Обшивка конструкции

Полезная модель относится к области авиастроения, судостроения, машиностроения, строительства и других отраслей промышленности, а именно к многослойным конструкциям с ферменным заполнителем в виде стержневых элементов повторяющихся пирамидальных, тетраэдальных и подобных структур, в которых соединение заполнителей с обшивками выполняют с помощью шипов, и может быть реализована 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.
Известен «Способ изготовления ферменного заполнителя», реализуемый в устройстве, включающем обшивки, стержневой заполнитель, состоящий из переплетенных между собой стержней, расположенных между двумя обшивками. Соединение стержневого заполнителя с обшивками осуществляется с применением сборочного приспособления для подачи листового материала (будущая обшивка), туда же введен ферменный заполнитель. Соединение обшивок, с вершинами заполнителя, производят при помощи сварочного устройства, при этом, соединение проводят сваркой по всей ширине панели. На выходе получается готовая силовая трехслойная панель с ферменным заполнителем (патент US №6644535 В2, опубл. 11.11.2003, МПК B21D 39/00; B23K 1/20; B23K 31/00; В32В 5/12; В32В 7/00).
Недостатком данного технического решения является технологически сложное и, вследствие этого, низкое качество соединения стержневого заполнителя с обшивками, за счет применения специализированного сварочного оборудования, а также сложного технологического оборудования для установки обшивок на стержневой заполнитель, причем используемое приспособление для обеспечения жесткости конструкции во время сварки требует определенного внутреннего пространства для размещения и, следовательно, накладывает ограничение на размеры конструкции. Также вызывает сомнение качество сварочных швов и целостность конструкции при выполнении сварки. Таким образом, подобные конструкции ограничены по размерам, формам, является технологически сложными и дорогостоящими, снижающими функциональные возможности, прочность соединения, и в целом эффективность таких многослойных конструкций.
Наиболее близким по технической сущности взятым в качестве прототипа является изобретение «Способ изготовления многослойной конструкции с ферменным заполнителем» реализующий конструкцию, сформированную с помощью решетки из тонких металлических волокон, которые свариваются вместе, образуя трехмерных непрерывный массив в виде равносторонних треугольников (патент US №6076324 опубл. 20.06.2000, МПК B21D 39/00; B23K 1/20; B23K 31/00; В32В 5/12; В32В 7/00).
Недостатком данного технического решения является сложный процесс изготовления, который включает в себя несколько требовательных этапов плетения и выравнивания заполнителя и несколько этапов сварки. Операция сварки может изменить кристаллическую структуру металлической проволоки и, следовательно, может отрицательно повлиять на прочностные характеристики. Кроме того, каждая точка сварки представляет собой концентратор напряжений и начальной точкой для распространения трещин, коррозии и/или разрушения материала.
Решаемая задача полезной модели направлена на упрощение соединения обшивки многослойной конструкции с стержневым заполнителем и расширения функциональных возможностей, повышения точности соединения при изготовлении больших конструкций, а также конструкций произвольной формы, имеющих сложную геометрию путем сокращения времени на совмещение шипов элементов стержневого заполнителя с пазами обшивки.
Техническим результатом от использования предлагаемой полезной модели является создание простой эффективной обшивки, за счет расширения ее функциональных возможностей, позволяющих легко выполнять ее соединение с заполнителем многослойной конструкции, имеющим значительные размеры, а также конструкций произвольной формы, имеющих сложную геометрию, путем сокращения времени на совмещение шипов стержневых элементов заполнителя с пазами в обшивках и повышения их точности соединения.
Технический результат достигается тем, что обшивка многослойной конструкции, соединяемая с заполнителем, имеющим шипы, состоит из нескольких элементов - оболочки с отверстиями под соединительные элементы с пазами внутри под шипы заполнителя. Также за счет добавление дополнительного стержня в продольный и поперечный заполнители увеличивается общая жесткость конструкции при работе на растяжение и при работе на сжатие. Помимо этого, повышается устойчивость всей конструкции.
Предполагаемая полезная модель позволяет получить эффективную обшивку многослойной конструкции, которая выполнена из нескольких элементов, а именно: оболочки с отверстиями и соединительных элементов - пазы для соединения с шипами заполнителя.
Выполнение обшивки многослойной конструкции, состоящей из оболочки с отверстиями под соединительные элементы, и соединительных элементов, позволяет упростить соединение конструкции обшивки с заполнителем, что в свою очередь позволяет использовать их в конструкциях, имеющих значительные размеры, а также конструкциях произвольной формы, имеющих сложную геометрию, с сохранением прочностных характеристик, что увеличивает эффективность их применения. Также использование таких конструкций обшивок позволяет уменьшить трудоемкость сборки стержневой панели за счет сокращения времени на совмещение шипов стержневых элементов стержневого заполнителя с пазами в обшивках, что позволяет в целом увеличить эффективность их применения в панелях со стержневым заполнителем.
Для пояснения технической сущности рассмотрим чертежи, на которых изображено:
на фиг. 1, 2 - представлена конструкция обшивки в соединении с заполнителем,
на фиг. 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 - представлен порядок сборки конструкции,
где 1 - обшивка; 2 - стержневой Х образный заполнитель; 3 - шипы стержневого заполнителя; 4 - пазы в обшивке; 5 - поперечный стержневой заполнитель; 6 - продольный стержневой заполнитель; 7 - пазы для соединения заполнителей между собой; 8 - продольный стержень для обеспечения дополнительной жесткости;
Сборка многослойной панели с ферменным заполнителем.
Стержневой заполнитель собирают из Х образных стержневых заполнителей 2, поперечных стержневых элементов 5, продольных стержневых элементов 6, имеющих в своей конструкции шипы 3, например, из зигзагообразных (фиг. 2-6). Далее Х образный стержневой заполнитель 2, поперечный стержневой элемент 5, продольный стержневой элемент 6, соединяют с обшивкой 1. Для этого, обшивку 1 вставляют в пазы 4 шипы 3.
Таким образом, выполнение обшивки 1, состоящей из ее оболочки с отверстиями под соединительные элементы - пазы 4 внутри под шипы заполнителя, что позволяет производить простое соединение обшивок 1 с заполнителем 2 стержневых многослойных конструкций, за счет расширения функциональных возможностей путем соединения многослойных конструкций с заполнителями больших размеров и конструкций произвольной формы, имеющих сложную геометрию и сокращения время на совмещение шипов стержневых элементов стержневого заполнителя с пазами в обшивках и повышения точности их соединения.
Преимуществом, по сравнению с известными аналогами, является то, что заявляемая полезная модель позволяет создать эффективную обшивку за счет расширения функциональных возможностей многослойной конструкции со стрежневым заполнителем в панелях большого размера или сложной формы, обеспечивающих соединения между собой элементов (обшивок и заполнителя), путем внедрения в обшивку пазов для соединения стержневых элементов с обшивкой для упрощения сборки, и сокращения времени на сборку.