ФЕРМЕННЫЙ ЗАПОЛНИТЕЛЬ МНОГОСЛОЙНОЙ ПАНЕЛИ

Полезная модель относится к многослойным конструкциям с заполнителями в виде повторяющихся пирамидальных и тетраэдальных структур и может быть использовано в производстве многослойных панелей из различных материалов, таких как металлы, керамика, стекло, полимеры, композиты, полупроводники, работающих на устойчивость при действии наружного давления и сжимающей силы, применяемых в летательных аппаратах, судостроении, машиностроении, строительстве и других отраслях промышленности.
Эффективность трехслойных конструкций при различных видах нагружения в значительной степени определяется геометрическими и механическими характеристиками применяемого заполнителя, и естественным является поиск новых конструкций заполнителя.
Известен «Ферменный заполнитель и способ его изготовления», включающий обшивки, ферменный заполнитель, в виде пирамидальных ячеек, образованный соединением повторяющимися пирамидальными ячейками и двумя обшивками, (патент US №6.644.535 B2, опубл. 11.11.2003, МПК B21D 39/00; B23K 1/20; B23K 31/00; B32B 5/12; B32B 7/00).
Недостатком данной панели является сложность конструкции и недостаточная прочность при соединении с обшивками, а также сложность технологического оборудования для установки обшивок на ферменный заполнитель.
Наиболее близким по технической сущности взятым в качестве прототипа является изобретение “Многофункциональный сотовый заполнитель и способ его изготовления”, включающий две обшивки и повторяющиеся объемные ячейки, выполненные из стержневых элементов. Заполнители могут быть изготовлены из различных материалов (металлов, керамики, стекло, полимеры, композиты, полупроводники) и иметь различные поперечные сечения (квадрат, круг, прямоугольник). (Патент US №2011/7963085 B2, опубл. 21.06.2011, МПК 52/782.1,52/652.1,633)
Недостатком данного изобретения является невозможность произвести точное склеивание в местах контакта стержней с обшивками, что снижает качество соединения, а значит и снижает прочность заполнителя.
Решаемой задачей предполагаемой полезной модели является повышение прочности ферменного заполнителя за счет конструктивных особенностей, позволяющих произвести простое и качественное соединение обшивок.
Техническим результатом от использования предполагаемой полезной модели является создание надежного и прочного ферменного заполнителя за счет простого и качественного соединения обшивок.
Технический результат достигается тем, что в ферменном заполнителе многослойной панели, представляющий собой объемную структуру в виде повторяющихся пирамидальных или тетраэдальных ячеек, имеющих общую вершину с каждой из соседней, с ребрами выполненными из зигзагообразных стержневых элементов, обшивок, на каждой вершине и основании пирамидальных или тетраэдальных ячеек расположены шипы, а на обшивках в ответной части расположены отверстия под размеры и конфигурацию шипов, причем на одних повторяющихся ребрах стержневых элементов пирамидальных или тетраэдальных ячеек шипы выполнены на вершинах и концах, на других - без шипов, на вершинах и на концах, на третьих - шипы выполнены только на концах, на четвертых - шипы выполнены только на вершинах стержней, при этом ребра стержневых элементов расположены и направлены под заданными углами к основанию для обеспечения необходимой жесткости конструкции, а во впадинах зигзагообразных стержневых элементов при вершинах и при основаниях ячеек выполнены прорези для соединения ребер зигзагообразных стержневых элементов в единую конструкцию.
Для пояснения технической сущности рассмотрим чертежи, на которых изображено:
на фиг. 1 - представлены зигзагообразные стержневые элементы;
на фиг. 2 - обшивка с отверстиями;
на фиг. 3 - ферменный заполнитель в виде пирамидальных ячеек;
на фиг. 4 - ферменный заполнитель в виде тетраэдальных ячеек;
на фиг. 5 - ферменный заполнитель в виде тетраэдальных ячеек с верхней и нижней обшивками;
на фиг. 6 - ферменный заполнитель в виде пирамидальных ячеек с верхней и нижней обшивками,
где: 1 - зигзагообразные стержневые элементы с шипами на вершинах и концах; 2 - зигзагообразные стержневые элементы без шипов; 3 - зигзагообразные стержневые элементы с шипами на концах и без шипов на вершинах; 4 - впадины зигзагообразных стержневых элементов при вершинах и при основаниях; 5 - прорези во впадинах при вершинах и при основаниях; 6 - стержневой элемент с шипом на его вершине, 7 - отверстия в обшивках под размеры и конфигурацию шипов.
Производство конструкции ферменного заполнителя:
Полотно материала нарезают на четыре вида повторяющихся ребер зигзагообразных стержневых элементов (фиг.1),которые расположены и направлены под заданными углами, обеспечивающими необходимую прочность и жесткость, когда, в первом случае, нарезают на повторяющиеся зигзагообразные стержневые элементы с шипами на вершинах и концах 1, когда нарезают на повторяющиеся зигзагообразные стержневые элементы без шипов 2 (фиг. 1), когда нарезают на повторяющиеся зигзагообразные стержневые элементы без шипов на вершинах и с шипами на концах 3 (фиг. 1), когда нарезают на повторяющиеся зигзагообразные стержневые элементы с шипами на его вершинах 6 (фиг 1), при этом, во впадинах при вершинах и при основаниях зигзагообразных стержневых элементов выполняют прорези 5 (фиг. 1), при этом на обшивках выполняют ответные прорези под размеры и конфигурацию шипов 7 (фиг. 2), для точного соединения с ячейками, в единую конструкцию, причем соединив 1, 2, 3 (фиг. 1) стерневые элементы получают пирамидальные ячейки, соединив 3, 6 (фиг. 1) получают тетраэдальные ячейки заполнителя, так, чтобы прорези впадин зигзагообразных стержневых элементов совпали друг с другом, после чего полученные ячейки соединяют обшивками (фиг. 5, 6), для этого, шипы находящиеся на вершинах и концах каждого из стержней вставляют в ответные отверстия под размеры и конфигурацию шипов и места контакта их сваривают или склеивают для прочного соединения, повышая прочность и надежность ферменного заполнителя.
По сравнению с известными аналогами, заявляемый ферменный заполнитель, выполненный в виде повторяющихся пирамидальных или тетраэдальных ячеек, имеющих одну общую вершину с каждой из соседней, позволяет обеспечить повышение продольной и поперечной жесткости при снижении ее массы на единицу дины, а также повысить надежность и прочность предложенной конструкции благодаря выполнению на повторяющихся пирамидальных или тетраэдальных ячейках шипов в вершинах и концах и с ответными отверстиями на обшивках под конфигурацию шипов, причем ребра стержневых элементов установлены под заданными углами к их основаниям, обеспечивающими прочность, и прорезей во впадинах при вершинах и основаниях ячеек, для жесткого соединения с ребрами в единую конструкцию, в целом повышая надежность ферменного заполнителя многослойной панели.