УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ СТРИНГЕРНОЙ ПАНЕЛИ

Полезная модель относится к области испытаний летательных аппаратов на прочность, в частности к средствам испытаний на сжатие стрингерных панелей из металла, слоистых или полимерных материалов [G01N 3/08].
Из уровня техники известен СТЕНД ИСПЫТАТЕЛЬНЫЙ ДЛЯ ПАНЕЛЕЙ ИЗ ПОЛИСТИРОЛА, АРМИРОВАННЫХ ПРОФИЛИРОВАННЫМ МЕТАЛЛОМ [патент RU 82038 U], содержащий нагружающее устройство, включающее электродвигатель, подвижную и неподвижную опоры, системы управления и измерения, горизонтально расположенную силовую раму, закрепленную на двух подставках и состоящую из левой, правой, верхней и нижней балок, соединенных болтами, при этом к левой балке закреплен электромеханический привод, движущий подвижную опору, а на подвижной и неподвижной опорах смонтированы зажимные устройства.
Недостатком аналога является низкая устойчивость к деформации при сжатии, недостаточное значение создаваемых назначений.
Также из уровня техники известен СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ ПАНЕЛЕЙ [патент RU 77436 U], состоящий из основания, в котором размещен привод с электродвигателем, двух колонн, жестко закрепленных на основании, двух червячно-винтовых домкратов, подвижной траверсы с закрепленными на ней винтами, верхней неподвижной траверсы (нажимной плиты), жестко закрепленной к колоннам, датчиков силы, один из которых установлен на верхней неподвижной траверсе, а другой на подвижной траверсе (нажимной плите) снизу по центру машины, размещенный на правом домкрате датчик угловых перемещений, кронштейны с конечными выключателями и блок управления.
Недостатком данного аналога является то, что оно не обеспечивает необходимую устойчивость к упругой и пластической деформации при испытании многослойных полимерных композитных панелей.
Наиболее близким по технической сущности является СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ПАНЕЛЕЙ [патент RU 128930 U, опубл.: 10.06.2013], состоящий из распорной обоймы с большими и малыми треугольными призматическими вкладышами с усеченными вершинами, в которой установлена стрингерная панель из слоистого полимерного композитного материала, при этом распорная обойма выполнена в виде нижнего опорного и верхнего фиксирующего элементов, по краям которых выполнены сквозные отверстия, в которых расположены стяжные болты с гайками.
Недостатком прототипа является низкая деформирующая прочность устройства из-за соединения элементов распорной обоймы между собой стяжными болтами лишь по краям распорной обоймы, что также обуславливает неравномерное распределение нагрузки на стрингерную панель по краям и в центре устройства, в результате чего снижается точность моделирования напряжений в сечении стрингерной панели. Кроме того, к недостатку прототипа можно отнести создание дополнительных боковых нагрузок на ребра панели. Что обусловлено не предусмотренным компенсатором на допуск размера между ребрами панели.
Техническим результатом полезной модели является повышение точности моделирования нагрузок в сечении стрингерной панели, отсутствие боковых нагрузок на стрингеры, при проведении испытаний стрингерной панели, наличие компенсатора, учитывающее разный размер между ребрами панели.
Указанный технический результат достигается за счет того, что устройство для испытания стрингерной панели, состоящее из распорной обоймы с большими и малыми треугольными призматическими вкладышами с усеченными вершинами, в которой установлена стрингерная панель из слоистого полимерного композитного материала, при этом распорная обойма выполнена в виде нижнего опорного и верхнего фиксирующего элементов, по краям которых выполнены сквозные отверстия, в которых расположены стяжные болты с гайками, отличающееся тем, что нижний опорный элемент выполнен в виде швеллера, а верхний фиксирующий элемент обоймы выполнен в виде стальной ленты, призматические вкладыши установлены между стрингерной пластиной, стрингерами и стальной лентой таким образом, что большие призматические вкладыши в перевернутом виде основаниями сопряжены с внутренней поверхностью стальной ленты, боковыми гранями сопряжены с основаниями малых призматических вкладышей, боковые грани которых сопряжены с поверхностью панели и боковыми поверхностями стрингеров, при этом в швеллере, в стрингерной пластине, в больших треугольных призматических вкладышах, в стальной ленте выполнены соосные отверстия, в которых расположены стяжные болты с гайками.
В частности, между боковыми гранями малых треугольных призматических вкладышей выполнены округлые фаски.
В частности, округлые фаски выполнены по форме сопряжения между стрингерами и поверхностью панели.
На фиг. представлен общий вид сбоку устройства для испытаний стрингерной панели, где: 1 - стрингерная панель, 2 - стрингеры, 3 - швеллер, 4 - стальная лента, 5 - большие треугольные призматические вкладыши с усеченными вершинами, 6 - малые треугольные призматические вкладыши с усеченными вершинами, 7 - стяжные болты, 8 - гайки.
Осуществление полезной модели.
Устройство для испытаний стрингерной панели содержит швеллер 3, на котором установлена стрингерная панель 1, при этом между каждой парой соседних стрингеров 2 расположено 2 малых призматических вкладыша 6 и 1 большой призматический вкладыш 5 таким образом, что боковые грани вкладышей 6 сочленены с поверхностью панели 1 и боковыми поверхностями стрингеров 2, а их основания сочленены с боковыми поверхностями большого призматического вкладыша 5. Сверху больших призматических вкладышей 5 установлена стальная лента 4. В швеллере 3, в пластине 2, во вкладышах 5. В стальной ленте 4 могут быть выполнены соосные отверстия, в которых расположены болты 7 с гайками 8.
Увеличенные диаметры отверстий в больших призматических вкладышах 5 и стальной ленте 4 предназначены для обеспечения перемещения (скольжения) призматических вкладышей 5 и 6 друг относительно друга при приложении к ним нагрузки, например, для практической реализации устройства при использовании стяжных болтов с резьбой М10 диаметр отверстий в швеллере 3 и пластине 2 составит 10 мм, во вкладышах 5-14 мм и в стальной ленте 4-16 мм.
Устройство для испытаний стрингерной панели подготавливается к использованию следующим образом.
Участок стрингерной панели 1 размещают на швеллере 3, после чего на поверхности панели 1 между каждой парой стрингеров 2 размещают 2 малых треугольных призматических вкладыша 6, между которыми в перевернутом виде размещают большие треугольные призматические вкладыши 5. После чего сверху больших вкладышей 5 размещают стальную ленту 4. После этого совмещают продольные оси отверстий в швеллере 3, пластине 1, вкладышей 5 и ленте 4 и вставляют в данные отверстия стяжные болты 7, на которые затем накручивают гайки 8. Таким образом, в общем случае на ленту 8 будет воздействовать изгибающий момент, обусловленный неравномерностью расстояний между соседними стрингерами 2, при большем расстоянии вкладыши 5 будут более прижаты к пластине 2, чем при меньшем расстоянии между стрингерами 2.
После подготовки к работе для проведения исследований в несколько подходов затягивают поочередно на заданное число витков (оборотов) гайки 8, при этом за счет клиновидной формы призматических вкладышей 5 и 6 и наличия допусков в отверстиях в ленте 4 и вкладышах 5 происходит взаимное смещение и равномерное распределение призматических вкладышей 5 и 6, тем самым обеспечивают равномерное распределение давления от призматических вкладышей 5 и 6 на поверхность стрингерной панели 1 и стрингеры 2 в зоне испытания, что препятствует преждевременному разрушению (расслоению, в случае многослойной панели) при испытаниях панели 1.
Значения создаваемых напряжений в сечении стрингерной панели 1 и стингеров определяют исходя из степени закручивания гаек 8, что позволяет обеспечивать равномерное распределение нагрузки по совокупности стяжных болтов 7 с гайками 8.
Снижение материалоемкости достигается за счет применения швеллера 3 и стальной ленты 4. Таким образом, технический результат полезной модели - повышение предела прочности устройства при проведении испытаний стрингерной панели, повышение точности моделирования нагрузок в сечении стрингерной панели, а также снижение материалоемкости устройства достигается за счет того, что нижний опорный элемент выполнен в виде швеллера 3, а верхний фиксирующий элемент обоймы выполнен в виде стальной ленты 4, призматические вкладыши 5 и 6 установлены между стрингерной пластиной 1, стрингерами 2 и стальной лентой 4 таким образом, что большие призматические вкладыши 5 в перевернутом виде основаниями сопряжены с внутренней поверхностью стальной ленты 4, боковыми гранями сопряжены с основаниями малых призматических вкладышей 6, боковые грани которых сопряжены с поверхностью панели 1 и боковыми поверхностями стрингеров 2, при этом в швеллере 3, в стрингерной пластине 1, в больших треугольных призматических вкладышах.