Стрессовая кожа
 | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( январь 2014 г. ) |
В машиностроении , в котором обшивка принимает на себя нагруженная обшивка представляет собой жесткую конструкцию, в которой обшивка или покрытие принимает на себя часть конструктивной нагрузки, промежуточную между монококом всю или большую часть нагрузки, и жестким каркасом, имеющим ненесущую нагрузку. нагруженное покрытие. Обычно основная рама имеет прямоугольную конструкцию и треугольно соединена с обшивкой; Напряженная обшивочная структура имеет элементы, воспринимающие локализованное сжатие (прямоугольный каркас) и распределенные элементы, воспринимающие растяжение (кожа).
Описание
[ редактировать ]
Простая каркасная коробка с четырьмя отдельными элементами не является жесткой по своей сути, поскольку при относительно небольших нагрузках она деформируется и становится квадратной; однако добавление одного или нескольких диагональных элементов, которые воспринимают либо растяжение, либо сжатие, делает его жестким, поскольку коробка не может отклоняться от прямых углов без изменения диагоналей. Иногда диагональные элементы являются гибкими, как проволока, которая используется для обеспечения натяжения, или элементы могут быть жесткими, чтобы противостоять сжатию, как в случае с фермой Уоррена или Пратта ; в любом случае добавление отдельных диагональных элементов приводит к созданию полнорамных конструкций, в которых обшивка очень мало или вообще не влияет на жесткость конструкции.
В конструкции с напряженной обшивкой обшивка или внешнее покрытие прикрепляется или прикрепляется к раме, что добавляет жесткости конструкции, выполняя роль треугольного элемента, который противостоит искажению прямоугольной конструкции. [1] Обшивка обеспечивает значительную часть общей жесткости конструкции, принимая на себя напряжение сдвига в плоскости; однако обшивка оказывает очень незначительное сопротивление нагрузкам вне плоскости. [2] : 1
Эти типы конструкций также можно назвать полумонококами, чтобы отличить их от монокока конструкций . Существует некоторое совпадение между конструкциями монокок, полумонокок (напряженная обшивка) и жесткими рамными конструкциями, в зависимости от доли структурной жесткости, вносимой обшивкой. В конструкции монокока обшивка принимает на себя всю или большую часть нагрузки, а конструкция имеет меньше отдельных элементов каркаса, иногда включая только продольные или боковые элементы. [3] : 175 Напротив, жесткая рамная конструкция получает лишь незначительную часть общей жесткости от обшивки, а большую часть обеспечивают дискретные элементы каркаса.
Этот метод конструкции с напряженной обшивкой легче, чем цельнорамная конструкция, и не так сложен в конструкции, как полный монокок.
История
[ редактировать ]
Уильям Фэйрберн задокументировал строительство Британия и Конви трубчатых мостов для железной дороги Честер и Холихед в 1849 году; [4] в нем Фэйрберн описывает, как Роберт Стивенсон заручился его помощью, чтобы пересмотреть первоначальные концепции Стивенсона, согласно которым железнодорожное движение прокладывалось внутри клепанных стальных труб, поддерживаемых цепями, с круглым или яйцеобразным поперечным сечением. [4] : 2 Эксперименты с масштабными моделями побудили Фэйрберна предложить вместо этого полую прямоугольную балку с продольными стрингерами сверху и снизу, прочно прикрепленными к конструкционным покрытиям: «две продольные пластины, разделенные вертикальными пластинами так, чтобы образовывать квадраты, рассчитанные на сопротивление сдавливающему напряжению в конструкции». первом экземпляре, а нижние части [...] также продольные пластины, хорошо соединенные клепаными соединениями, и значительной толщины, чтобы противостоять растягивающим напряжениям во втором». [4] : 16 Это считается первым примером конструкции напряженной обшивки, также известной как сэндвич или двойной корпус . [5]
Первые самолеты начала 1900-х годов были построены с полным каркасом, состоящим из элементов рамы из деревянных или стальных труб, покрытых лакированной тканью или фанерой, хотя некоторые компании начали разрабатывать монококовые конструкции, которые строились путем сгибания и ламинирования тонких слоев тюльпанового дерева . [6] : 8 Освальд Шорт запатентовал цельнометаллическое крыло с напряженной обшивкой в начале 1920-х годов. [7] : 97 [8] Доктору-инженеру Адольфу Рорбаху приписывают введение термина «стрессированная кожа» в 1923 году. [7] : 169 К 1940 году дюралевые листы заменили дерево, и почти во всех новых конструкциях использовалась монококовая конструкция. [6] : 8
Внедрение конструкции с напряженной обшивкой привело к увеличению скорости и дальности полета самолета, что достигалось за счет уменьшения сопротивления за счет более гладких поверхностей, устранения внешних распорок и обеспечения внутреннего пространства для убирающегося шасси. [9] : 25
Примеры
[ редактировать ]Примеры включают почти все современные цельнометаллические самолеты , а также некоторые железнодорожные транспортные средства, автобусы и автодома . В London Transport AEC Routemaster были встроены внутренние панели, приклепанные к раме, которые приняли на себя большую часть сдвиговой нагрузки конструкции. автомобилей Несущие кузова также представляют собой разновидность напряженной обшивки, как и некоторые каркасные здания, в которых отсутствуют диагональные связи.
- Дорнье-Цеппелин DI (1918): первый цельнометаллический истребитель с напряженной обшивкой и первый с крыльями с напряженной обшивкой.
- Цеппелин-Линдау (Дорнье) Rs.IV (1918 г.): первый летательный аппарат с цельнометаллическим фюзеляжем с напряженной обшивкой.
- Zeppelin-Staaken E-4/20 (1919 г.): первый четырехмоторный авиалайнер с цельнометаллической напряженной обшивкой.
- Short Silver Streak (1920): первый цельнометаллический британский самолет с напряженной обшивкой. [7] : 164
- Northrop Alpha (1930): первый американский самолет с цельнометаллической напряженной обшивкой. [10]
- Автобус GM New Look (1959): автобус с усиленной обшивкой, с 1959 года построено более 44 000 экземпляров, многие из которых до сих пор находятся в эксплуатации.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Суд, Паллика (3 марта 2022 г.). «Полы со стрессовой кожей» . Синий Инжиниринг . Проверено 28 ноября 2023 г.
Когда лист фанеры [дерева] закрепляется сверху или снизу деревянной балки, мы эффективно создаем Т-образную балку с большой массой вдали от центроида; таким образом создается более жесткий пол и, в конечном итоге, более эффективная структурная глубина. [...] соединение между элементами, обеспечиваемое клеем и шурупами, достаточно для того, чтобы рассматривать Т-образное сечение как одно полноценное сечение.
- ^ Брайан, скорая помощь (1973). Расчет напряженной оболочки стальных зданий . Лондон: Кросби Локвуд Стейплс. ISBN 0-258-96858-3 .
- ^ Отдел стандартов и учебных программ, Обучение, Бюро военно-морского персонала (1945). Курсы подготовки ВМФ: Металлообработка самолетов . Государственная типография . Проверено 27 ноября 2023 г.
{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Перейти обратно: а б с Фэйрберн, Уильям (1849). Отчет о строительстве трубчатых мостов Британия и Конвей с полной историей их развития, от зарождения первоначальной идеи до завершения сложных экспериментов, которые определили точную форму и способ строительства, которые в конечном итоге были приняты . Лондон: Джон Уил и Лонгман, Браун, Грин и Лонгманс . Проверено 28 ноября 2023 г.
- ^ Мейбум, АннаЛиза; Корреа, Дэвид; Криг, Оливер Дэвид (21–26 октября 2019 г.). Структуры поверхности древесины, находящейся под напряжением . АКАДИА 19: Повсеместность и автономия (Материалы 39-й ежегодной конференции). Архитектурная школа Техасского университета в Остине: Ассоциация компьютерного проектирования в архитектуре (ACADIA). стр. 470–477. дои : 10.52842/conf.acadia.2019.470 . ISBN 978-0-578-59179-7 .
- ^ Перейти обратно: а б Ганстон, Билл (1988). Анатомия самолетов: девяносто лет разработки от Wright Flyer до бомбардировщика B-2 «Стелс» . Стэмфорд, Коннектикут: Longmeadow Press. ISBN 0-681-40714-Х .
- ^ Перейти обратно: а б с Ховард, Фрэнк; Ганстон, Билл (1972). Покорение воздуха . Нью-Йорк: Рэндом Хаус. LCCN 72-3818 .
- ^ Патент США 1451059A , Хью Освальд Шорт, «Крыло и подобные элементы, изготовленные из металла для самолетов, летательных аппаратов и других летательных аппаратов», опубликован 10 апреля 1923 г.
- ^ Хэддон, Джей Ди (1945). Введение в авиационную технику . Том. II: Структуры (Пятое изд.). Лондон: Сэр Исаак Питман и сыновья, Ltd. Проверено 28 ноября 2023 г.
- ^ «NACA и современный авиалайнер — Америка по воздуху» . airandspace.SI.edu . Проверено 5 мая 2019 г.