Узел сочленения стержней пространственной конструкции и способ его изготовления



Узел сочленения стержней пространственной конструкции и способ его изготовления
Узел сочленения стержней пространственной конструкции и способ его изготовления
Узел сочленения стержней пространственной конструкции и способ его изготовления
Узел сочленения стержней пространственной конструкции и способ его изготовления
Узел сочленения стержней пространственной конструкции и способ его изготовления

Владельцы патента RU 2677200:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГУ им. М.Ф. Решетнева) (RU)

Изобретение относится к узлу сочленения стержней пространственной конструкции. Техническим результатом является увеличение прочности конструкции во всех направлениях при увеличении удельной жесткости, снижение коэффициента линейного теплового расширения и материалоемкости изготовления. Технический результат достигается узлом сочленения стержней пространственной конструкции, который выполнен из волокнистого полимерного композиционного материала. Узел содержит стержни 1 квадратного сечения и фитинг 2. Причем фитинг 2 содержит сдвоенные фасонки, образованные группами отличных по форме слоев углеволокнистого полимерного композиционного материала с квазиизотропной схемой армирования [0/45/0/-45], соединенных по зонам стыковки углеволокнистого материала. Каждая фасонка направлена в сторону соединяемого стержня 1 и закреплена с одной из его сторон посредством по меньшей мере двух крепежных соединений 5. 2 н.п. ф-лы, 4 ил., 1 пр.

 

Изобретение относится к области антенной техники, в частности к опорам и монтажным устройствам, являющимся элементами конструкции антенн и связанными с ними устройствами, и может быть использовано при изготовлении крупногабаритных высокочастотных антенн наземных и космических систем связи.

Известно изобретение, относящееся к строительным конструкциям в целом, а так же к устройствам и деталям для закрепления или соединения конструктивных элементов или деталей машин (патент США 4449843, 1984). Технический результат достигается конструкцией узла сочленения OctaHub, состоящей из стержневых прокатных элементов, объединенных коннектором на болтах или посредством сварки. Коннектор выполнен сварным или цельным в виде сердечника квадратного сечения со спаренными фасонками по каждой стороне квадрата. Фасонки снабжены отверстиями для соединения со стержнями.

Недостатками указанного технического решения является относительно большой вес, вызванный, по меньшей мере наличием сердечника, а также использованием металлического материала (сталь). Металл имеет относительно большой коэффициент термического расширения, что в свою очередь при эксплуатации ведет к ухудшению размерной стабильности конструкции и, следовательно, ухудшает работу антенны.

Наиболее близкой к заявленному техническому решению является конструкция узла сочленения и способ его изготовления (YuBai, Xiao Yang. Novel Joint for Assembly of All-Composite Space Truss Structures: Conceptual Design and Preliminary Study // Journal of Composites for Construction. Vol. 17, Issuenumber 1, P.130-138. doi: 10.1061/(ASCE)CC. 1943-5614.0000304), используемые в пространственных конструкциях космического аппарата. Узел сочленения стержней пространственной конструкции состоит из фитинга и стержней квадратного сечения. Фитинг состоит из двух крестовин, образующих фасонки для крепления стержней, в центре каждой из крестовин имеется паз (щель), обеспечивающий сборку крестовин в единую структуру для последующего склеивания. Каждая крестовина состоит из четырех L-образных профилей, выполненных из стекловолокнистого полимерного композиционного материала пултрузионным способом и склеенных между собой. На конце стержня предусмотрен паз для соединения с фасонкой узла сочленения, причем размеры паза изменяются в зависимости от положения стержня в пространстве. Каждая фасонка снабжена единичным отверстием для соединения со стрежнем болтовым соединением.

Недостатком вышеописанного технического решения является высокая материалоемкость и трудоемкость изготовления, большой вес, низкая удельная прочность и жесткость, вызванная, в том числе, отсутствием квазиизотропности армирования, относительно высокий коэффициент линейного термического расширения применяемого стекловолокнистого полимерного композиционного материала.

Известный способ изготовления узла сочленения стержней пространственной конструкции предусматривает пултрузионное формование стержней квадратного сечения из стекловолокнистого полимерного композиционного материала и L-образных профилей из стекловолокнистого полимерного композиционного материала с последующей обрезкой L-образных профилей, склейку их между собой с образованием крестовины, формирование паза (щели) обеспечивающего сборку крестовин в единую структуру, последующее склеивание и заполнение всех пустот клеем. Высверливание отверстия в каждой из фасонок для болтового соединения со стержнем, а также формирование паза в стержне по форме фасонки, причем размер паза зависит от положения стержня в пространстве.

Недостатком указанного способа является высокая трудоемкость и материалоемкость изготовления.

Решаемой технической задачей является создание конструкции и способа ее изготовления, позволяющих добиться уменьшения коэффициента линейного термического расширения, увеличения удельной прочности и жесткости при обеспечении низкой материалоемкости и трудоемкости изготовления. Решение данной задачи позволяет признать предложенную совокупность объектов как удовлетворяющую требованию единства изобретения.

Задача решается следующим образом.

Узел сочленения пространственной конструкции, выполненный из волокнистого полимерного композиционного материала, содержит фитинг и стержни квадратного сечения. Новым является то, что фитинг содержит сдвоенные фасонки, образованные группами отличных по форме слоев углеволокнистого полимерного композиционного материала с квазиизотропной схемой армирования [0/45/0/-45], соединенных по зонам стыковки углеволокнистого материала. При этом каждая фасонка направлена в сторону соединяемого стержня и закреплена с одной из его сторон посредством, по меньшей мере, двух крепежных соединений.

Решение задачи в способе достигается тем, что узел сочленения стержней пространственной конструкции изготавливается из волокнистого полимерного композиционного материала, включающего формование стержней квадратного сечения и фитинга, причем стержней -пултрузионным способом.

Новым является то, что сдвоенные фасонки фитинга изготавливают последовательной укладкой углеволокнистого полимерного композиционного материала на каждый элемент составной оправки. После завершения укладки на каждом элементе составной оправки должна находиться одна группа слоев углеволокнистого полимерного композиционного материала одинаковой формы с квазиизотропной схемой армирования [0/45/0/-45]. Затем соединяют элементы составной оправки по зонам стыковки углеволокнистого материала, отверждают углеволокнистый материал и удаляют элементы составной оправки.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является устранение технологических ограничений, связанных с заданием необходимой ориентации армирующих волокон и, как следствие, увеличение общей прочности конструкции во всех направлениях; снижение материалоемкости при изготовлении.

Узел сочленения стержней пространственной структуры и способ его изготовления представлены на следующих фигурах:

На фиг. 1 изображен общий вид конструкции узла сочленения пространственной конструкции.

На фиг. 2 показан фитинг.

На фиг. 3 показан общий вид внутренней структуры фитинга узла сочленения пространственной конструкции и формы групп слоев.

На фиг. 4 показан способ укладки углеволокнистого полимерного композиционного материала на элементы составной оправки.

Узел сочленения стержней пространственной конструкции (фиг. 1), выполненный из волокнистого полимерного композиционного материала, содержит стержни 1 квадратного сечения и фитинг 2. Фитинг 2 содержит сдвоенные фасонки 3 (фиг. 2), образованные группами отличных по форме слоев 4 углеволокнистого полимерного композиционного материала с квазиизотропной схемой армирования [0/45/0/-45], соединенных по зонам стыковки 7 углеволокнистого материала Каждая фасонка 3 направлена в сторону соединяемого стержня 1 и закреплена с одной из его сторон посредством, по меньшей мере, двух крепежных соединений 5.

Способ изготовления узла сочленения стержней пространственной конструкции из волокнистого полимерного композиционного материала включает формование стержней 1 квадратного сечения пултрузионным способом и фитинга 2. Сдвоенные фасонки 3 фитинга 2 изготавливают послойной укладкой углеволокнистого полимерного композиционного материала на элементы 6 (фиг. 4) составной оправки таким образом, чтобы на каждой из элементов составной оправки располагалась одна группа слоев 4 углеволокнистого материала с квазиизотропным направлением армирования [0/45/0/-45], соединяют элементы 6 оправки по зонам стыковки 7 углеволокнистого материала, отверждают углеволокнистый материал и удаляют элементы 6 составной оправки.

Конструкция соединяется следующим образом. Стержни квадратного сечения 1 соединяются с соответствующим фитингом 2 в пространственной конструкции посредством закрепления крепежным соединением 5 стержня 1 и сдвоенных фасонок 3. При механических воздействиях на пространственную конструкцию нагрузка распределяется по стержням 1 и фитингам 2. При изменении температуры эксплуатации конструкция изменяет свои размеры на малую величину.

Способ реализуется следующим образом. На формообразующие поверхности каждого из элементов 6 составной оправки последовательно укладывается углеволокнистый полимерный композиционный материал. Укладка производится послойно до тех пор, пока на каждом элементе 6 составной оправки не окажется группы слоев 4 углеволокнистого полимерного композиционного материала с квазиизотропным направлением армирования. После этого элементы 6 составной оправки стыкуются между собой по зонам стыковки 7. Затем отверждают углеволокнистый материал и удаляют элементы составной оправки.

Пример конкретного применения.

1. Подготавливают элементы 6 составной оправки, обезжиривая и нанося слой разделительной смазки FrekoteNC 770.

2. Раскраивают препрег RS125 (ООО «НЦК») на основе углеволокнистого полимерного композиционного материала в соответствии с требуемыми формами выкроек.

3. Укладывают по 4 слоя одинаковой формы на каждый элемент 6 составной оправки в соответствии с направлением армирования [0/45/0/-45].

4. Соединяют элементы 6 составной оправки по зонам стыковки 7.

5. Устанавливают оправку в печь и прогревают оправку до 60°С в течение 10 минут для расплавления связующего материала препрега (смолы) и уменьшения ее вязкости.

6. Вынимают из печи и с помощью динамометрического ключа затягивают крепеж составной оправки до тех пор, пока не получат нужное усилие затяжки, соответствующее необходимому давлению прессования 3 атм.

7. Снова устанавливают составную оправку в печь, нагревают до 60°С, выдерживают 30 минут, нагревают до 120°С и выдерживают 2 часа. Затем оправку охлаждают, удаляют составные элементы 6 и снимают готовый фитинг с оправки.

1. Узел сочленения стержней пространственной конструкции, выполненный из волокнистого полимерного композиционного материала, содержащий стержни квадратного сечения и фитинг, отличающийся тем, что фитинг содержит сдвоенные фасонки, образованные группами отличных по форме слоев углеволокнистого полимерного композиционного материала с квазиизотропной схемой армирования [0/45/0/-45], соединенных по зонам стыковки углеволокнистого материала, при этом каждая фасонка направлена в сторону соединяемого стержня и закреплена с одной из его сторон посредством по меньшей мере двух крепежных соединений.

2. Способ изготовления узла сочленения стержней пространственной конструкции из волокнистого полимерного композиционного материала, включающий формование стержней квадратного сечения пултрузионным способом и фитинга, отличающийся тем, что сдвоенные фасонки фитинга изготавливают послойной укладкой углеволокнистого полимерного композиционного материала на элементы составной оправки таким образом, чтобы на каждом элементе составной оправки располагалась одна группа слоев углеволокнистого материала с квазиизотропным направлением армирования [0/45/0/-45], затем соединяют элементы оправки по зонам стыковки углеволокнистого материала, отверждают углеволокнистый материал и удаляют элементы составной оправки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в качестве устройств подъемных (УП), устанавливаемых внутри кузовов-фургонов и кузовов-контейнеров (далее КФ и КК).

Рефлектор // 2655473
Изобретение относится к производству изделий из композиционных материалов, а именно конструкциям и способам изготовления прецизионных рефлекторов антенн с отражающей поверхностью, образованной не только кривой второго порядка, но и специальным сложным профилем.

Использование: изобретение относится к антенной технике и предназначено для быстрой установки и снятия антенны с корпуса транспортного средства. Сущность: устройство состоит из диска-держателя, взаимодействующего углубленной торцевой поверхностью с платой диска-держателя, имеющей разъемы типа «розетка», и через плату диска-держателя и торцевой поверхностью с опорной поверхностью крючков посредством крепежных элементов, типа винты, и взаимодействующего с уплотнительным резиновым кольцом, размещенным в верхнем торцевом круговом пазу, и из диска антенного устройства, взаимодействующего углубленной торцевой поверхностью с платой антенного устройства, имеющей разъемы типа «вилка» и не разъемное соединение с антенным устройством, посредством крепежных элементов типа заклепки и имеющего выступы, расположенные на оси внешней цилиндрической поверхности диска антенного устройства, имеющие взаимно перпендикулярные пазы с размещенными упругими элементами в виде пружины кручения, у которых один конец контактирует с отверстием, размещенным в диске антенного устройства, а другой представляет ручку кольца, имеющую возможность перемещаться по пазу в момент соединения диска антенного устройства с диском-держателем в момент прохождения крючков по пазу, контактируя наклонной поверхностью с упругими элементами, отводя их в сторону, при этом упругие элементы вращаются вокруг штифтов, взаимодействующих с выступом на диске антенного устройства, а разъемы типа «вилка» контактируют с разъемами типа «розетка» до момента взаимодействия упругих элементов с фиксирующей поверхностью крючков, обеспечивая соединения диска-держателя с диском антенного устройства, создавая герметичною полость Е посредством уплотнительного кольца, контактирующего с платой диска антенного устройства.

Предоставлено вспомогательное устройство для настройки ориентации антенны, которое позволяет любому работнику быстро и точно устанавливать антенное устройство.

Изобретение относится к антенной технике, в частности к свертываемым антеннам. Излучатель для раскрываемой антенной решетки содержит электрический вибратор и линию питания, выполненную в виде коаксиального кабеля, закрепленного на несущей металлической штанге.

Изобретение относится к антенной технике, в частности к антеннам с многоканальным входом и многоканальным выходом. Технический результат - повышение эффективности излучения антенны MIMO с одновременным уменьшением мариалоемкости при ее изготовлении.

Изобретение относится к области радиосвязи, в частности к системам связи типа "точка-точка" миллиметрового диапазона длин волн, обеспечивающим высокоскоростное соединение.

Использование: изобретение относится к антенным устройствам, в частности к узлам крепления вертикальных антенн к мачте. Сущность: устройство для крепления вертикальной антенны к мачте содержит хомуты, прижимные планки, болты, гайки и из неметаллических радиопрозрачных материалов трубу с консолями и обеспечивает антенному устройству передавать радиосигнал без возбуждения мачты.

Антенное устройство включает в себя: радиоустройство, которое генерирует радиоволну для передачи или радиоволну для приема; первичный излучатель, который излучает радиоволны, генерируемые радиоустройством, или подает принимаемые радиоволны к радиоустройству; параболический отражатель, который отражает радиоволны, излучаемые первичным излучателем, или радиоволны снаружи; экран, который защищает от излишних радиоволн среди радиоволн, излучаемых первичным излучателем и отражаемых параболическим отражателем, или радиоволн, излучаемых к параболическому отражателю снаружи; и механизм установки антенны, который фиксирует параболический отражатель на мачте для крепления антенны.

Использование: в области средств связи и может быть использовано при конструировании мобильных антенных систем. Сущность: мобильная антенная установка (МАУ), включающая автотранспортное средство, на платформе которого размещено складное АМУ, состоящее из параболической антенны с симметричной вырезкой и мачты.

Группа изобретений относится к медицинской технике и касается ортопедической системы шин, в частности, для ортеза или протеза, касается также функционального конструктивного элемента для ортопедической системы шин, а также переходного элемента для соединения обоих конструктивных элементов системы шин.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам осевой фиксации деталей в отверстиях. Техническим результатом изобретения является повышение надежности устройства осевой фиксации путем обеспечения стойкости проволочного фиксатора к вибрации и ударным осевым нагрузкам, а также снижение трудоемкости фиксации и повышение технологичности расфиксации.

Изобретение относится к области приборостроения и машиностроения и предназначено для неразъемного соединения деталей замкнутого контура, выполненных из разнородных металлов, которые нельзя соединить между собой сваркой из-за усталостных разрушений сварного шва при эксплуатации.

Изобретение относится к области космической техники, в частности к составным частям летательного аппарата и оборудования, установленного на нем или внутри, и направлено на повышение прочности соединения.

Изобретение относится к соединительному устройству для конического фланцевого соединения. Соединительное устройство для конического фланцевого соединения содержит изогнутое в форме кольца стяжное устройство, внутренний диаметр которого может изменяться, и выступающие от стяжного устройства в радиальном направлении внутрь плечи, между которыми в осевом направлении образовано приемное пространство, при этом плечи выполнены на вставке, которая расположена внутри стяжного устройства и имеет спинку, соединяющую плечи, причем спинка прилегает изнутри к стяжному устройству, а плечи имеют в окружном направлении несколько разрывов и вершинные участки, выступающие в приемное пространство.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в конструкциях трубопроводов с использованием труб из композиционных материалов, в частности, стеклопластиковых.

Изобретение относится к машиностроению. Устройство соединения грузонесущих элементов по первому варианту содержит стержневой соединительный элемент, пропущенный через отверстия, выполненные в соединяемых грузонесущих элементах и имеющие фаски, обращенные друг к другу.

Изобретение относится к области ракетно-космической техники и предназначено для использования в стержневых конструкциях, например форменных или рамных, выполненных с использованием трубчатых элементов из композиционных материалов.

Изобретение относится к соединительным узлам, предназначенным, например, для соединения стержней, труб, а также для инструментов с использованием разнообразных сменных насадок, установка которых требует точного ориентирования и отсутствия зазоров в соединении.

Изобретение относится к области ракетной техники и может быть использовано в конструкции разъемных соединений корпусов отсеков летательных аппаратов. .

Изобретение относится к способу изготовления конических изделий из композиционных материалов и устройству для осуществления этого способа. Техническим результатом является получение стабильных физико-химических и физико-механических характеристик композиционного материала, получение стабильных размеров и снижение трудоемкости изготовления изделий.

Изобретение относится к узлу сочленения стержней пространственной конструкции. Техническим результатом является увеличение прочности конструкции во всех направлениях при увеличении удельной жесткости, снижение коэффициента линейного теплового расширения и материалоемкости изготовления. Технический результат достигается узлом сочленения стержней пространственной конструкции, который выполнен из волокнистого полимерного композиционного материала. Узел содержит стержни 1 квадратного сечения и фитинг 2. Причем фитинг 2 содержит сдвоенные фасонки, образованные группами отличных по форме слоев углеволокнистого полимерного композиционного материала с квазиизотропной схемой армирования [0450-45], соединенных по зонам стыковки углеволокнистого материала. Каждая фасонка направлена в сторону соединяемого стержня 1 и закреплена с одной из его сторон посредством по меньшей мере двух крепежных соединений 5. 2 н.п. ф-лы, 4 ил., 1 пр.

Наверх