Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Deperdussin Monocoque , с деревянным каркасом

Монокок ( / м ɒ п ə ˌ к ɒ к , - ˌ к oʊ к / ), также называемый структурный кожи , является структурным система , в которой нагрузка поддерживается внешней кожи объекта, подобно яичной скорлупы. Слово « монокок» - это французский термин, обозначающий «одиночный корпус» или (лодок) «однокорпусный». [1]

Настоящий монокок, впервые использованный для лодок [2] , несет в себе как растягивающие, так и сжимающие силы внутри обшивки и может быть распознан по отсутствию несущей внутренней рамы. Немногие металлические самолеты можно строго рассматривать как чистые монококи, так как они используют металлический корпус или листовое покрытие, усиленное шпангоутами, приклепанными к обшивке, но большинство деревянных самолетов описываются как монококи, хотя они также включают в себя рамы.

Напротив, полумонокок - это гибрид, сочетающий в себе обшивку, напряженную при растяжении, и сжимающую структуру, состоящую из лонжеронов и ребер или рам . [3] Другие полумонококи, не путать с настоящими монококами, включают цельные кузова транспортных средств , которые, как правило, представляют собой композиты, а также надувные корпуса или баллонные баллоны , оба из которых стабилизированы давлением.

Самолет [ править ]

LFG Roland C.II с деревянным несущим фюзеляжем Wickelrumpf
Цеппелин Д.И., первый серийный цельнометаллический самолет-монокок

Ранние самолеты конструировались с использованием каркасов, обычно из деревянных или стальных труб, которые затем можно было покрыть (или снять кожу ) тканью [4], такой как ирландский лен или хлопок . [5] Ткань вносила незначительный структурный вклад в растяжение, но не при сжатии, и использовалась только по аэродинамическим причинам. Рассматривая конструкцию в целом, а не только сумму ее частей, конструкция монокока объединила обшивку и раму в единую несущую оболочку со значительным улучшением прочности и веса.

Чтобы сделать корпус, тонкие полоски дерева были ламинированы в трехмерную форму; технология, заимствованная из конструкции корпуса лодки. Одним из самых ранних примеров был гоночный автомобиль Deperdussin Monocoque 1912 года, в котором использовался ламинированный фюзеляж, состоящий из трех слоев клееного шпона тополя, который обеспечивал как внешнюю обшивку, так и основную несущую конструкцию. [6] Это также обеспечило более гладкую поверхность и уменьшило сопротивление настолько эффективно, что смог выиграть большинство гонок, в которых участвовал. [6]

Этот стиль конструкции получил дальнейшее развитие в Германии компанией LFG Roland с использованием запатентованной формы Wickelrumpf (обернутый корпус), которая позже была передана по лицензии Pfalz Flugzeugwerke, который использовал ее на нескольких истребителях. Каждая половина корпуса фюзеляжа была сформирована над охватываемой формой с использованием двух слоев фанерных полос с тканевой оберткой между ними. Используемая раньше фанера была подвержена повреждениям от влаги и расслоению. [7]

Хотя цельнометаллические самолеты, такие как Junkers J 1, появились еще в 1915 году, это были не монококи, а добавляли металлическую обшивку к основному каркасу.

Первые металлические монококи были построены Клавдием Дорнье во время работы на Zeppelin-Lindau. [8] Ему пришлось преодолеть ряд проблем, не в последнюю очередь из-за качества алюминиевых сплавов, достаточно прочных для использования в качестве конструкционных материалов, которые часто формировали слои, а не представляли собой однородный материал. [8] После неудачных попыток с несколькими большими летающими лодками, в которых некоторые компоненты были монококовыми, он построил Zeppelin-Lindau V1, чтобы испытать монокок фюзеляжа. Хотя он разбился, он многому научился из его конструкции. Дорнье-Цеппелин DI был построен в 1918 году и , хотя слишком поздно для оперативной службы во время войны был первый цельнометаллический монокок самолет в производство. [8][9]

Параллельно с Dornier, Zeppelin также нанял Адольфа Рорбаха , который построил Zeppelin-Staaken E-4/20 , который, когда он взлетел в 1920 году [10], стал первым многомоторным авиалайнером-монококом, прежде чем был уничтожен по приказу Inter- Союзная комиссия. В конце Первой мировой войны Межсоюзническая техническая комиссия опубликовала подробную информацию о последней летающей лодке Zeppelin-Lindau, показав ее монококовую конструкцию. В Великобритании Освальд Шорт построил ряд экспериментальных самолетов с металлическими фюзеляжами-монококами, начиная с модели Short Silver Streak 1920 года.в попытке убедить министерство авиации в своем превосходстве над деревом. Несмотря на преимущества, монококи из алюминиевого сплава не стали бы распространенными до середины 1930-х годов в результате ряда факторов, включая консервативность конструкции и затраты на установку производства. В конечном итоге Шорт доказал достоинства этого метода постройки с помощью серии летающих лодок, чьи металлические корпуса не впитывали воду, как деревянные корпуса, что значительно улучшало характеристики. В Соединенных Штатах Нортроп был главным пионером, внедрив методы, используемые его собственной компанией и Дугласом с Northrop Alpha .

Дорожные транспортные средства [ править ]

ГАЗ М-72 был впервые в мире серийно выпускаемым Монокок привод на четыре колеса (1955).
McLaren MP4 / 1 1981 года с композитным монококом из углеродного волокна.

В автоспорте безопасность водителя зависит от кузова автомобиля, который должен соответствовать строгим нормам, и лишь некоторые автомобили были построены с монококовыми конструкциями. [11] [12] из алюминиевого сплава монокок шасси впервые был использован в 1962 года Лотос 25 Формула 1 гоночный автомобиль и McLaren был первым использовать углеродные армированный полимеры для построения монокок из 1981 McLaren MP4 / 1 . В 1990 году Jaguar XJR-15 стал первым серийным автомобилем с монококом из углеродного волокна. [13]

Термин монокок часто неправильно к цельным автомобилям. Кузова коммерческих автомобилей почти никогда не представляют собой настоящие монококи, а вместо этого используют систему unibody (также называемую унитарной конструкцией, единая конструкция кузов-шасси или интегральная конструкция кузов-рама) [14], в которой используются коробчатые секции, переборки и трубы для обеспечения большей части кузова. прочность транспортного средства, тогда как кожа добавляет относительно небольшую прочность или жесткость. [15]

Бронетехника [ править ]

Некоторые боевые бронированные машины используют несущую конструкцию с корпусом, состоящим из броневых листов, а не прикрепляют их к раме. Это снижает вес для данного количества брони. Примеры включают немецкий TPz Fuchs и RG-33 .

Двухколесная техника [ править ]

Французский промышленник и инженер Жорж Рой попытался в 1920-х годах улучшить велосипедные рамы мотоциклов того времени, которым не хватало жесткости. Это ограничивало их управляемость и, следовательно, производительность. Он подал заявку на патент в 1926 году, а на Парижской автомобильной выставке 1929 года представил свой новый мотоцикл Majestic 1930 в стиле ар-деко. Его новый тип монококового кузова решил проблемы, которые он решал, и наряду с большей жесткостью он выполнял двойную функцию, поскольку рама и кузов обеспечивали некоторую защиту от элементов. Строго говоря, это был скорее полумонокок, поскольку в нем использовалась рама коробчатого сечения из штампованной стали с двумя боковыми направляющими, склепанными вместе поперечинами, а также днища днища, а также задние и передние переборки. [2]

Гонщик Гран-при Ossa 250 cc 1968 года

Пиатти света самоката был произведен в 1950 - е годы с использованием монокок полой оболочки из листовой стали прессовок сварены друг с другом, в которые были установлены двигатель и коробка передач снизу. Машину можно было опрокинуть на бок, опираясь на прикрученные подножки для механического доступа. [16]

Мотоцикл с монококовым каркасом был разработан испанским производителем Ossa для сезона гонок на Гран-при 1967 года . [17] Хотя одноцилиндровый Ossa имел на 20 лошадиных сил (15 кВт) меньше, чем его конкуренты, он был на 45 фунтов (20 кг) легче, а его несущая рама была намного жестче, чем у обычных мотоциклов , что придавало ему превосходную маневренность на гоночной трассе. [17] Ossa выиграла четыре гонки Гран-при на байке-монококе, прежде чем их гонщик погиб после аварии во время гонки 250 куб.см на трассе TT 1970 на острове Мэн , в результате чего фабрика Ossa отказалась от участия в Гран-при . [17]

Известные дизайнеры, такие как Эрик Оффенштадт и Дэн Ханебринк, создали уникальные конструкции монококов для гонок в начале 1970-х годов. [18] F750 событие в 1973 году остров Мэн TT гонок выиграл Питер Уильямс на монокок рамах John Player Special , что он помог разработать на основе Norton Commando . [19] [20] Honda также экспериментировала с NR500 , монококовым гоночным мотоциклом Гран-при в 1979 году . [21]У мотоцикла были и другие новаторские особенности, в том числе двигатель с цилиндрами овальной формы, и в конечном итоге он уступил проблемам, связанным с попытками одновременно разработать слишком много новых технологий. В 1987 году Джон Бриттен разработал Aero-D One с композитным монококовым шасси, которое весило всего 12 кг (26 фунтов). [22]

Монокок алюминиевая рама была использована в первый раз на серийных мотоциклов с 2000 по Кавасаки ZX-12R , [23] их флагман производства спортбайки направлена на быть самым быстрым серийным мотоциклов . В 2000 году Cycle World описал его как «несущий каркас ... единая балка большого диаметра» и «Изготовленный из комбинации отливок и штамповки из листового металла». [24]

Цельный углеродного волокна рамы велосипеда иногда описываются как monocoques; однако, поскольку большинство компонентов используют компоненты для формирования рамной конструкции (даже если они отлиты в виде единой детали) [25], это рамы, а не монококи, и индустрия педальных велосипедов продолжает называть их наборами фреймов.

Ракеты [ править ]

Ракета Falcon 1 первой ступени

В различных ракетах использовались конструкции монококов со стабилизированным давлением, такие как Atlas [26] и Falcon 1 . [27] Атлас был очень легким, поскольку большую часть его структурной поддержки обеспечивали одностенные стальные баллонные топливные баки , которые сохраняли свою форму при ускорении за счет внутреннего давления. Баллонные баллоны - это не настоящие монококи, они действуют так же, как надувные снаряды . Обшивка баллона баллона выдерживает только растягивающие усилия, в то время как сжатию противостоит внутреннее давление жидкости, подобно полумонококам, скрепленным прочной рамой. Это становится очевидным при потере внутреннего давления и обрушении конструкции.

См. Также [ править ]

  • Магистральное шасси
  • Корпус на раме
  • Тренер
  • Список автомобилей с монококом из углеродного волокна
  • Космическая рамка
  • Тонкостенная структура
  • Рама автомобиля

Ссылки [ править ]

Цитаты [ править ]

  1. ^ Словарь Merriam-Webster, 2011
  2. ^ a b Гарсон, Пол (май – июнь 2018 г.). «Ар-деко на колесах: Величественный 1930» . Мотоциклетная классика . Проверено 6 октября 2018 года .
  3. ^ Справочник по механике планера и силовой установки планера (публикация AC65-15A) . Вашингтон, округ Колумбия: Отдел стандартов Федерального авиационного управления Министерства транспорта США. 1976. с. 4. ISBN 0-16-036209-1.
  4. ^ Megson, 1972, с.198
  5. ^ Robertson, 1996, pp.1-2
  6. ^ a b Воздухоплавание, 1912, стр.112
  7. ^ FAA, 2001, п.1.2
  8. ^ a b c Терри, 1981, стр.97–117
  9. ^ Грос, 1998
  10. ^ Haddow, Грос, 1988 стр. 289-293
  11. ^ [1] Monocoque - Survival Cell, Технический словарь F1
  12. ^ [2] Пассивная автомобильная безопасность, Стивен Де Гроот, 26 марта 2006 г.
  13. ^ "1991 Jaguar XJR-15" .
  14. ^ Политика NAAA в отношении структурного ущерба от 1 января 2011 г., получено 29 марта 2012 г.
  15. ^ Аллан, Роб. Дата доступа к автомобилям Killeen: октябрь 2014 г.
  16. ^ Мотор цикла , дорожные испытаниядве страницы, 7 марта 1957, pp.298-299. Доступ 15 июня 2019 г.
  17. ^ a b c Робинсон, Джеймс (сентябрь 2001 г.). «Сантьяго Эрреро - испанский летчик». Классический гонщик (91): 35–40. ISSN 1470-4463 . 
  18. ^ «8W - Кто? - Эрик Оффенштадт» . Forix.autosport.com . Проверено 20 октября 2010 .
  19. ^ Результат гонки F750 iomtt.com. Проверено 27 декабря 2019 г.
  20. ^ "Технология мотоциклов - будущее совершенное - до скорости" . motorcyclistonline.com . Проверено 17 декабря 2011 года .
  21. ^ "Нетрадиционный: принятие рамы" панциря креветок " . Вызов духа Honda . Honda Motor Co., Ltd . Проверено 26 декабря 2009 .
  22. ^ "Аэро-байк" . Бриттен мотоциклетная компания. Архивировано из оригинала на 2009-06-15 . Проверено 19 июня 2009 .
  23. ^ «Технология Кавасаки» . Мотоцикл и двигатель Kawasaki Heavy Industries . Архивировано из оригинала на 12 января 2017 года . Проверено 18 декабря 2016 года .
  24. ↑ Андерсон, Стив (январь 2000 г.). «ЗЕЛЁНЫЕ» . Велосипедный мир . п. 34 . Проверено 27 декабря 2019 .
  25. ^ «Углеродное волокно» . Архивировано из оригинального 24 февраля 2013 года . Проверено 16 февраля 2013 года ., Velocite-bikes.com
  26. ^ Уэйд, Марк. «Энциклопедия астронавтики - Атлас» . Проверено 14 ноября 2011 года .
  27. ^ Уэйд, Марк. «Энциклопедия астронавтики - Сокол 1» . Архивировано из оригинального 11 ноября 2011 года . Проверено 14 ноября 2011 года .

Библиография [ править ]

  • Гросс, Питер (1998). Dornier DI . Мини-файл данных Windsock № 12. Хартфордшир, Великобритания: Albatros Publications. ISBN 9780948414923.
  • Haddow, GW; Грош, Питер М. (1988). Немецкие гиганты - Немецкие R-Planes 1914-1918 (третье изд.). Лондон: Патнэм. С. 289–293. ISBN 0851778127..
  • Мегсон, THG (1972). Конструкции самолетов для студентов инженерных специальностей . Лондон: Эдвард Арнольд Паблишерс ЛТД. ISBN 0-7131-3393-7.
  • Робертсон, Брюс (1996). Цвета и маркировка британских самолетов времен Первой мировой войны . Беркхэмпстед: Albatros Publications Inc., стр. 1–2. ISBN 0-948414-65-0.
  • «Определение монокока» . Словарь Мерриама-Вебстера . Encyclopdia Britannica. 26 сентября 2011 г.
  • Шацберг, Эрик (1999). Крылья из дерева, Крылья из металла: культура и технический выбор в материалах американских самолетов, 1914–1945 . Принстон, Нью-Джерси: Издательство Принстонского университета. ISBN 978-0691087733.
  • Терри, Джерард (1981). "Развитие наземных самолетов Дорнье 1914–1918". Журнал Cross & Cockade Великобритании . Общество историков авиации времен Первой мировой войны. 12 (3): 97–117.
  • Приемлемые методы, приемы и практики - Осмотр и ремонт самолетов (Публикация AC 43.13-1B) . Вашингтон, округ Колумбия: Отдел стандартов Федерального авиационного управления Министерства транспорта США. 2001. с. 1.2. ISBN 0-16-036209-1.
  • Неизвестно (1912). "неизвестный". Воздухоплавание (октябрь): 112. Cite использует общий заголовок ( справка )