ОПОРНЫЙ УЗЕЛ ТРЕХСЛОЙНОЙ ПАНЕЛИ

Полезная модель относится к конструкциям трехслойных панелей, а конкретно к устройствам для крепления трехслойных панелей к другим деталям и может найти применение в аэрокосмической, судостроительной и других отраслях промышленности.
Известны устройства для обеспечения восприятия изгибных напряжений, для которых используется конструкция вставки в соты усилений в виде специальных вкладышей, к которым крепятся монтажные узлы (Крысин В.Н. «Слоистые клееные конструкции в самолетостроении», М. Машиностроение, 1980 г., стр.202-205).
Недостатками этих устройств является большая трудоемкость применения их на трехслойных панелях с ячеистым заполнителем в связи с большой сложностью их изготовления и установки с закреплением в панели с ячеистым заполнителем.
Известно устройство для крепления тяжелых грузовых конструкций на трехслойные панели с использованием металлической втулки, которая вставляется в сотовый заполнитель и затем заливается жидким твердеющим заполнителем (заявка Японии №2000128094).
Недостатком этого устройства является сложность заливки жидкого наполнителя в ячеистый заполнитель трехслойной панели вследствие его растекания по плоскости нижней обшивки.
Известно устройство для крепления тяжелых грузовых конструкций на трехслойные панели с использованием вставки втулки до приклейки обшивки. После приклейки обшивки, в последней делают отверстие, через которое и заливают жидкий отверждаемый заполнитель (патент Японии №11348155).
Недостатком этого устройства является возможность применения таких устройств только в сотовых заполнителях трехслойной панели и невозможность использования ячеистого заполнителя вследствие растекания жидкого заполнителя вокруг вставки по нижней обшивке.
Наиболее близким, принятым за прототип, является опорный узел трехслойной панели, включающий сотовый заполнитель, расположенный между верхней и нижней обшивками из полимерного композиционного материала, который содержит втулку, установленную в отверстии, выполненном в верхней обшивке и сотовом заполнителе и соединенную с ними по боковой поверхности с помощью вспенивающейся клеевой композиции, причем отверстие под втулку выполнено в виде кольцевой проточки, образующей в трехслойной панели центральный сердечник из заполнителя, втулка выполнена тонкостенной, а на ее внутренней поверхности имеется не менее двух кольцевых выступов клиновидного сечения (патент РФ №2242369).
Недостатком этого устройства является невозможность применить его в трехслойной панели с ячеистым заполнителем, вследствие того, что ячеистый заполнитель не обладает сотовыми стенками и весь жидкий заполнитель или вспенивающаяся композиция растечется по верхней или нижней плоскости обшивок.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является создание опорного узла, который мог бы приклеиться как к обшивкам, так и к самому ячеистому заполнителю и тем самым позволит улучшить его несущую способность.
Для решения поставленной технической задачи предложен опорный узел трехслойной панели, включающий заполнитель, расположенный между верхней и нижней обшивками из полимерного композиционного материала, содержащий тонкостенную втулку, установленную в отверстии, выполненном в верхней обшивке и заполнителе, и соединенную с
ними по боковой поверхности с помощью вспенивающейся клеевой композиции, отверстие под втулку выполнено в виде кольцевой проточки, образующей в трехслойной панели центральный сердечник из заполнителя, отличающийся тем, что в верхней и нижней частях боковой поверхности втулки выполнены отверстия, попарно расположенные друг против друга, а в центральном сердечнике выполнено сквозное отверстие.
Диаметры отверстий в верхней и нижней частях боковой поверхности втулки составляют 10-20% величины внутреннего диаметра втулки.
На фиг.1 показано устройство опорного узла трехслойной панели. Предлагаемое устройство состоит из нижней обшивки 1, верхней обшивки 2 с отверстием в виде кольцевой проточки 4, через которое устанавливается втулка 5 с отверстиями 6. Между обшивками 1 и 2 устанавливается ячеистый заполнитель 3. В центральном сердечнике выполнено сквозное отверстие 7.
Диаметр и количество отверстий определялись экспериментально, с учетом наиболее прочного соединения втулки с ячеистым заполнителем.
Предлагаемое устройство применяется в основном в трехслойных конструкциях, содержащих ячеистый заполнитель. После приклейки к ячеистому заполнителю двух обшивок, в одной из них вырезается отверстие в виде кольцевой проточки, в которую вставляется металлическая втулка с отверстиями в боковой поверхности, причем в вырезаемой обшивке высверливается отверстие в центральной ее части, через которое втулка заполняется через шприц вспенивающейся клеевой композицией. Заполнение втулки композицией осуществляется примерно на 20-40% больше ее внутреннего объема для того, чтобы композиция частично вытекла в объем ячеистого заполнителя, что также связано с условием наиболее прочного соединения втулки с заполнителем и обшивками. Толщина стенки втулки выбирается такой, чтобы втулка входила в кольцевую проточку в
верхней обшивке с легким усилием, полностью перекрывая при этом кольцевую проточку.
Втулка заполняется вспенивающейся клеевой композицией после установки в панель.
После установки втулки, место установки подвергается нагреву до температуры вспенивания и отверждения композиции. После проведения отверждения композиции, втулка закрепляется между двумя обшивками и ячеистым заполнителем за счет выдавливания композиции через отверстия в боковой поверхности втулки и затекания ее в ячеистый заполнитель, позволяя при этом навешивать на панель дополнительные тяжелые конструкции.
Примеры исполнения.
3
Были изготовлены два образца трехслойных панелей, причем одна панель была изготовлена с сотовым заполнителем и двумя опорными узлами по прототипу и по предлагаемому техническому решению, другая панель была изготовлена с ячеистым заполнителем и также с двумя опорными узлами по прототипу и предлагаемому техническому решению. Панели изготавливались размерами: 200×100×12 мм. Обшивки панелей изготавливались из 5 слоев стеклопрепрега, изготовленного из стеклоткани Т15-76, пропитанной связующим ФПР-520 с наполнителем-антипиреном АL(OH). Втулки выполнялись с внешним диаметром - 15 мм, внутренним диаметром - 9 мм. Толщина стенок составила 3 мм. В боковой стенке втулки по предлагаемому техническому решению высверливались 8 отверстий диаметром 1,5 мм: 4 отверстия в верхней части втулки, 4 отверстия в нижней части втулки, расположенных попарно друг против друга. Втулка через отверстие в верхней обшивке центрального сердечника заполнялась вспенивающейся композицией с рубленым стекловолокном. Отверждение композиций в установленных втулках производилось под вакуумным мешком в термопечи при температуре 150°С.
После изготовления опорные узлы подвергались испытаниям на вырыв.
При этом установлено: в панели с сотовым заполнителем обе втулки вырывались из панели примерно с одинаковым усилием ~60 кг. В панели с ячеистым заполнителем опорный узел по предлагаемому техническому решению вырывался с усилием примерно 50-60 кг, а опорный узел по прототипу вырывался из панели с усилием примерно 8-15 кг.
Таким образом, применение предлагаемого устройства позволяет более технологичным и надежным способом крепить трехслойные панели с ячеистым заполнителем к другим деталям конструкций, применяемым в авиационной, судостроительной и других отраслях техники.