Monokok - Monocoque
.JPG)
Samonośne ( / m ɒ n ə ˌ K ɒ k , - ˌ K oʊ k / ), zwany również skóry strukturalny jest układ konstrukcyjny, w którym obciążenie jest wspierane przez zewnętrzne skórą obiektu, w sposób podobny do skorupy jaj. Słowo monocoque to francuskie określenie na „pojedynczą skorupę”.
Po raz pierwszy zastosowana w łodziach, prawdziwa skorupa skorupowa przenosi zarówno siły rozciągające, jak i ściskające wewnątrz poszycia i można ją rozpoznać po braku wewnętrznej ramy nośnej. Niewiele samolotów metalowych innych niż te z frezowanym poszyciem można ściśle uznać za czyste skorupy skorupowe, ponieważ wykorzystują one metalową powłokę lub poszycie wzmocnione ramami przynitowanymi do poszycia, ale większość drewnianych samolotów określa się jako skorupy skorupowe, mimo że zawierają one również wręgi.
Natomiast semi-monocoque jest hybrydą łączącą skórę naprężoną rozciąganiem i strukturę kompresyjną złożoną z podłużnic i żeber lub ramek . Inne pół-monokoki, których nie należy mylić z prawdziwymi nadbudówkami , obejmują pojazdy unibody , które zwykle są kompozytowe, oraz nadmuchiwane pociski lub zbiorniki balonowe , które są stabilizowane ciśnieniowo.
Samolot
_D.I.jpg)
Wczesne samoloty były konstruowane przy użyciu ram, zwykle z drewna lub rur stalowych , które można było następnie pokryć (lub skórować ) tkaniną, taką jak irlandzki len lub bawełna . Tkanina w niewielkim stopniu przyczyniła się do naprężenia strukturalnego, ale nie przyczyniła się do kompresji i była tam tylko ze względów aerodynamicznych. Biorąc pod uwagę konstrukcję jako całość, a nie tylko sumę jej części, konstrukcja skorupowa zintegrowała poszycie i ramę w jedną skorupę nośną ze znaczną poprawą wytrzymałości i masy.
Aby wykonać skorupę, cienkie paski drewna zostały laminowane w trójwymiarowy kształt; technika zaczerpnięta z konstrukcji kadłuba łodzi. Jednym z najwcześniejszych przykładów był wyścigowiec Deperdussin Monocoque z 1912 roku, w którym zastosowano laminowany kadłub złożony z trzech warstw klejonego forniru z topoli, który stanowił zarówno zewnętrzną powłokę, jak i główną konstrukcję nośną. Dało to również gładszą powierzchnię i zmniejszyło opór tak skutecznie, że był w stanie wygrać większość wyścigów, w których brał udział.
Ten styl konstrukcji został dalej rozwinięty w Niemczech przez LFG Roland przy użyciu opatentowanej formy Wickelrumpf (zawinięte ciało), później licencjonowanej przez nich Pfalz Flugzeugwerke, który używał go w kilku samolotach myśliwskich. Każda połowa skorupy kadłuba została uformowana na męskiej formie za pomocą dwóch warstw pasków sklejki, pomiędzy którymi owinięto tkaninę. Zastosowana wczesna sklejka była podatna na uszkodzenia spowodowane wilgocią i rozwarstwieniem.
Chociaż całkowicie metalowe samoloty, takie jak Junkers J 1, pojawiły się już w 1915 roku, nie były to samoloty monocoque, ale dodano metalową powłokę do podwozia.
Pierwsze metalowe monocoki zbudował Claudius Dornier , pracując dla Zeppelin-Lindau. Musiał przezwyciężyć szereg problemów, nie tylko jakość stopów aluminium była wystarczająco silna, aby można było użyć ich jako materiałów konstrukcyjnych, które często tworzyły warstwy zamiast przedstawiać jednolity materiał. Po nieudanych próbach z kilkoma dużymi łodziami latającymi, w których kilka elementów było kadłubami skorupowymi, zbudował Zeppelin-Lindau V1, aby przetestować kadłub skorupowy. Mimo że się rozbił, wiele się nauczył na jego budowie. Dornier-Zeppelin DI został zbudowany w 1918 roku i choć zbyt późno do eksploatacji w czasie wojny był pierwszy metalowy monocoque samolot wejdzie do produkcji.
Równolegle do Dorniera Zeppelin zatrudniał również Adolfa Rohrbacha , który zbudował Zeppelin-Staaken E-4/20 , który po locie w 1920 roku stał się pierwszym wielosilnikowym samolotem jednokołowym, zanim został zniszczony na rozkaz Komisji Międzysojuszniczej. Pod koniec I wojny światowej Międzysojusznicza Komisja Techniczna opublikowała szczegóły ostatniej latającej łodzi Zeppelin-Lindau, ukazujące jej konstrukcję skorupową. W Wielkiej Brytanii Oswald Short zbudował szereg eksperymentalnych samolotów z metalowymi kadłubami skorupowymi, począwszy od Short Silver Streak z 1920 roku, aby przekonać Ministerstwo Lotnictwa o jego wyższości nad drewnem. Pomimo zalet, monocoque ze stopu aluminium nie stałyby się powszechne aż do połowy lat 30. XX wieku, ze względu na szereg czynników, w tym konserwatyzm projektowania i koszty przygotowania produkcji. Short ostatecznie udowodnił zalety metody konstrukcyjnej z serią łodzi latających, których metalowe kadłuby nie wchłaniały wody tak jak kadłuby drewniane, co znacznie poprawiało osiągi. W Stanach Zjednoczonych Northrop był głównym pionierem, wprowadzając w Northrop Alpha techniki stosowane przez jego własną firmę i Douglasa .
Pojazdy
Samochody wyścigowe
W wyścigach samochodowych bezpieczeństwo kierowcy zależy od karoserii, która musi spełniać rygorystyczne przepisy, a tylko kilka samochodów zostało zbudowanych z konstrukcji skorupowych. Stopu aluminium skorupowa podwozia został użyty po raz pierwszy w 1962 Lotus 25 Formuły 1 samochodu i McLaren jako pierwszy stosowanie polimerów z włókna węglowego wzmocnionego skonstruować jednolitej powłoki na 1981 McLaren MP4 / 1 . W 1990 roku Jaguar XJR-15 stał się pierwszym samochodem produkcyjnym z nadwoziem z włókna węglowego.
Samochody drogowe
Termin monocoque jest często błędnie stosowany do samochodów jednokadłubowych . Nadwozia samochodów dostawczych prawie nigdy nie są prawdziwymi monokokami, ale zamiast tego wykorzystują system unibody (określany również jako konstrukcja jednolita, jednolita konstrukcja nadwozia lub integralna konstrukcja nadwozia z ramą), który wykorzystuje przekroje skrzynkowe, przegrody i rury, aby zapewnić większość wytrzymałości pojazd, podczas gdy skóra dodaje stosunkowo niewielkiej wytrzymałości lub sztywności.
Pojazdy opancerzone
Niektóre opancerzone pojazdy bojowe wykorzystują konstrukcję skorupową z kadłubem zbudowanym z płyt pancernych , zamiast mocowania ich do ramy. Zmniejsza to wagę danej ilości pancerza. Przykładami są niemieckie TPz Fuchs i RG-33 .
Pojazdy dwukołowe
Francuski przemysłowiec i inżynier Georges Roy próbował w latach 20. ulepszyć inspirowane rowerami ramy motocykli , którym brakowało sztywności. Ograniczało to ich obsługę, a tym samym wydajność. Złożył wniosek o patent w 1926 roku, a na paryskich targach motoryzacyjnych w 1929 roku zaprezentował swój nowy motocykl, model 1930 Majestic w stylu Art-Deco. Jego nowy typ monocoque rozwiązał problemy, z którymi się zmagał, a wraz z lepszą sztywnością działał podwójnie, ponieważ rama i nadwozie zapewniały pewną ochronę przed żywiołami. Ściśle rzecz biorąc, był to bardziej półskorupowy, ponieważ używał ramy z tłoczonej stali o przekroju skrzynkowym z podwójnymi bocznymi szynami nitowanymi ze sobą za pomocą belek poprzecznych, wraz z płytami podłogowymi oraz tylną i przednią przegrodą.
Piatti światło skuter był produkowany w latach 1950, stosując samonośnym wydrążoną powłokę tłoczonych z blachy stalowej spawane razem, w którym silnik i przekładnia zamontowano od spodu.
Maszynę można było przechylić na bok, opierając się na przykręcanych podnóżkach, aby uzyskać dostęp mechaniczny.
Hulajnoga z ramą monocoque produkowana była przez firmę Yamaha w latach 1960-1962. Model MF-1 napędzany był silnikiem o pojemności 50 cm3 z trzybiegową skrzynią biegów i zbiornikiem paliwa wbudowanym w ramę.
Motocykl z jednolitą ramą został opracowany przez hiszpańskiego producenta Ossę na sezon wyścigów motocyklowych Grand Prix 1967 . Chociaż jednocylindrowy Ossa miał moc o 20 KM (15 kW) mniejszą niż jego rywale, był o 20 kg lżejszy, a jego rama monocoque była znacznie sztywniejsza niż konwencjonalne ramy motocyklowe , co zapewniało mu doskonałą zwinność na torze wyścigowym. Ossa wygrała cztery wyścigi Grand Prix na monocoque, zanim ich kierowca zginął po wypadku podczas imprezy 250 cc na Isle of Man TT w 1970 roku , powodując wycofanie się fabryki w Ossa z zawodów Grand Prix .
Znani projektanci, tacy jak Eric Offenstadt i Dan Hanebrink, we wczesnych latach 70. stworzyli unikalne monokokowe projekty do wyścigów. Wyścig F750 na wyścigach Isle of Man TT w 1973 roku wygrał Peter Williams na samonośnej ramie John Player Special, którą pomógł zaprojektować w oparciu o Norton Commando . Honda eksperymentowała również z NR500 , monokokowym motocyklem wyścigowym Grand Prix w 1979 roku . Motocykl miał inne innowacyjne cechy, w tym silnik z owalnymi cylindrami, i ostatecznie uległ problemom związanym z próbą opracowania zbyt wielu nowych technologii na raz. W 1987 roku John Britten opracował Aero-D One, wyposażony w kompozytowe podwozie skorupowe, które ważyło tylko 12 kg (26 funtów).
Aluminiowa rama monocoque została po raz pierwszy zastosowana w seryjnie produkowanym motocyklu z 2000 roku na ZX-12R Kawasaki , ich flagowym sportowym motocyklu produkcyjnym, który miał być najszybszym motocyklem produkcyjnym . Cykl World opisał go w 2000 r. jako „jednoskokowy szkielet... pojedyncza belka o dużej średnicy” oraz „wytworzony z połączenia odlewów i wytłoczek z blachy”.
Jednoczęściowe ramy rowerowe z włókna węglowego są czasami określane jako monocoques; Jednak ponieważ większość wykorzystuje komponenty do tworzenia struktury ramy (nawet jeśli jest formowana z jednego elementu), nie są to ramy, a nie monocoque, a branża rowerów pedałowych nadal nazywa je zestawami ramowymi.
Rakiety
Różne rakiety wykorzystywały konstrukcje skorupowe stabilizowane ciśnieniem, takie jak Atlas i Falcon 1 . Atlas był bardzo lekki, ponieważ większą część jego wsparcia konstrukcyjnego zapewniały jednościenne stalowe zbiorniki paliwa balonów , które zachowują swój kształt podczas przyspieszania przez ciśnienie wewnętrzne. Zbiorniki balonowe nie są prawdziwymi monokokami, ale działają w taki sam sposób, jak nadmuchiwane pociski . Powłoka zbiornika balonu wytrzymuje tylko siły rozciągające, podczas gdy ściskanie jest wytrzymywane przez wewnętrzne ciśnienie cieczy w sposób podobny do pół-monokoków wzmocnionych solidną ramą. Staje się to oczywiste po utracie ciśnienia wewnętrznego i zawaleniu się struktury.
Zobacz też
Bibliografia
Cytaty
Bibliografia
- Grosz, Piotr (1998). Dornier DI . Plik danych Windsock Mini nr 12. Hertfordshire, Wielka Brytania: Albatros Publications. Numer ISBN 9780948414923.
- Haddow, GW; Grosz, Piotr M. (1988). The German Giants - Niemieckie samoloty typu R 1914-1918 (wyd. trzecie). Londyn: Putnam. s. 289–293. Numer ISBN 0851778127..
- Megson, THG (1972). Konstrukcje lotnicze dla studentów inżynierii . Londyn: Edward Arnold Publishers LTD. Numer ISBN 0-7131-3393-7.
- Robertson, Bruce (1996). Kolory i oznaczenia brytyjskiego samolotu z I wojny światowej . Berkhampstead: Albatros Publications Inc. s. 1-2. Numer ISBN 0-948414-65-0.
- „Definicja Monokoka” . Słownik Merriam-Webster . Encyklopedia Britannica. 26 września 2011 r.
- Schatzberg, Eric (1999). Wings of Wood, Wings of Metal: Culture and Technical Choice in American Airplane Materials, 1914-1945 . Princeton, NJ: Princeton University Press. Numer ISBN 978-0691087733.
- Terry, Gerard (1981). „Rozwój Dornier Landplanes 1914-1918”. Krzyż i Cockade Wielka Brytania Journal . Stowarzyszenie Historyków Lotnictwa I Wojny Światowej. 12 (3): 97–117.
- Dopuszczalne metody, techniki i praktyki – Inspekcja i naprawa statku powietrznego (Publikacja AC 43.13-1B) . Waszyngton, DC: Departament Transportu Stanów Zjednoczonych, Wydział Standardów Federalnej Administracji Lotnictwa Cywilnego. 2001. s. 1.2. Numer ISBN 0-16-036209-1.
- Nieznany (1912). "nieznany". Aeronautyka (październik): 112. Cytowanie używa ogólnego tytułu ( pomoc )