1318760, кл. F 16 L 9/12, 1985. (54) ОПОРНЫЙ ШПАНГОУТ ИЗ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА

Изобретение относится к строительной технике, в частности к отрасли промышленности, связанной с изготовлением силовых деталей и узлов из композиционных материалов методом намотки, и является усовершенствованием известного опорного шпангоута из композиционного материала с кольцевыми выступами.

Известный шпангоут образован чередующимися слоями непрерывных волокон спиральной и кольцевой намотки, причем слои спиральной намотки выполнены в виде кольцевых сплющенных корытообразных рукавов и в кольцевых выступах.

Недостатком известной конструкции является ее ограниченная прочность и надежность. ПоВышение прочности, а следовательно, и надежности шпангоута должно с неизбежностью привести к общему увеличению слоев сплющенных рукавов, дать ненужное утолщение днища и балластное увеличение толщины стенок по всей их вы„,5U„„1761898А2 (я)л Е 04 С 3/29, F 16 L 9/12 (57) Использование: в строительной технике, а именно при изготовлении силовых деталей и узлов. Техническая сущность: опорный шпангоут с кольцевыми выступами образован чередующимися слоями непрерывных волокон спиральной намотки, выполненной в виде кольцевых сплющенных рукавов. В днище шпангоута и его кольцевых выступах размещены волокна кольцевой намотки. Шпангоут выполнен со скрепленными между собой в кольцевой плоскости кольцевыми заплечиками, которые охватывают слои кольцевой намотки в днище шпангоута. 5 ил. соте. Кроме того, шпангоут коробчатой конструкции с отдельно стоящими боковыми стенками требует обязательного подкрепления этих стенок путем введения дополнительных элементов.

Целью изобретения является повышение прочности конструкции при сохранении массы.

Это достигается тем, что в опорном шпангоуте из композиционного материала кольцевые сплющенные рукава спиральной намотки совмещены в плоскости симметрии сечения шпангоута с охватом по наружной поверхности слоев кольцевой намотки днищ, На фиг. 1 изображен общий вид опорного шпангоута; на фиг.2 — сечение А — А на фиг, 1; на фиг. 3 — фрагмент шпангоута в аксонометрической проекции; на фиг. 4 — оправка для намотки шпангоута в исходном состоянии; на фиг, 5 — оправка в сомкнутом состоянии.

1761898

Опорный шпангоут 1 из композиционного материала с кольцевыми выступами 2 образован чередующимися слоями 3 непрерывных волокон 4 спиральной намотки, выполненной в виде кольцевых сплющенных рукавов. В днищах 5 и кольцевых выступах

2 шпангоута 1 размещена кольцевая намотка 6. Шпангоут 1 снабжен выполненными на боковинах кольцевых сплющенных рукавов спиральной намотки кольцевыми заплечиками 7, которые охватывают слои кольцевой намотки 6 в днищах 5. Заплечики 7 скреплены между собой по кольцу в общей плоскости шпангоута.

Изготавливается опорный шпангоут следующим образом.

Оправку, содержащую вал 8 и установленные на него кольца 9 большего диаметра и кольцо 10 меньшего диаметра, устанавливают в намоточном станке. Кольца 9 и 10 фиксируют на валу 8 при помощи болтов 11 в последовательности: одно кольцо меньшего диаметра 10 между двух колец бол ьшего диаметра 9. Кольца 9 имеют на одной из своих торцовых поверхностей кольцевые выточки 12, а кольцо 10 на своей образующей поверхности выполнено с прямоугольным кольцевым пазом 13 (фиг. 4), Армирующий материал в виде сплющенного рукава. пропитанный связующим составом, содержащий непрерывные волокна 4 спиральной намотки и волокна кольцевой намотки 6, наматывают на кольца 9 и 10.

Одна часть волокон кольцевой намотки 6 расположена по краям сплющенного рукава и фиксирует его в кольцевых выточках 12 колец 9, а другая часть волокон кольцевой намотки 6 расположена посередине сплющенного рукава и утягивает срединную его часть в кольцевой паз 13 кольца 10 меньшего диаметра. Части сплющенного рукава, зафиксированные в кольцевых выточках 12, образуют кольцевые выступы 2 шпангоута, а часть сплющенного рукава, утянутая в кольцевой паз 13, образует днище 5 шпангоута. Наматывая расчетное количество чередующихся слоев 3 непрерывных волокон

4 спиральной намотки, выполненной в виде кольцевых сплющенных рукавов, получают заготовку шпангоута. В качестве материала непрерывных волокон 4 спиральной намот5 ки и волокон кольцевой намотки 6 используют высокомодульные волокна (углеволокно, органоволокно и т.д.). В качестве связующего состава используют эпоксидное связующее.

10 Затем приступают к деформированию заготовки с целью получения шпангоута.

Для этого освобождают болты 11, фиксирующие кольца 9 относительно вала 1, и сдвигают их вдоль горизонтальной оси вала

15 навстречу друг другу до соприкосновения.

После окончания сдвижки кольца 9 вновь фиксируют с помощью болтов 11. В результате деформирования заготовки (методом сдвижки колец 9) части 14 (фиг,5) слоев

20 сплющенных рукавов, расположенные по торцевым поверхностям колец 9, соприкасаются, скрепляются за счет клеевого соединения друг с другом и образуют пару кольцевых заплечиков 7, охватывающих

25 слои кольцевой намотки 6 в днищах 5.

Далее проводят полимеризацию заготовки, механическую обработку торцев шпангоута, демонтаж оправки и извлечение готового шпангоута.

30 Наличие кольцевых заплечиков позволит предотвратить разрушение шпангоут при нагружении его сосредоточенными си. лами из его плоскости.

Применяя данное техническое реше.

35 ние, можно повысить прочность, а следова. тельно, и надежность шпангоута, н увеличивая его массы.

Формула изобретения

Опорный шпангоут из композиционно.

40 го материала по авт.св. N 1318760, о тл и. ч а ю шийся тем, что, с целью повышени прочности при сохранении массы, кольце вые сплющенные рукава спиральной намот ки совмещены в плоскости симметри

45 сечения шпангоута с охватом по наружно поверхности слоев кольцевой намотк днищ.

1761898

1761898

ФИГ4

И 5

CocTBBviT8Jlb Е. Чернявская

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор M. Максимишинец

Редактор

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

Заказ 3240 тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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