Какие можно применить материалы, для облегчения сендвича из "стекла"?

[T300]

Теоретически-практический вопрос.
Есть сэндвич, из двух слоёв эз-200 гост 19907-83 уложенные под 45градусов друг к другу - пенопласт 5 мм 45 кг/м3- и ещё один слой эз-200 гост 19907-83. Смола ЭД-22.
Из чего можно сделать аналогичный по прочности композит, но с меньшим весом (на сколько меньшим?), не применяя сверх дорогие материалы (дороже стекла более чем в 15 раз).
И технологий  требующих горячего отверждения?

 

[5ZF]

Из чего можно сделать аналогичный по прочности композит, но с меньшим весом

Вы думаете, что если бы это можно было сделать, то авторы имеющегося образца это бы не сделали? 🙂

не применяя сверх дорогие материалы (дороже стекла более чем в 15 раз).

К сожалению, скорее всего, это единственно возможный путь. 🙁

 

[KAA]

1) Бумажные соты вместо пенопласта.
2) Углеткань в несущие слои. До обвала рубля,она как раз была в 15 раз дороже стекла.
3) Применяя смолу пожиже, можно снизить её содержание в стеклопластике (если увас не препрег).

 

[T300]

Возможно ли полностью отказаться от сендвича?
и насколько заменима эз-200 гост 19907-83, по прочности готового ламината, при аналогичной укладке, таким материалом?

https://carbocarbo.ru/shop/gibridny-e-tkani/uglearamidny-j-gibrid-3k-1000-165/

 

[KAA]

Надо рассматривать случай потери устойчивости конкретной пластины. При работе на растяжение-легко и непринуждённо заменима! 🙂

 

[Хboct]

Возможно ли полностью отказаться от сендвича?
и насколько заменима эз-200 гост 19907-83, по прочности готового ламината, при аналогичной укладке, таким материалом?

https://carbocarbo.ru/shop/gibridny-e-tkani/uglearamidny-j-gibrid-3k-1000-165/

Отказаться от сендвича будет глупо. Карбон-кевлар замечательный материал, возможно лучшее сочетание, но по устойчивости тонкой обшивки и рядом не стоял с толстым сендвичем.
КАА уже написал. Соты из арамидной бумаги и обшивка из угля или карбон-кевлара. Чистый уголь более жестких но и более хрупкий. И боится ударных нагрузок.

ЗЫ. Ну и более менее предметный разговор может быть по конкретной конструкции. Какие нагрузки, какое ТЗ и т.п.  :IMHO

 

[T300]

изделие, конусная труба с основаниями 600 и 200 мм длиной  3 метра. 🙂

Соты слишком дороги, отпадают.

У этого же поставщика, есть такой уголёк.
https://carbocarbo.ru/shop/biaksial-ny-e-tkani/uglerodnaya-tkan-ut11/

Если его сделать в три слоя, а поверх пустить  Карбон-кевлар 165й из предыдущего моего поста?


или ещё, два слоя
https://carbocarbo.ru/shop/biaksial-ny-e-tkani/uglerodnaya-tkan-ut11/
дальше слой
http://graphite-pro.ru/materials/aramid-fabric/%d0%b0%d1%80%d0%b0%d0%bc%d0%b8%d0%b4%d0%bd%d0%b0%d1%8f-%d1%82%d0%ba%d0%b0%d0%bd%d1%8c-%d0%ba%d0%b5%d0%b2%d0%bb%d0%b0%d1%80-170-%d0%b3%d0%bc%c2%b2-aramid-fabric-170-gm%c2%b2-%d1%82%d0%b2%d0%b8
и сверху ещё два 
https://carbocarbo.ru/shop/biaksial-ny-e-tkani/uglerodnaya-tkan-ut11/

но эта кобинация, будет не сильно легче исходного сендвича.

 

[Hind]

Непонятно, что за странное такое изделие. Странность в исключительно тоненьких слоях ткани. По размеру вроде хвостовая балка, но стеклянный сэндвич толщиной 0,5 снаружи и 0,25 внутри ??? Не бывают хвостовые балки настолько ажурными.

Пенопласты существуют и полегче. 30 кг/м3 например. Т.н. "голубой" американский, из которого ядра в китах Velocity. Aircraftspruce каталог попробуй полистать, ну и Havel / R&G. У последних появились какие-то новые соты, слегка подешевле, и легкий пенопласт.

 

[5ZF]

Непонятно, что за странное такое изделие.

Хвостовая балка? 😉

 

[T300]

Да, это хвостовая балка. 🙂
Хочу заменить стеклоткань на уголь/арамид, как самое тяжёлое в готовом изделии. И попытаться отказаться от сендвича,  в виду неудобства применимости к моему тех процессу. Выгода в прочности, от 5мм сендвича в исходной укладке мне видится сомнительной.
Естественно, готов идти на дополнительные расходы на материалы, но в разумных пределах.
 
немного посчитал.

Приблизительный исходный ламинат.
два слоя +45/-45 стекло 160 г/м[ch178]
каждый слой: Расход смолы: 128 г/м[ch178], толщина ламината: 0,179 мм, вес ламината: 291 г/м[ch178].
пенопласт 45 кг/м3
5мм 225г/м2
внутренний слой стекло 160 г/м[ch178]
Расход смолы: 128 г/м[ch178], толщина ламината: 0,179 мм, вес ламината: 291 г/м[ch178].

Суммарно:
вес сендвича 1098 г/м[ch178] толщина стекла снаружи 0.358мм и 0.179мм внутри
Общая строительная высота сендвича 5.537 мм

Угольный вариант без пенопласта
Углеткань (карбон) 160 г/м[ch178]
Расход смолы : 193 г / м[ch178], толщина ламината : 0,26 мм, вес ламината : 353 г / м[ch178]
Арамидная ткань (кевлар) 170 г/м[ch178]
потребление смолы - 240 г/м[ch178], толщина - 0,335 мм, вес - 410 г/м[ch178]
Углеткань (карбон) 160 г/м[ch178]
Расход смолы : 193 г / м[ch178], толщина ламината : 0,26 мм, вес ламината : 353 г / м[ch178]



Суммарно:
вес сендвича 1116 г/м[ch178], толщина ламината 0.853 мм (реально должно получиться около 1.3 мм)
Вес сэкономить не получилось, Прочность на растяжение будет в два раза больше исходного варианта.
А вот что получится с общей устойчивостью, может кто сказать?

 

[медработник]

, Прочность на растяжение будет в два раза больше исходного варианта.

А с чего это прочность на растяжение аж в два раза увеличилась? Про устойчивость такой большой детали полученной хоть из стекла, хоть из угля, и сказать нечего.

 

[Чечако]

Да, это хвостовая балка.

А нагрузки -то считали?
Самые простые варианты- изменить сечение балки на эллипсовидное (если самолет традиционной схемы), уменьшить высоту пенопласта вдоль конуса с 5мм до 0 (хвост), убрать внутренний слой ст.ткани после 90% длины балки.
Без изменения технологии и материалов, можно снизить массу до 10%.
И вообще: стеклопластик позволяет сделать почти все сечения балки- равнонапряженными. В отличии от труб и ферм. Где в одном месте густо, а в другом-пусто.

 

[T300]

Сделать сечение эллипсным  не очень хорошо будет, хвост с Т-образным оперением. Расчётов сам не делал. Есть только известный оригинал с известной структурой. На выгоду в весе 10-15 % и хотелось бы надеяться.

 

[Чечако]

Что мешает отформовать балку вместе с лонжеронами и обшивкой оперения? Только на стыковочных узлах (точнее на отказе от них) можно сэкономить 0.5-1 кг.  Лобик и лонжерон киля- почти полуэллипс и стыковать его с конусом, через узлы крепления? Есть смысл? А комбинированная матрица, будет не сильно дороже и сложнее комплекта из трех. Да-хранить-неудобно, да- протягивать управление- тоже, да- осмотр и ремонт- хуже некуда. Не бывает -везде хорошо. :-/
Но изменения, без расчетов- это путь в далеко-далеко. :'(

 

[T300]

Разъёмных соединений балки и хвостового оперения и не предполагается. Просто делается в два этапа, и затем, один раз собирается.
Почему нельзя, к примеру, взять часть образца погнуть -  поломать. А потом, взяв эти х-ки, изготовить другой ламинат из других компонентов, под такие же характеристики?
Потом, естественно, готовое изделие, ещё раз, для проверки нагрузить статически с запасом для контроля получившихся прочностных х-к.   

 

[Hind]

Есть только известный оригинал с известной структурой.

А что за оригинал? Я просто как-то привык к балкам от Янтарей, у них толщина стенки больше 2 мм (+ шпангоуты есть), ну и немецкие аналоги не тоньше. Вижу в вашем варианте вдвое тоньше, что дает нагрузку потери устойчивости меньше во сколько, в 4 раза? Это вызывает огромные сомнения. Считать все-таки надо.

 

[T300]

немножко видео о конструкции балки планера.

https://vimeo.com/60497114

 

[Hind]

Оо, да, эпичное видео, у нас тоже дискуссия о нем была: ssr.osfb.ru/viewtopic.php?t=1228
Толщина стенки что-то 1,5..1,8 получается, и сплошной уголь.

 

[T300]

То есть, по видео, балку они крутят из четырёх слоёв двухсотого угля. Первый  и третий слой под +-45 градусов, второй и четвёртый прямые. Жаль, что чертёжик с укладкой слоёв на 11.19 полностью не видать из-за плеча мужика.

 

[леха (magnum)]

У нас на а-33 в хвостовой балке было что то типа 5мм угля для жесткости.
На пилотажке увеличели площадь сечения в 4 раза и материал стекло жесткость много выше.

Проверьте ещё раз нагрузки и посчиьайте на устойчивость.

Может дюралевую трубу ?