Складчатый заполнитель многослойной панели

Полезная модель относится к легким заполнителям многослойных панелей, применяемых в транспортных средствах, космических аппаратах и строительстве.
Известен складчатый заполнитель, периодически повторяющийся типовой фрагмент которого содержит два участка линейного гофра, расположенных на разных уровнях и соединенных между собой гранями в форме параллелограммов (Халиулин В.И., Раздайбедин А.А., Меняшкин Д.В. Модель трансформирования заготовки в заполнитель сэндвич-панели со структурой V-гофр. Известия вузов Авиационная техника, №1, 2006, с 52-58. - 7 с.).
Недостатком заполнителя является его низкая прочность и жесткость ввиду того, что у него нет граней, контактирующих одновременно с двумя обшивками, и усилие передается с обшивки на обшивку через ломаные пластинчатые структуры.
Известен складчатый заполнитель со структурой зигзагообразного гофра, типовой фрагмент которого состоит из попарно соединенных между собой граней в форме параллелограммов (Патент 71144 Российская Федерация, МПК F02C 7/045. Глушитель шума [Текст] / Шахматов Е.В., Крючков А.Н., Богданов С.А., Сейфетдинов Р.Б., Белов Г.О.; заявитель и патентообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика СП. Королева (RU). - №2007123970/22; заявл. 25.06.2007; опубл. 27.02.2008).
Данный тип заполнителя не обеспечивает высокую прочность соединения с обшивками ввиду малой площади его контакта с обшивкой, определяемой только протяженностью ребер по зигзагообразным линиям.
Известен складчатый заполнитель, типовой периодически повторяющийся фрагмент которого составлен четырьмя параллельными гранями, между которыми располагаются две прямоугольные грани (В.Н. Паймушин, Теоретико-экспериментальное определение осредненных упругих и прочностных характеристик складчатого заполнителя в виде М-гофра, Учен. зап. Казан, ун-та. Сер. Физ.-матем. науки, 2014, том 156, книга 4, 60-86.).
Данный тип заполнителя характеризуется низкой прочностью соединения с обшивками ввиду малой площади контакта между ними.
Известна складчатая структура, представляющая собой чередование участков в виде линейного гофра и сопряженного с ним зигзагообразного гофра (авторское свидетельство SU 1435727 Е04С 5/03, опубл. 07.11.88. Бюл. №41).
Недостатком такой складчатой структуры является то, что огибающая ее поверхность является ступенчатой и не может служить основой для многослойной панели.
Известен складчатый заполнитель многослойной панели, выполненный из листового материала (ZhiJin Wang. HuaZhi Zhou. V I Khaliulin. A V Shabalov. Six-ray folded configurations as the geometric basis of thin-walled elements in engineering structures. Thin-Walled Structures, 2018-09, 130: 435-448.).
Структура его периодически повторяющегося типового фрагмента имеет два участка в виде линейного гофра, состоящего из граней в виде равнобоких трапеций и прямоугольных граней. К торцам обоих линейных гофров присоединены грани в виде треугольников своей большей стороной.
Данный заполнитель наиболее близок к заявляемой полезной модели и принят за прототип.
Недостатком данной структуры является низкая прочность работы панели при ее нагружении поперечной нагрузкой.
Проблемой является низкая эффективность работы складчатых заполнителей при нагружении панели поперечной нагрузкой при их использовании в транспортных средствах, космических аппаратах и строительстве.
Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, заключается в повышении прочности многослойной панели при нагружении ее поперечной нагрузкой.
Технический результат достигается тем, что в складчатом заполнителе многослойной панели, выполненном из листового материала, периодически повторяющийся типовой фрагмент которого имеет два участка, каждый из которых представлен в виде линейного гофра, состоящего из граней в виде равнобоких трапеций и прямоугольной грани, прилегающей к большим сторонам равнобоких трапеций - для первого участка и к меньшим сторонам равнобоких трапеций - для второго участка, который к тому же содержит прямоугольные грани, прилегающие к прямоугольнику линейного гофра, кроме того, каждый участок содержит одинаковые треугольные грани, присоединенные по всем торцам линейного гофра своими большими сторонами, новым является то, что между внутренними сторонами первого и второго участка и с внешнего торца одного из участков расположен один или более рядов модифицированного зигзагообразного гофра, что в целом составляет единый типовой фрагмент складчатого заполнителя.
Сущность полезной модели показана на фиг. 1 и фиг. 2, где
фиг. 1, а - складчатый заполнитель в рельефном состоянии;
фиг. 1, б - развертка складчатого заполнителя;
фиг. 1, в - типовой фрагмент складчатого заполнителя;
1, 2, 3 - грани в виде равнобоких трапеций и прямоугольная грань между ними, образующие линейный гофр первого участка типового фрагмента заполнителя;
4, 5, 6 - грани в виде равнобоких трапеций и прямоугольная грань между ними, образующие линейный гофр второго участка типового фрагмента заполнителя;
7, 8, 9, 10 - треугольные грани, примыкающие соответственно к торцам линейных гофров;
11, 12 - прямоугольные грани, примыкающие к линейному гофру второго участка;
13, 14, 15 - параллелограммные и прямоугольные грани, образующие структуру модифицированного зигзагообразного гофра, примыкающего к первому участку;
16, 17, 18 - параллелограммные и прямоугольные грани, образующие структуру модифицированного зигзагообразного гофра, расположенного между первым и вторым участком линейных гофров;
фиг. 2 - этапы трансформирования складчатого заполнителя от развертки (фиг. 2, а) через промежуточные варианты трансформирования (фиг. 2, б, в) к собранному блоку (фиг. 2, г).
Складчатый заполнитель многослойной панели (фиг. 1, а) выполнен из листового материала. Имеет структуру, разворачивающуюся на плоскость. Получается складыванием из листа по линиям разметки (фиг. 1, б). Его структура состоит из периодически повторяющихся типовых фрагментов (типовой фрагмент выделен на фиг. 1, б).
Типовой фрагмент имеет два участка (фиг. 1, в). Каждый из участков включает линейный гофр, составленный из граней 1, 2, 3 для первого участка и 4, 5, 6 для второго участка. Кроме того, каждый участок содержит треугольные грани 7, 8, 9, 10, прилегающие к торцам линейных гофров, а также прямоугольные грани 11,12, прилегающие к гофру второго участка.
Между внутренними сторонами первого и второго участков и с внешнего торца одного из участков расположен один или более рядов модифицированного зигзагообразного гофра, образованного параллелограммами 13, 15, 16, 18 и прямоугольными 14, 17 гранями (фиг. 1, в).
В состав заполнителя входит большое количество граней 13, 14, 15 и 16, 17, 18, образующих модифицированный зигзагообразный гофр. Эти грани расположены под большим углом к плоскости обшивок и повышают прочность панели при работе на поперечное сжатие.
Предлагаемый складчатый заполнитель может быть изготовлен из тонких твердолистовых заготовок, включая бумагу (типа NOMEX), картон, алюминий, сталь и т.п., а также из композитов на основе стекло-, угле-, базальто- и др. волокон.
Достижение технического результата определяется введением граней, расположенных под большим углом к плоскости обшивки и образующих структуру модифицированного зигзагообразного гофра, что повышает прочность панели при работе на поперечное сжатие.
Таким образом, заявленный заполнитель многослойной панели характеризуется высокой эффективностью при работе панели на сжатие.