Site icon РидОК

Cтруктура IsoTruss весом 150 грамм выдерживает давления 6 тонн

В начале 1990-х годов перед НАСА встал вопрос о создании нового поколения композиционных структур для применения на космических объектах (солнечный парус, обеспечение жесткости  скафандров и т.д.).

Исследовательский центр НАСА в Лэнгли  обратил внимание на работы, проводившиеся в  Университете Бригама Янга (Brigham Young University или BYU) под руководством  профессора  Дэвида Дженсена (David Jensen). Целью этих исследований  было создание трехмерной композитной структуры превосходящей по своим характеристикам разработанную  в начале 70-х годов в McDonnell Douglas Astronautics Co изогридную сетку.

Результатом более чем 7-летней работы,  проводившейся при финансовой поддержке НАСА,  стало создание   композитной изотропной структуры, известной под  названием IsoTruss.  Через некоторое время эти разработки, в соответствии с программой SPINOFF, были переданы для внедрения  в гражданский сектор экономики. Данная композитная структура защищена патентами US 5921048A «Three-dimensional iso-tross structure», US 20050115186A1 « Iso-truss structure».

IsoTruss  это  трехмерная ферменная конструкция, основными элементами которой являются  равнобедренные  треугольники и образованные ими пирамиды. Известно, что любая ферменная конструкция обладает в разы более высокой несушей способностью, чем сплошная металлическая или трубчатая конструкция аналогичного веса.

Благодаря однонаправленной ориентации волокон относительно оси действия нагрузки обеспечивается максимальное использование их механических свойств.  В случае же, например, с  трубчатой конструкцией, при намотке со стандартными углами, модуль волокон может снизиться до 50% из-за их не осевой ориентации.

IsoTruss может работать на растяжение, сжатие, кручение, изгиб или любую их комбинацию. Для многих структурных применений композитные сетчатые структуры IsoTruss® обеспечивают значительное улучшение структурных характеристик по сравнению с традиционными композитными конфигурациями, такими как традиционные оболочки или сэндвич-структуры. Прочность и жесткость могут  быть адаптированы для разных нагрузок и за счет изменения материала и размеров и формы ячеек

Конструктивно обеспечивается  высокая  устойчивость к внешним повреждениям, в зависимости от их  вида,  снижение прочности не превышает 12-25%, а в большинстве случаев не произойдет вообще. В то же время у композитных трубчатых конструкций  при повреждении снижение прочности достигает 80%.  Сетчатая структура обеспечивает снижение аэродинамического сопротивления на 30% .

Для изготовления структуры  IsoTruss   могут использоваться любые применяемые волокна и смолы. По сравнению с трубчатыми конструкциями обеспечивается снижение расхода материалов до 50%.

Для конструкций,  испытывающих в основном воздействие изгибающих нагрузок,  вес эквивалентной IsoTruss структуры  из углеволокна составляет: 8% от веса стали, 24% от веса алюминия, 54% от сплошных углеродных структур (например, трубы).  Даже в сравнении  с  оптимизированными стальными ферменными конструкциями, вес IsoTruss из углеволокна  не превысит 17% от веса  равнопрочной стальной.

Поделиться в:
Exit mobile version