Трехслойная панель из армированного пластика

 

Использование: в судовых несущих трехслойных корпусных конструкциях, а также в авиастроении, автомобилестроении и строительстве. Сущность изобретения: трехслойная панель состоит из несущих слоев и продольных трехслойных внутренних ребер жесткости, соединяющих наружные несущие слои в единую конструктивную систему. Ребра жесткости образованы боковыми стенками трубчатых элементов из армированного пластика, находящихся во внутренних полостях панели между расположенными вдоль нее брусками из легкого заполнителя. Панель имеет поперечные трехслойные внутренние перегородки, состоящие из установленных во внутренних ее полостях поперечных пластин из легкого заполнителя с центральным сквозным отверстием каждая из боковых стенок трубчатых элементов из армированного пластика, прилегающих к наружным поверхностям этих пластин и проходящих через центральные сквозные отверстия в них. 13 ил.

Изобретение относится к судостроению, точнее к судовым несущим корпусным конструкциям из армированных пластиков, и может быть использовано также в авиастроении, автомобилестроении, и других отраслях.

Известны судовые трехслойные корпусные конструкции из армированных пластиков, состоящие из стеклопластиковых несущих слоев, соединенных между собой слоем легкого заполнителя, выполненным из пенопласта, например конструкции спасательных и рабочих шлюпок из стеклопластика [1] Известна трехслойная панель из армированного пластика, содержащая верхний и нижний несущие слои, а также расположенный между ними средний слой, образованный продольно расположенными брусками легкого заполнителя и трубчатыми элементами из армированного пластика [2] Однако данная трехслойная панель из-за резкой анизотропии своих прочностных и жесткостных характеристик обладает все же недостаточно высокой несущей способностью. Если в направлении расположения трубчатых элементов заполнителя данная панель имеет, как правило, сравнительно высокую прочность и жесткость, то в перпендикулярном направлении эти характеристики остаются сравнительно низкими. Следствием этого является недоиспользование прочности и жесткости материала несущих слоев для обеспечения высокой несущей способности трехслойной панели.

Для повышения несущей способности трехслойной панели из армированного пластика, содержащей верхний и нижний несущие слои, а также расположенный между ними средний слой, образованный продольно расположенными брусками легкого заполнителя и трубчатыми элементами из армированного пластика, панель снабжена установленными перпендикулярно трубчатым элементам поперечными пластинами легкого заполнителя со сквозными отверстиями для прохода трубчатых элементов, диаметр которых меньше высоты среднего слоя трехслойной панели для обеспечения прилегания стенок этих трубчатых элементов с обеих сторон к наружным поверхностям легкого заполнителя.

На фиг.1 показана трехслойная панель в сборе; на фиг.2 оснастка на начальном этапе изготовления панели, продольное сечение; на фиг.3 разрез А-А на фиг.2; на фиг.4 разрез Б-Б на фиг.2; на фиг.5 оснастка на втором этапе изготовления панели, продольное сечение; на фиг.6 разрез В-В на фиг.5; на фиг.7 разрез Г-Г на фиг.5; на фиг.8 оснастка на третьем этапе изготовления панели, продольное сечение; на фиг.9 разрез Д-Д на фиг.8; на фиг.10 разрез Е-Е на фиг. 8; на фиг.11 оснастка на заключительном этапе изготовления панели, продольное сечение; на фиг. 12 разрез Ж-Ж на фиг.11; на фиг.13 разрез З-З на фиг.11.

Трехслойная панель из армированного пластика состоит из несущих слоев 1, продольных трехслойных внутренних ребер 2 жесткости и поперечных трехслойных внутренних перегородок 3, соединяющих наружные несущие слои в единую конструктивную систему. Ребра жесткости образованы боковыми стенками трубчатых элементов 4 из армированного пластика, находящихся во внутренних полостях панели между расположенными вдоль нее брусками 5 из легкого заполнителя. Бруски выполнены сплошными, идущими вдоль всей панели, с высотой, равной расстоянию между несущими слоями. Они устанавливаются в поперечном направлении панели с равным шагом, близким расстоянию между несущими слоями. Поперечные трехслойные внутренние перегородки 3 состоят из установленных во внутренних полостях панели поперечных пластин 6 из легкого заполнителя с центральным сквозным отверстием каждая, из боковых стенок трубчатых элементов из армированного пластика, прилегающих к наружным поверхностям этих пластин и проходящих через центральные сквозные отверстия в них. В случае расположения поперечных пластин 6 из легкого заполнителя друг против друга в поперечном направлении панели отдельные поперечные перегородки образуют в данной панели своеобразные непрерывные поперечные ребра жесткости. В итоге средний слой данной трехслойной панели представляет собой систему взаимосвязанных внутренних трехслойных продольных и поперечных ребер жесткости из армированного пластика, которые значительно повышают сдвиговые характеристики трехслойной панели в обоих направлениях и более оптимально подкрепляют несущие слои данной трехслойной панели.

Трехслойная панель изготавливается в пресс-форме, состоящей из двух матриц 7 и 8, с использованием герметичных рукавов 9, изготавливаемых из материалов, обладающих антиадгезионными свойствами к синтетическим смолам, например, из полиэтилена. На первом этапе изготовления данной трехслойной панели на матрицах 7 и 8 формуются несущие слои 1. После их полимеризации на один из них с помощью клеевого состава устанавливаются с заданным шагом продольные бруски 5 из легкого заполнителя, а также между ними со своим заданным шагом половинки поперечных пластин 6 из легкого заполнителя с полукруглыми углублениями, которые в дальнейшем при установке ответных половинок поперечных пластин 6 с такими же полукруглыми углублениями образуют сквозные центральные отверстия. После этого на герметичные рукава 9 надеваются трубчатые элементы 10 из армирующих тканей, пропитанных связующим. Трубчатые элементы и герметичные рукава берутся с таким периметром поперечного сечения, чтобы он равнялся периметру поперечного сечения внутренней полости панели, в которой производится их раздув и ограниченной с боков соседними продольными брусками 5 из легкого заполнителя, а снизу и сверху несущими слоями 1.

Р₁ Р₂; Р₁ π D; Р₂ 2(а + h), где Р₁ периметр поперечного сечения трубчатого элемента и герметичного рукава; Р₂ периметр поперечного сечения внутренней полости панели; D диаметр трубчатого элемента и герметичного рукава; а расстояние между продольными брусками из легкого заполнителя; h высота брусков из легкого заполнителя (расстояние между несущими слоями).

По длине трубчатые элементы 10 и рукава 9 берутся с припуском на огибание боковых поверхностей поперечных пластин: LB + 2nt, где L длина трубчатого элемента и герметичного рукава; n количество поперечных пластин, установленных в одной внутренней полости панели; t расстояние от полукруглого углубления в половинке поперечной пластины до угла во внутренней полости панели между продольным бруском из легкого заполнителя и наружным несущим слоем; В длина трехслойной панели.

С целью равномерного распределения данного припуска длины трубчатого элемента 10 и герметичного рукава 9 по всем поперечным пластинам 6 из легкого заполнителя, установленным в каждой конкретной внутренней полости панели, на трубчатом элементе устанавливаются метки 11 с шагом, определяемым расчетным путем и равным l b + 2t, где l шаг между метками, установленными на трубчатом элементе; b шаг между поперечными пластинами.

На втором этапе изготовления данной трехслойной панели трубчатые элементы 10, надетые на герметичные рукава 9, укладываются между продольными брусками 5 из легкого заполнителя, огибая при этом боковые поверхности половинок поперечных пластин 6 из легкого заполнителя и проходя через полукруглые углубления в них. Трубчатые элементы 10 укладываются в заготовке панели таким образом, что метки 11, нанесенные на данные трубчатые элементы 10, располагаются в плоскостях половинок поперечных пластин 6.

На третьем этапе на уже установленные половинки поперечных пластин 6 устанавливаются ответные половинки поперечных пластин 6. После этого матрицы 7 и 8 пресс-формы, одна с отформованным, заполимеризованным несущим слоем 1, установленными продольными брусками 5 из легкого заполнителя и поперечными пластинами 6 из легкого заполнителя, состоящими из двух половинок каждая и уложенными незаполимеризованными трубчатыми элементами 10, надетыми на герметичные рукава 9, а вторая с отформованным заполимеризованным несущим слоем 1, смыкаются.

На заключительном этапе формования панели в герметичные рукава 9 подается под избыточным давлением воздух, в результате чего происходит совместное раздутие данных герметичных рукавов и трубчатых элементов 10. Благодаря этому трубчатые элементы 10 прижимаются к несущим слоям 1, продольным брускам 5 из легкого заполнителя и поперечным пластинам 6 из легкого заполнителя, а после полимеризации пластика трубчатых элементов 10 они приформовываются к данным элементам панели. Затем с герметичных рукавов 10 сбрасывается давление воздуха, панель извлекается из пресс-формы. После этого с панели удаляются герметичные рукава 9.

Широкое использование данного конструктивно-технологического решения в различных несущих корпусных конструкциях позволяет повысить эффективность применения армированных пластиков при их изготовлении.

Формула изобретения

ТРЕХСЛОЙНАЯ ПАНЕЛЬ ИЗ АРМИРОВАННОГО ПЛАСТИКА, содержащая верхний и нижний несущие слои, а также расположенный между ними средний слой, образованный продольно расположенными ребрами жесткости и трубчатыми элементами из армированного пластика, отличающаяся тем, что она снабжена установленными перпендикулярно трубчатым элементам поперечными пластинами легкого заполнителя со сквозными отверстиями для прохода трубчатых элементов, диаметр которых меньшей высоты среднего слоя трехслойной панели для обеспечения прилегания стенок этих трубчтатых элементов с обеих сторон к наружным поверхностям легкого заполнителя.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13