_D.I.jpg/1280px-Zeppelin-Lindau_(Do)_D.I.jpg)
В машиностроении нагруженная обшивка представляет собой жесткую конструкцию , в которой обшивка или покрытие принимает на себя часть структурной нагрузки, промежуточную между монококом , в котором обшивка принимает на себя 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).
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 подвергаются растяжению или сжатию, 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 к раме или прикрепляется к ней, что добавляет жесткости конструкции, выполняя роль треугольного элемента, который противостоит искажению прямоугольной конструкции. [1] Обшивка обеспечивает значительную часть общей жесткости конструкции, воспринимая 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 конструкций монокока . Между конструкциями монокок, полумонокок (напряженная обшивка) и жесткими рамными конструкциями есть некоторое совпадение, 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 отдельные элементы каркаса обеспечивают большую часть.
Этот метод конструкции с напряженной обшивкой легче, чем цельнорамная конструкция, и не так сложен в конструкции, как полный монокок.
Уильям Фэйрберн задокументировал строительство трубчатых мостов Британия и Конви для железной дороги Честер и Холихед в 1849 году; [4] в ней Фэйрберн описывает, как Роберт Стивенсон заручился его помощью для пересмотра первоначальной концепции Стивенсона, которая предусматривала маршрутизацию железнодорожного движения внутри клепаных 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 структурным покрытиям: «две продольные пластины, разделенные вертикальными пластинами так, чтобы образовывать квадраты, рассчитанные на сопротивление сдавливающую деформацию в первом случае, а нижние части [...] также продольные пластины, хорошо соединенные клепаными соединениями и значительной толщины, чтобы противостоять растягивающей деформации 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 Адольфу Рорбаху приписывают введение термина «напряженная 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 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. Несущие кузова автомобилей также представляют собой разновидность напряженной обшивки, как и некоторые каркасные здания, в которых отсутствуют диагональные связи.
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.
{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )