Монокок

Deperdussin Monocoque , с деревянной оболочкой

Monocoque ( / ˈ M ɒ n ə k ɒ K , -K Oʊ , представляет собой структурную систему , K / Mon -Ko (H) K ), также называемая структурной кожей в которой нагрузки поддерживаются внешней кожей объекта, в манера похожа на яичную оболочку. Слово монокок - это французский термин для «одиночной оболочки».

Впервые используется для лодок, Настоящий монокок несет как растягивающие, так и сжимающие силы в коже и может быть распознан путем отсутствия внутренней рамы, несущей нагрузку. Немногие металлические самолеты, кроме тех, с фрезерованными шкурами, можно строго рассматриваться как чистые монокоры, поскольку они используют металлическую оболочку или листовые, усиленные рамами, прикованными к коже, но большинство деревянных самолетов описываются как монококсы, даже если они также включают кадры.

В отличие от этого, полумонококо -это гибридный сочетание кожи с напряженной на растяжение и сжимающую структуру, состоящую из долгонов и ребер или рамок . Другие полумонокоры, которые не следует путать с истинными монококсами, включают в себя универсальные средства , которые, как правило, являются композитами, а также надувные раковины или баллонные баки , оба из которых стабилизируются давлением.

Самолеты

LFG Roland C.II с деревянным викелрумпффом монокок

Zeppelin Di, первый производственный самолетный монокок

Ранние самолеты были построены с использованием кадров, обычно из дерева или стальных труб, которые затем могли быть покрыты (или с кожей ) тканью такие как ирландское белье или хлопок . Ткань внесла незначительный структурный вклад в натяжение, но не было сжатия и была там только по аэродинамическим причинам. Рассматривая структуру в целом, а не только сумму его деталей, монокок-конструкция интегрировала кожу и раму в одну несущую оболочку со значительными улучшениями к прочности и весу.

Чтобы сделать оболочку, тонкие полоски дерева были ламинированы в трехмерную форму; Техника, принятая из строительства корпуса лодки. Одним из самых ранних примеров был гонщик Deperdussin Monocoque в 1912 году, в котором использовался ламинированный фюзеляж, состоящий из трех слоев склеиваемого шпона тополя, который обеспечивал как внешнюю кожу, так и основную нагрузку. Это также вызвало более плавную поверхность и настолько эффективно снизило сопротивление, что смогла выиграть большинство гонок, в которые она была введена.

Этот стиль строительства был дополнительно разработан в Германии LFG Roland с использованием запатентованной формы Wickelrumpf (обернутого корпуса), позже лицензированной ими Pfalz Flugzeugwerke , который использовал его на нескольких истребительных самолетах. Каждая половина оболочки фюзеляжа была образована над мужской плесенью с использованием двух слоев фанерных полос с ткани, обертывающим между ними. Ранняя фанера была подвержена повреждениям от влаги и расслоения.

В то время как самолетные самолеты, такие как Junkers J 1, появились еще в 1915 году, они не были монококсами, а добавили металлическую кожу в базовую структуру.

Первые металлические монокоры были построены Клавдием Дорнье , работая на Zeppelin-Lindau. Ему пришлось преодолеть ряд проблем, не в последнюю очередь качество алюминиевых сплавов, достаточно сильных, чтобы использовать в качестве структурных материалов, которые часто образуют слои вместо того, чтобы представлять равномерный материал. После неудачных попыток с несколькими большими летающими лодками, в которых несколько компонентов были монококсами, он построил Zeppelin-Lindau V1, чтобы проверить монокок-фюзеляж. Хотя он разбился, он многому научился из его строительства. Dornier -Zeppelin DI был построен в 1918 году, и, хотя слишком поздно для оперативной службы во время войны был первым самолетом Metal Monocoque, который поступил в производство.

Параллельно с Дорнером, Зеппелин также нанял Адольфа Рорбаха , который построил Zeppelin-Staaken E-4/20 , который, когда он летал в 1920 году. стал первым многоподобным монокок-авиалайнером, прежде чем быть уничтоженным по приказу Межеседованной комиссии. В конце Первой мировой войны Межмутируемая техническая комиссия опубликовала подробности о последней летающей лодке Zeppelin-Lindau, показывающей свою монококовую конструкцию. В Великобритании Освальд Шорт построил ряд экспериментальных самолетов с металлическими монококовыми фюзеляжами, начиная с короткой серебряной полосы 1920 года , пытаясь убедить министерство воздуха в своем превосходстве над деревом. Несмотря на преимущества, монокоры алюминиевого сплава не станут обычными до середины 1930 -х годов в результате ряда факторов, включая консерватизм дизайна и затраты на установку производства. Шорт в конечном итоге докажет достоинства метода строительства серией летающих лодок, чьи металлические корпуса не поглощали воду, как это делали деревянные корпусы, значительно улучшая производительность. В Соединенных Штатах Нортроп был основным пионером, внедряющим методы, используемые его собственной компанией и Дугласом с Northrop Alpha .

Транспортные средства

Гоночные машины

1981 McLaren MP4/1 с из углеродного волокна композитным монококом

В автомобильных гонках безопасность водителя зависит от корпуса автомобиля, который должен соответствовать строгим правилам, и было построено только несколько автомобилей с монококовыми конструкциями. Монокок алюминиевого сплава - шасси впервые использовалось в гоночном автомобиле Lotus 25 Formula 1 1962 года, а McLaren был первым, кто использовал полимеры с углеродными волокнами, чтобы построить монококу Mclaren MP4/1 1981 года . В 1990 году Jaguar XJR-15 стал первым производственным автомобилем с монококом из углеродного волокна.

Дорожные машины

Gaz M-72 был первым в мире серийным монококом с полным приводом (1955).

Термин монокок часто неправильно используется в мусорные автомобили. Коммерческие автомобильные тела практически никогда не являются настоящими монококсами, но вместо этого используют систему целей (также называемая унитарной конструкцией, унитарным телом - хэсси или интегральной конструкцией тела),), в котором тело автомобиля, его напольная сковорода и шасси образуют одну конструкцию, в то время как кожа добавляет относительно небольшую прочность или жесткость.

Бронированные транспортные средства

Некоторые бронированные боевые транспортные средства используют монококовую структуру с оболочкой для корпуса, созданной от брони , вместо того, чтобы прикреплять их к раме. Это уменьшает вес для данного количества брони. Примеры включают немецкий TPZ Fuchs и RG-33 .

Двухколесные транспортные средства

Французский промышленник и инженер Жорж Рой попытался в 1920-х годах улучшить мотоциклетные рамки, вдохновленные велосипедными велосипедами, которые не имели жесткости. Это ограничило их обработку и, следовательно, производительность. Он подал заявку на патент в 1926 году, а на автомобильном шоу в 1929 году представило свой новый мотоцикл, стиль Art-Deco 1930 Majestic. Его новый тип монокок-тела решил проблемы, которые он решал, и наряду с лучшей жесткостью, он сделал двойную, поскольку кадр и кузов обеспечили некоторую защиту от элементов. Строго, что это было скорее полумонокок, так как он использовал коробку, раму с прижатой с прижатой с двойными боковыми рельсами, прикованными вместе с помощью поперечных членов, вместе с кастрюль и задней и передней переборки.

скутер Piatti световой В 1950-х годах был произведен с использованием монокок-полой оболочки листовых прессов, сваренных вместе, в которые были установлены двигатель и трансмиссия.

Yamaha MF-1

Машина можно было нанести на бок, опираясь на болтовые подножки для механического доступа.

1968 год Ossa 250 CC Grand Prix Racer

Монокок -рамный скутер был произведен Yamaha с 1960 по 1962 год. Модель MF-1 питали двигателем 50 куб. См с трехступенчатой ​​коробкой передач и топливным баком, включенным в раму.

был разработан мотоциклом для монококса Оспанский производитель Ossa Ossa для гоночного сезона Motorcycle Racing 1967 года . Хотя одноцилиндровый Ossa имел 20 лошадиных сил (15 кВт) меньше, чем у ее конкурентов, она составляла 45 фунтов (20 кг), а монокок-рама была намного более жесткой, чем обычные мотоциклетные рамы , что дало ему превосходную ловкость на гоночной трассе. прежде чем их гонщик умер после аварии во время события 250 куб . Осса выиграла четыре гонки Grands Prix с монокок -мотоциклом ,

Примечательные дизайнеры, такие как Эрик Оффенштадт и Дэн Ханебринк, создали уникальные монококовые дизайны для гонок в начале 1970 -х годов. Событие F750 в 1973 году Isle of Man TT Races выиграл Питер Уильямс на монокок-рамке John Player Special, который он помог спроектировать, основываясь на Norton Commando . Honda также экспериментировала с NR500 , моноколонским мотоциклом Гран -при Гран -при в 1979 году . На велосипеде были другие инновационные функции, в том числе двигатель с овальной формированной цилиндрами, и в конечном итоге уступил проблемам, связанным с попыткой разработать слишком много новых технологий одновременно. В 1987 году Джон Бриттен разработал Aero-D One с составным монококским шасси, которое весило всего 12 кг (26 фунтов).

Алюминиевая монококовая рама впервые использовалась на мотоцикле с массовым производством с 2000 года на ZX-12R Kawasaki, ZX-12R , Их флагманский производственный спортивный байк был направлен на то, чтобы стать самым быстрым производственным мотоциклом . Он был описан Cycle World в 2000 году как «монокок-магистраль ... единственный большой диаметр луч» и «изготовлен из комбинации отливок и штамповок с металлическими металлами».

Односяные углеродного волокна велосипедные рамы иногда описываются как монокоры; Однако, поскольку большинство используют компоненты для формирования структуры рамы (даже если он отлит в одном кусочке), Это кадры, а не монокоры, и индустрия педали-цикла продолжает называть их как рамки.

Железные дороги

P40DC , P42DC и P32ACDM используют монококовую оболочку.

Ракеты

Falcon 1 Rocket первой стадии

Различные ракеты использовали стабилизированные давлением монококовые конструкции, такие как атлас и Сокол 1 . Атлас был очень легким, так как основная часть его структурной опоры была обеспечена его одностенными топливными баками , которые поддерживают их форму при ускорении при внутреннем давлении. Баллонные баки не являются настоящими моноколами, но действуют так же, как надувные раковины . Кожа баллонного бака обрабатывает только растягивающие силы, в то время как сжатие сопротивляется внутреннему давлению жидкости, аналогично полумонококсам, подкрепленным твердой рамой. Это становится очевидным, когда внутреннее давление теряется, а структура рухнет. Монококовые резервуары также могут быть дешевле в производстве, чем более традиционные ортографии . 's Blue Origin Предстоящий новый стартовый носитель Glenn будет использовать Monocoque Construction на втором этапе, несмотря на штраф в области массового штрафа, чтобы снизить стоимость производства. Это особенно важно, когда сцена затрачен , как и на втором этапе New Glenn .

Смотрите также

• Магистральное шасси
• Тело на рамке
• Тренер
• Список автомобилей монококового волокна углерода
• Космический кадр
• Тонкая оболочка
• Автомобильная рама

Ссылки

Библиография

• Грош, Питер (1998). Dornier di . Windsock Mini DataFile # 12. Hertfordshire, Великобритания: публикации Albatros. ISBN  9780948414923 .
• Haddow, GW; Грош, Питер М. (1988). Немецкие гиганты-немецкие R-планы 1914-1918 (третье изд.). Лондон: Путнэм. С. 289–293. ISBN  0851778127 . .
• Мегсон, THG (1972). Структуры самолетов для студентов -инженеров . Лондон: Edward Arnold Publishers Ltd. ISBN  0-7131-3393-7 .
• Робертсон, Брюс (1996). Второй мировой войны Британские цвета самолета и маркировки . Berkhampstead: Albatros Publications Inc. с. 1–2. ISBN  0-948414-65-0 .
• «Монококковое определение» . Мерриам-Уэбстер Словарь . Encyclopædia Britannica. 26 сентября 2011 года.
• Шацберг, Эрик (1999). Крылья дерева, крылья металла: культура и технический выбор в американских материалах самолета, 1914–1945 . Принстон, Нью -Джерси: издательство Принстонского университета. ISBN  978-0691087733 .
• Терри, Джерард (1981). «Развитие Dornier Landplanes 1914–1918». Cross & Cockade Великобритания Журнал . 12 (3). Общество Второй мировой войны Историки: 97–117.
• Приемлемые методы, методы и практики-проверка и ремонт самолетов (публикация AC 43.13-1b) . Вашингтон, округ Колумбия: Отдел стандартов Федерального администрирования авиации Министерства транспорта США. 2001. с. 1.2. ISBN  0-16-036209-1 .
• Неизвестно (1912). "неизвестный". Аэронавтика (октябрь): 112. {{cite journal}}: Cite использует общее название ( справка )