Складчатый заполнитель панели
FOLDED PANEL FILLER

Изобретение относится к конструкциям заполнителей, применяемых в различных областях промышленности, в частности, для изготовления многослойных панелей.
Известен способ изготовления складчатого заполнителя из композитов для многослойных панелей (Патент РФ №2371315, МПК B29D 16/00, В32В 3/12, опубл. 27.10.2009), заключающийся в том, что на формообразующую оснастку выкладывают плоский лист заготовки, состоящий из тканого армирующего материала, пропитывают полимерным связующим составом, подвод тепла с получением плоской заготовки-полуфабриката осуществляют в виде совокупности жестких участков, имеющих форму граней заполнителя и отделенных друг от друга полосами вдоль линий разметки складчатой структуры, последующее формообразование заготовки производят гибкой-складыванием по полосам вдоль линий разметки с получением рельефа заполнителя требуемой геометрии и окончательное отверждение связующего по ребрам заполнителя, отличающийся тем, что в качестве заготовки используют твердый лист армированного композита с термопластичным связующим, а заготовку-полуфабрикат получают подводом тепла по полосам вдоль линий разметки до пластичного состояния связующего в этих полосах, при этом грани остаются в твердом состоянии. С помощью трансформирующих матриц заготовку выводят в рельефное состояние. После остывания линий сгиба связующий состав затвердевает и форма детали окончательно фиксируется.
Общими признаками аналога и заявленной конструкции заполнителя являются:
- заполнитель складчатой конструкции;
- ячейки образованы гранями и ребрами.
Конструкция заполнителя, полученная предлагаемым способом, при приложении нагрузки не обеспечивает сохранение геометрических параметров ячеек в ортогональных направлениях ввиду отсутствия элементов фиксации (или усиления) граней заполнителя относительно друг друга. При выкладке заполнителя на выпуклую поверхность двойной кривизны образуются впадины (седловидность) на его поверхности, что приводит к потере устойчивости конструкции и не обеспечивает плотного прилегания заполнителя к пластинам, например, при изготовлении многослойных панелей на криволинейных поверхностях. Таким образом, конструкция складчатого заполнителя не обладает достаточной жесткостью и несущей способностью.
Известна полезная модель №2011107465, МПК Е04С 2/36, В32В 3/12 на складчатый заполнитель многослойной панели, который состоит из повторяющихся фрагментов, образованных гранями, соединенными между собой по ребрам, при этом структура повторяющихся фрагментов имеет четвертую степень осевой симметрии. Каждый из фрагментов состоит из квадратной грани, расположенной в центре фрагмента, соединенной четырьмя прямоугольными гранями, между которыми расположены четыре треугольные грани, образующие на развертке квадрат, при этом треугольные грани соединены между собой по диагонали квадрата, проходящей под углом 45° по отношению к ребрам прямоугольных граней и по ломаной линии, определяющей наилучшую плотность расположения повторяющихся фрагментов в структуре, которая состоит из двух равных отрезков, две вершины которых являются вершинами соседних прямоугольных граней, а срединная вершина, образующая излом, лежит на пересечении с диагональю квадрата, при этом фрагменты соединены между собой по ребрам с помощью соединительной ленты, состоящей из квадратных и прямоугольных граней, которая объединяет фрагменты с образованием структуры заполнителя.
Общими признаками прототипа и заявленного технического решения являются:
- повторяющиеся ячеистые фрагменты, образованные гранями, соединенными между собой по ребрам;
- каждый из фрагментов состоит из квадратной грани, расположенной в центре фрагмента, соединенной четырьмя гранями;
- между четырьмя гранями расположены треугольные грани, образующие на развертке квадрат;
- фрагменты соединены между собой по ребрам с помощью соединительной ленты, состоящей из граней, которая объединяет фрагменты с образованием структуры заполнителя.
Складчатая конструкция известного заполнителя, образованная гранями без фиксирования их любым способом, не обладает достаточной жесткостью, т.к. треугольные грани соединены между собой по диагонали квадрата, проходящей под углом 45° по отношению к ребрам прямоугольных граней, складываются по ломаной линии и утапливаются вершиной внутрь ячейки. Вследствие этого при приложении нагрузки на заполнитель изменяется геометрическая форма ячеек в ортогональных направлениях и снижается несущая способность заполнителя, конструкция теряет устойчивость. К недостаткам известного заполнителя относится также недостаточно плотное заполнение площади заполнителя ячейками, обусловленное расположением прямоугольных граней под углом к центральным квадратным граням и отсутствием фиксации треугольных граней, соединенных между собой по диагонали квадрата, проходящей под углом 45° по отношению к ребрам прямоугольных граней, сложенных по ломаной линии и утопленных вершиной внутрь ячейки, все это в совокупности не позволяет обеспечить расположение прямоугольных граней под углом 90° к центральным квадратным граням, при котором обеспечивается максимальная плотность заполнения площади заполнителя ячейками.
Задача: повышение жесткости конструкции складчатого заполнителя с сохранением возможности укладки на поверхность двойной кривизны.
При решении поставленной задачи достигаются следующие технические результаты:
- сохранение устойчивости заполнителя за счет сохранения геометрической формы формообразующих элементов ячейки в ортогональных направлениях при приложении нагрузки;
- повышение несущей способности заполнителя;
- увеличение плотности заполнения площади заполнителя ячейками.
Технический результат достигается за счет того, что в складчатом заполнителе, состоящем из повторяющихся ячеистых, фрагментов, образованных гранями, соединенными между собой по ребрам, каждый из фрагментов состоит из квадратной грани, расположенной в центре фрагмента, соединенной четырьмя гранями, между которыми расположены треугольные грани, образующие на развертке квадрат, при этом фрагменты соединены между собой по ребрам с помощью соединительной ленты, состоящей из граней, которая объединяет фрагменты с образованием структуры заполнителя, по диагонали квадратов, образованных треугольными гранями, и их сторонам, граничащим с соединительной лентой, выполнены щелевые прорези, причем в сложенном состоянии треугольные грани закреплены на гранях соединительной ленты с перекрытием щелевых прорезей.
Заявленный складчатый заполнитель поясняется чертежами.
Фиг. 1 - фрагмент складчатого заполнителя с соединительной лентой.
Фиг. 2 - развертка фрагмента складчатого заполнителя.
Фиг. 3 - схема складывания фрагмента складчатого заполнителя.
Фиг. 4 - схема поэтапного присоединения треугольных граней на гранях соединительной ленты.
Складчатый заполнитель панели состоит из повторяющихся ячеистых фрагментов 1, образованных гранями, соединенными между собой по ребрам (фиг. 1). Каждый из фрагментов 1 состоит из квадратной грани 2, расположенной в центре фрагмента 1, соединенной четырьмя гранями 3, между которыми расположены треугольные грани 4, образующие на развертке квадрат 5 (фиг 2). Фрагменты 1 соединены между собой по ребрам 6 с помощью соединительной ленты 7, состоящей из граней 8, которая объединяет фрагменты 1 с образованием структуры заполнителя (фиг. 1).
По диагонали 9 квадратов 5, образованных треугольными гранями 4, и их сторонам 10 (фиг. 2), граничащим с соединительной лентой 7, выполнены щелевые прорези 11 (фиг. 2), причем треугольные грани 4 в сложенном состоянии закреплены на гранях 8 соединительной ленты 7 с перекрытием щелевых прорезей 11 (фиг. 1, фиг. 4).
Складчатый заполнитель изготавливают следующим образом.
На формообразующую оснастку выкладывают плоский лист заготовки, состоящий, например, из препрега ВПС 33. Производят разметку исходного материала заполнителя, прорезают по разметке по диагонали 9 и сторонам 10 квадратов 5 (фиг. 2).
Осуществляют нагрев вдоль линий разметки до пластичного состояния полимерного материала, при этом грани остаются в твердом состоянии. Производят формообразование плоской заготовки гибкой-складыванием по линиям разметки (фиг. 3) с помощью трансформирующих матриц до получения заданной геометрии заполнителя. Для сохранения геометрической формы ячеек заполнителя в ортогональных направлениях и сохранения возможности укладки на поверхность двойной кривизны каждую треугольную грань 4 присоединяют и фиксируют на смежных гранях 8 (фиг. 4) соединительной ленты 7 клеем для склеивания, например - ВК 3, перекрывая щелевые прорези 11, образовавшиеся в процессе складывания между гранями 8 соединительной ленты 7 и гранями 3 фрагмента 1 (фиг. 3, фиг. 4). После остывания по линиям сгиба полимерный материал затвердевает и форма заполнителя окончательно фиксируется (фиг. 1).
Конструкция складчатого заполнителя имеет более высокую плотность заполнения ячейками, так при угле 90° между квадратной гранью 2 и гранями 3 достигается максимальная плотность заполнения. При выкладывании заполнителя на криволинейную поверхность угол между ребрами граней 3 увеличивается в зависимости от радиуса кривизны поверхности с сохранением устойчивости и несущей способности конструкции в ортогональных направлениях.
Заявленная конструкция складчатого заполнителя по сравнению с прототипом сохраняет устойчивость заполнителя за счет сохранения геометрической формы элементов ячейки в ортогональных направлениях при приложении нагрузки, имеет более высокую плотность заполнения ячейками, обеспечивает высокую несущую способности ячеек в ортогональных направлениях.
Указанные технические результаты, достигаемые совокупностью заявленных существенных признаков, обеспечивают в целом повышение жесткости конструкции складчатого заполнителя с сохранением возможности укладки на поверхность двойной кривизны для формообразования криволинейных панелей.