Монокок
Монокок ( / ˈ m ɒ n ə k ɒ k , - k oʊ k / MON -ə -ko(h)k ), также называемый структурной обшивкой , представляет собой структурную систему, в которой нагрузки воспринимаются внешней обшивкой объекта, в По форме напоминает яичную скорлупу. Слово « монокок» в переводе с французского означает «единая оболочка». [1]
Впервые использовался для лодок, [2] Настоящий монокок несет в себе как растягивающие, так и сжимающие силы внутри обшивки, и его можно узнать по отсутствию несущего внутреннего каркаса. Лишь немногие металлические самолеты, за исключением самолетов с фрезерованной обшивкой, можно строго рассматривать как чистые монококи, поскольку в них используется металлический корпус или листовое покрытие, усиленное рамами, приклепанными к обшивке, но большинство деревянных самолетов описываются как монококи, даже если они также включают в себя шпангоуты.
Напротив, полумонокок представляет собой гибрид, сочетающий в себе растягивающую, напряженную обшивку и сжимающую конструкцию, состоящую из лонжеронов и ребер или рам . [3] Другие полумонококи, которые не следует путать с настоящими монококами, включают в себя цельные кузова транспортных средств , которые, как правило, являются композитными, а также надувные корпуса или баллонные баки , оба из которых стабилизированы давлением.
Самолет
[ редактировать ]
Первые самолеты строились с использованием каркасов, обычно из деревянных или стальных труб, которые затем можно было покрыть (или обшить ) тканью. [4] например, ирландский лен или хлопок . [5] Ткань вносила незначительный структурный вклад в растяжение, но не вносила никакого вклада в сжатие и существовала только по аэродинамическим причинам. Рассматривая конструкцию в целом, а не просто сумму ее частей, конструкция монокока объединила обшивку и раму в единую несущую оболочку, что значительно улучшило прочность и вес.
Чтобы сделать раковину, тонкие полоски дерева ламинировали, придавая им трехмерную форму; техника, заимствованная из конструкции корпуса лодки. Одним из самых ранних примеров был гоночный самолет Deperdussin Monocoque 1912 года, в котором использовался ламинированный фюзеляж, состоящий из трех слоев клееного шпона тополя, который служил как внешней обшивкой, так и основной несущей конструкцией. [6] Это также обеспечило более гладкую поверхность и настолько эффективно снизило сопротивление, что он смог выиграть большинство гонок, в которых участвовал. [6]
Этот стиль конструкции получил дальнейшее развитие в Германии компанией LFG Roland с использованием запатентованной формы Wickelrumpf (завернутый корпус), позже лицензированной ими для Pfalz Flugzeugwerke, которая использовала ее на нескольких истребителях. Каждая половина обшивки фюзеляжа была изготовлена по шаблону с использованием двух слоев фанерных полос с тканевой обмоткой между ними. Раньше использовавшаяся фанера была склонна к повреждению из-за влаги и расслоения. [7]
Хотя цельнометаллические самолеты, такие как Юнкерс J 1, появились еще в 1915 году, они не были монококами, а имели металлическую обшивку к базовой конструкции.
Первые металлические монококи построил Клавдий Дорнье , работая на Цеппелин-Линдау. [8] Ему пришлось преодолеть ряд проблем, не в последнюю очередь качество алюминиевых сплавов было достаточно прочным, чтобы их можно было использовать в качестве конструкционных материалов, которые часто образовывали слои, а не представляли собой однородный материал. [8] После неудачных попыток создания нескольких больших летающих лодок, в которых некоторые компоненты были монококами, он построил Zeppelin-Lindau V1 для испытаний фюзеляжа-монокока. Несмотря на то, что он разбился, он многому научился из его конструкции. Dornier -Zeppelin DI был построен в 1918 году и, хотя во время войны был слишком поздно введен в эксплуатацию, стал первым цельнометаллическим монококом, поступившим в производство. [8] [9]
Параллельно с Дорнье в компании Zeppelin также работал Адольф Рорбах , построивший Zeppelin-Staaken E-4/20 , который когда-то поднялся в воздух в 1920 году. [10] стал первым многомоторным авиалайнером-монококом, прежде чем был уничтожен по приказу Межсоюзнической комиссии. В конце Первой мировой войны Межсоюзная техническая комиссия опубликовала подробную информацию о последней летающей лодке Цеппелин-Линдау, демонстрируя ее монококовую конструкцию. В Великобритании Освальд Шорт построил ряд экспериментальных самолетов с металлическими монококовыми фюзеляжами, начиная с Short Silver Streak 1920 года , пытаясь убедить министерство авиации в его превосходстве над деревянными. Несмотря на преимущества, монококи из алюминиевого сплава не стали обычным явлением до середины 1930-х годов из-за ряда факторов, включая консерватизм конструкции и затраты на организацию производства. В конечном итоге Шорт доказал достоинства этого метода строительства на серии летающих лодок, металлические корпуса которых не впитывали воду, как деревянные корпуса, что значительно улучшало характеристики. В Соединенных Штатах Нортроп был крупным пионером, представив методы, используемые его собственной компанией и Дугласом, с Northrop Alpha .
Транспортные средства
[ редактировать ]Гоночные автомобили
[ редактировать ]
В автоспорте безопасность водителя зависит от кузова автомобиля, который должен соответствовать строгим правилам, и лишь немногие автомобили построены с монококовой конструкцией. [11] [12] Монокок из алюминиевого сплава была первой, кто использовал полимеры, армированные углеродным волокном , был впервые использован в гоночном автомобиле Lotus 25 Формулы-1 1962 года, а компания McLaren для создания монокока McLaren MP4/1 1981 года . В 1990 году Jaguar XJR-15 стал первым серийным автомобилем с монококом из углеродного волокна. [13]
Дорожные автомобили
[ редактировать ]
Термин «монокок» часто неправильно применяется к автомобилям с цельным кузовом . Кузова коммерческих автомобилей почти никогда не являются настоящими монококами, вместо этого используется цельная система (также называемая единой конструкцией, единым кузовом-шасси или цельной конструкцией кузова-рамы). [14] при котором кузов автомобиля, его днище и шасси образуют единую конструкцию, а обшивка добавляет относительно мало прочности или жесткости. [15]
Бронированные автомобили
[ редактировать ]В некоторых боевых бронированных машинах используется несущая конструкция с корпусом, собранным из броневых листов, а не прикрепленным к раме. Это снижает вес данного количества брони. Примеры включают немецкие TPz Fuchs и RG-33 .
Двухколесные транспортные средства
[ редактировать ]Французский промышленник и инженер Жорж Рой в 1920-х годах попытался улучшить велосипедные рамы мотоциклов того времени, которым не хватало жесткости. Это ограничивало их управляемость и, следовательно, производительность. Он подал заявку на патент в 1926 году и на Парижском автомобильном салоне 1929 года представил свой новый мотоцикл Majestic 1930 года в стиле ар-деко. Его новый тип монококового кузова решил проблемы, которые он решал, и наряду с большей жесткостью выполнял двойную функцию, поскольку рама и кузов обеспечивали некоторую защиту от непогоды. Строго говоря, это был скорее полумонокок, поскольку в нем использовалась рама коробчатого сечения из прессованной стали с двумя боковыми направляющими, склепанными вместе через поперечины, а также поддоны пола, а также задние и передние переборки. [2]
скутер Piatti Легкий . производился в 1950-х годах с использованием монококового полого корпуса из сваренных вместе штамповок из листовой стали, в который снизу устанавливались двигатель и трансмиссия
Машину можно было опрокинуть набок, положив на подножки с болтовым креплением для механического доступа. [16]
с монококовой рамой Скутер выпускался компанией Yamaha в 1960–1962 годах. Модель MF-1 оснащалась двигателем объемом 50 куб.см с трехступенчатой коробкой передач и встроенным в раму топливным баком. [17]
Мотоцикл с монококовой рамой был разработан испанским производителем Ossa для мотогоночного сезона Гран-при 1967 года . [18] Хотя у одноцилиндрового двигателя Ossa было на 20 лошадиных сил (15 кВт) меньше, чем у его конкурентов, он был на 45 фунтов (20 кг) легче, а его несущая рама была намного жестче, чем рамы обычных мотоциклов , что придавало ему превосходную маневренность на гоночной трассе. [18] Осса выиграл четыре гонки Гран-при на монококовом мотоцикле, прежде чем их гонщик погиб в результате аварии во время гонки объемом 250 куб. См на острове Мэн TT в 1970 году , в результате чего завод в Оссе отказался от участия в соревнованиях Гран-при . [18]
Известные дизайнеры, такие как Эрик Оффенштадт и Дэн Ханебринк, создали уникальные конструкции монокока для гонок в начале 1970-х годов. [19] Гонку F750 на гонках TT на острове Мэн в 1973 году выиграл Питер Уильямс на автомобиле John Player Special с монококом, который он помогал проектировать на основе Norton Commando . [20] [21] Honda также экспериментировала с NR500 , несущим гоночным мотоциклом для Гран-при В 1979 году . [22] Мотоцикл имел и другие инновационные особенности, в том числе двигатель с цилиндрами овальной формы, и в конечном итоге столкнулся с проблемами, связанными с попыткой одновременной разработки слишком большого количества новых технологий. В 1987 году Джон Бриттен разработал Aero-D One с композитным несущим шасси весом всего 12 кг (26 фунтов). [23]
Алюминиевая несущая рама впервые была использована на серийном мотоцикле с 2000 года на Kawasaki ZX-12R . [24] их флагманский серийный спортбайк стремился стать самым быстрым серийным мотоциклом . описало его В 2000 году издание Cycle World как «монококовую основу… единую балку большого диаметра» и «Изготовленную из комбинации литья и штамповки из листового металла». [25]
Цельные из углеродного волокна велосипедные рамы иногда называют монококами; однако, поскольку в большинстве случаев для формирования рамной конструкции используются компоненты (даже если они отлиты как единое целое), [26] это рамы, а не монококи, и производители педальных велосипедов продолжают называть их наборами рам.
Ракеты
[ редактировать ]
В различных ракетах использовались монококи со стабилизированным давлением, такие как Atlas. [27] и Сокол 1 . [28] Атлас был очень легким, поскольку большую часть его структурной поддержки обеспечивали одностенные стальные баллонные топливные баки , которые сохраняли свою форму при ускорении за счет внутреннего давления. Баллонные баллоны не являются настоящими монококами, но действуют так же, как и надувные снаряды . Обшивка баллонного резервуара выдерживает только растягивающие усилия , в то время как сжатию противостоит внутреннее давление жидкости, аналогично полумонококам, скрепленным прочным каркасом. Это становится очевидным, когда внутреннее давление теряется и конструкция разрушается.
См. также
[ редактировать ]- Магистральное шасси
- Кузов на раме
- Производитель автобусов
- Список автомобилей-монококов из углеродного волокна
- Космическая рамка
- Тонкая структура
- Рама автомобиля
Ссылки
[ редактировать ]
Цитаты
[ редактировать ]- ^ Словарь Мерриам-Вебстера, 2011 г.
- ^ Jump up to: а б Гарсон, Пол (май – июнь 2018 г.). «Арт-деко на колесах: величественность 1930-х» . Мотоциклетная классика . Проверено 6 октября 2018 г.
- ^ Справочник по механике планера и силовой установки планера (публикация AC65-15A) . Вашингтон, округ Колумбия: Отдел стандартов Федерального управления гражданской авиации Министерства транспорта США. 1976. с. 4. ISBN 0-16-036209-1 .
- ^ Мегсон, 1972, стр.198.
- ^ Робертсон, 1996, стр. 1–2.
- ^ Jump up to: а б Воздухоплавание, 1912, с. 112
- ^ ФАУ, 2001, с. 1.2
- ^ Jump up to: а б с Терри, 1981, стр. 97–117.
- ^ Гросс, 1998 г.
- ^ Хаддоу, Гросс, 1988, стр. 289–293.
- ^ [1] Monocoque - Survival Cell, Технический словарь F1
- ^ [2] Пассивная безопасность автомобиля, Стивен Де Гроот, 26 марта 2006 г.
- ^ «Ягуар XJR-15 1991 года выпуска» .
- ↑ Политика NAAA в отношении структурного ущерба от 1 января 2011 г., получено 29 марта 2012 г.
- ^ Аллан, Роб. Дата доступа к Killeen Cars : октябрь 2014 г.
- ^ Мотоцикл , двухстраничные дорожные испытания, 7 марта 1957 г., стр. 298-299. По состоянию на 15 июня 2019 г.
- ^ 1960 MF-1 yamaha-motor.com Проверено 23 марта 2021 г.
- ^ Jump up to: а б с Робинсон, Джеймс (сентябрь 2001 г.). «Сантьяго Эрреро - испанский летчик». Классический гонщик (91): 35–40. ISSN 1470-4463 .
- ^ «8W – Кто? – Эрик Оффенштадт» . Forix.autosport.com . Проверено 20 октября 2010 г.
- ^ Результат гонки F750 iomtt.com. Проверено 27 декабря 2019 г.
- ^ «Мототехника – будущее идеальное – до скорости» . Motorcyclistonline.com . Проверено 17 декабря 2011 г.
- ^ «Нетрадиционное: использование каркаса из панциря креветки» . Вызов духа Хонды . Хонда Мотор Ко., Лтд . Проверено 26 декабря 2009 г.
- ^ «Аэробайк» . Мотоциклетная компания Бриттен. Архивировано из оригинала 15 июня 2009 г. Проверено 19 июня 2009 г.
- ^ «Кавасаки Технолоджи» . Мотоциклы и двигатели Kawasaki Heavy Industries . Архивировано из оригинала 12 января 2017 года . Проверено 18 декабря 2016 г.
- ^ Андерсон, Стив (январь 2000 г.). «ЗЛЫЕ ЗЕЛЕНИЦЫ» . Циклический мир . п. 34 . Проверено 27 декабря 2019 г.
- ^ «Углеродное волокно» . Архивировано из оригинала 24 февраля 2013 года . Проверено 16 февраля 2013 г. , Velocite-bikes.com
- ^ Уэйд, Марк. «Энциклопедия астронавтики – Атлас» . Архивировано из оригинала 14 августа 2008 года . Проверено 14 ноября 2011 г.
- ^ Уэйд, Марк. «Энциклопедия астронавтики – Сокол-1» . Архивировано из оригинала 11 ноября 2011 года . Проверено 14 ноября 2011 г.
Библиография
[ редактировать ]- Гросс, Питер (1998). Дорнье Д.И. Файл данных Windsock Mini № 12. Хартфордшир, Великобритания: Albatros Publications. ISBN 9780948414923 .
- Хаддоу, Джорджия; Гросс, Питер М. (1988). Немецкие гиганты - Немецкие R-самолеты 1914–1918 (третье изд.). Лондон: Патнэм. стр. 289–293. ISBN 0851778127 . .
- Мегсон, THG (1972). Конструкции самолетов для студентов-инженеров . Лондон: Эдвард Арнольд Паблишерс ЛТД. ISBN 0-7131-3393-7 .
- Робертсон, Брюс (1996). Цвета и маркировка британских самолетов времен Первой мировой войны . Беркхемпстед: Albatros Publications Inc., стр. 1–2. ISBN 0-948414-65-0 .
- «Определение монокока» . Словарь Мерриам-Вебстера . Британская энциклопедия. 26 сентября 2011 г.
- Шацберг, Эрик (1999). Деревянные крылья, металлические крылья: культура и технический выбор материалов для американских самолетов, 1914–1945 гг . Принстон, Нью-Джерси: Издательство Принстонского университета. ISBN 978-0691087733 .
- Терри, Джерард (1981). «Развитие сухопутных самолетов Дорнье 1914–1918». Крест и кокарда, журнал Великобритании . 12 (3). Общество историков авиации Первой мировой войны: 97–117.
- Приемлемые методы, приемы и практика. Проверка и ремонт воздушных судов (Публикация AC 43.13-1B) . Вашингтон, округ Колумбия: Отдел стандартов Федерального управления гражданской авиации Министерства транспорта США. 2001. с. 1.2. ISBN 0-16-036209-1 .
- Неизвестный (1912). "неизвестный". Аэронавтика (октябрь): 112.
{{cite journal}}: Cite использует общий заголовок ( справка )
