Разработка технологии изготовления спортивных композитных весел высоких удельных характеристик на основе оптимизации топологии
|
Разрабатываемые весла могут применяться в любых видах туризма и спорта на воде: туризм, игровой сплав, крикинг, слалом, экстремальные формы, гладкая гребля, родео, гребной слалом, кануполо, рафтинг, SUP Научная новизна предлагаемых в проекте решений: Проектирование веретен переменной прочности. Схема нагрузок, действующих на веретено, может быть представлена в виде двух-опорной балки с консольным нагружением с одного (однолопастное весло) или двух концов (двухлопастное весло). Опоры - это места хвата руками. Изгибающий момент по длине веретена не одинаковый. Есть возможность перераспределения массы на высоконагруженные участки. Это позволит увеличить прочность при сохранении массы. Оптимальной формой сердечника - элемента обеспечивающего прочность лопасти, является полый сердечник. Сегодня сердечники изготавливаются цельными, из вспененного полиуретана различной плотности (от 200 до 1200 г/куб.м). Повышение прочности возможно только при применении более плотного полиуретана, что приведет к повышению массы. Единственный способ повысить прочность сердечника - применение более прочных материалов. Но, такие материалы, обладают более высокой плотностью. Поэтому их применение возможно только при применении оптимальных поперечных сечений для сопротивления изгибающим нагрузкам. В случае сердечника - это полые сечения. Внутренний материал сплошных сечений практически не влияет на прочность. Разработка технологии изготовления полых сердечников позволит снизить массу лопасти при сохранении прочности. При проектировании будут применяться численные методы расчета напряженно-деформированного состояния и оптимизации топологии. При этом, технология расчета будет позволять в кратчайшие сроки проектировать и изготавливать индивидуальные веретена (длина, левый или правый хват, угол доворота лопасти). Технология изготовления неравнопрочных веретен базируется на вариативных управляющих программах намоточного станка с ЧПУ. Это позволит изменять параметры участков веретена путем ввода коэффициентов прочности и длины участков. Намотка веретена на станке с ЧПУ подразумевает последовательный виток (устойчивость сечения веретена) и продольно-перекрестный виток (сопротивление растяжению/сжатию поверхностных слоев). Основную роль сыграет адаптивная намотка последовательного витка. Изменением шага витка и введением мест возвратно-поступательной намотки будет обеспечиваться неравнопрочность веретена. Для изготовления полого сердечника будет применяться карбон (обрезки от производства карбоновых весел). Есть два направления разработки: - гибридный сердечник - использование нескольких технологий, наибольшая прочно |
