Monococ (/ˈmɒnəˌkɒk, -ˌkoʊk/), numit si piele structurala, este un sistem structural in care incarcaturile sunt sustinute de pielea externa a unui obiect, intr-un mod similar cu o coaja de ou. Cuvantul monococ este un termen francez pentru „cochilie unica”.
Folosit initial pentru barci, o adevarata monococa transporta atat forte de tractiune, cat si forte de compresiune in interiorul pielii si poate fi recunoscuta prin absenta unui cadru intern care poarta sarcina. Putine aeronave metalice, altele decat cele cu piei frezate, pot fi considerate strict monococuri pure, deoarece folosesc o carcasa metalica sau o folie intarita cu rame nituite pe piele, dar majoritatea aeronavelor din lemn sunt descrise ca monococuri, desi incorporeaza si cadre.
Prin contrast, un semi-monococ este un hibrid care combina o piele tensionata si o structura compresiva formata din lungoane si nervuri sau rame. Alte semi-monococuri, care nu trebuie confundate cu adevarate monococuri, includ unibody-uri pentru vehicule, care tind sa fie compozite, si carcase gonflabile sau rezervoare cu baloane, ambele fiind stabilizate la presiune.
Avioane
Primele avioane au fost construite folosind cadre, de obicei din lemn sau tuburi de otel, care puteau fi apoi acoperite cu tesatur, cum ar fi inul irlandez sau bumbacul. Tesatura a avut o contributie structurala minora la tensiune, dar nicio contributie la compresie si a fost acolo doar din motive aerodinamice. Luand in considerare structura ca intreg si nu doar suma partilor sale, constructia monococa a integrat pielea si cadrul intr-o singura carcasa portanta, cu imbunatatiri semnificative ale rezistentei si greutatii.
Pentru a face coaja, fasii subtiri de lemn au fost laminate intr-o forma tridimensionala, aceasta fiind o tehnica adoptata din constructia carenei barcilor. Unul dintre cele mai vechi exemple a fost Deperdussin Monocoque in 1912, care a folosit un fuzelaj laminat format din trei straturi de furnir de plop lipit, care asigura atat pielea exterioara, cat si structura principala portanta. Acest lucru a produs, de asemenea, o suprafata mai neteda si a redus rezistenta la aer atat de eficient incat a fost capabil sa castige majoritatea curselor in care a participat.
Acest stil de constructie a fost dezvoltat in continuare in Germania de LFG Roland folosind forma patentata Wickelrumpf (corp infasurat), ulterior licentiata de acestia lui Pfalz Flugzeugwerke, care l-a folosit pe mai multe avioane de lupta.
Fiecare jumatate a carcasei fuzelajului a fost formata peste o matrita, folosind doua straturi de benzi de placaj cu tesatura invelita intre ele. Placajul timpuriu folosit a fost predispus la deteriorare de la umiditate si delaminare.
In timp ce aeronavele din metal, cum ar fi Junkers J 1, au aparut inca din 1915, acestea nu erau monococa, ci adaugau un invelis metalic cadrului de baza.
Primele monococuri metalice au fost construite de Claudius Dornier, in timp ce lucra pentru Zeppelin-Lindau. A trebuit sa depaseasca o serie de probleme, nu in ultimul rand calitatea aliajelor de aluminiu nu era suficient de buna pentru a fi utilizate ca materiale structurale, care formau frecvent straturi in loc sa prezinte un material uniform.
Dupa incercari esuate cu mai multe ambarcatiuni mari, in care cateva componente erau monococa, a construit Zeppelin-Lindau V1 pentru a testa un fuselaj monococa. Desi s-a prabusit, a invatat multe din constructia lui. Dornier-Zeppelin D.I a fost construit in 1918 si, desi prea tarziu pentru serviciul operational in timpul razboiului, a fost primul avion monococa din metal care a intrat in productie.
In paralel cu Dornier, Zeppelin l-a angajat si pe Adolf Rohrbach, care a construit Zeppelin-Staaken E-4/20, care, atunci cand a zburat in 1920, a devenit primul avion de linie monococ cu mai multe motoare, inainte de a fi distrus la ordinele Inter- Comisia Aliata. La sfarsitul Primului Razboi Mondial, Comisia Tehnica Inter-Aliata a publicat detaliile ultimei ambarcatiuni zburatoare Zeppelin-Lindau care arata constructia sa monococa.
In Marea Britanie, Oswald Short a construit o serie de avioane experimentale cu fuselaje monococa metalice, incepand cu Short Silver Streak din 1920, in incercarea de a convinge ministerul aerian de superioritatea sa fata de lemn. In ciuda avantajelor, monococurile din aliaj de aluminiu nu vor deveni comune pana la mijlocul anilor 1930, ca urmare a unui numar de factori, inclusiv conservatorismul designului si costurile de instalare a productiei.
Short a dovedit in cele din urma meritele metodei de constructie cu o serie de barci, ale caror carcase metalice nu absorbeau apa asa cum o faceau cele din lemn, imbunatatind foarte mult performanta. In Statele Unite, Northrop a fost un pionier major, introducand tehnici folosite de propria sa companie si Douglas cu Northrop Alpha.
Vehicule – masini de curse
In cursele cu motor, siguranta soferului depinde de caroseria masinii, care trebuie sa respecte reglementari stricte si doar cateva masini au fost construite cu structuri monococa. Un sasiu monococ din aliaj de aluminiu a fost folosit pentru prima data in masina de curse Lotus 25 pentru Formula 1 din 1962, iar McLaren a fost prima care a folosit polimeri armati cu fibra de carbon pentru a construi monococa McLaren MP4/1 din 1981. In 1990, Jaguar XJR-15 a devenit prima masina de productie cu o monococa din fibra de carbon.
Masini rutiere
GAZ M-72 a fost primul produs de serie monococa cu tractiune pe patru roti (1955).
Termenul de monococa este adesea aplicat gresit masinilor monocaroserie. Caroseriile de masini comerciale nu sunt aproape niciodata adevarate monococuri, ci folosesc in schimb sistemul unibody (numit si constructie unitara, constructie unitara caroserie-sasiu sau constructie integrala caroserie-cadru), care foloseste sectiuni de cutie, pereti etansi si tuburi pentru a oferi cea mai mare parte a rezistentei vehiculului, in timp ce pielea adauga relativ putina rezistenta sau rigiditate.
Vehicule blindate
Unele vehicule de lupta blindate folosesc o structura monococa cu o carcasa construita din placi de blindaj, mai degraba decat sa le ataseze la un cadru. Acest lucru reduce greutatea pentru o anumita cantitate de armura. Exemplele includ TPz Fuchs german si RG-33.
Vehicule cu doua roti
Industriasul si inginerul francez Georges Roy a incercat in anii 1920 sa imbunatateasca cadrele de motociclete inspirate de biciclete ale vremii, carora le lipsea rigiditatea. Acest lucru le-a limitat manevrarea si, prin urmare, performanta.
A solicitat un brevet in 1926, iar la Salonul Auto de la Paris din 1929 si-a dezvaluit noua sa motocicleta, stilul Art-Deco Majestic 1930. Noul sau tip de caroserie monococa a rezolvat problemele pe care le abordase si, impreuna cu o rigiditate mai buna, a indeplinit functii duble, deoarece cadrul si caroseria asigurau o anumita protectie impotriva elementelor.
Un scuter usor Piatti a fost produs in anii 1950 folosind o carcasa tubulara monococa din tabla de otel presata sudate impreuna, in care motorul si transmisia erau instalate dedesubt.
Un scuter cu cadru monococa a fost produs de Yamaha intre 1960-1962. Modelul MF-1 era propulsat de un motor de 50 cmc cu o transmisie cu trei trepte si un rezervor de combustibil incorporat in cadru.
O motocicleta cu cadru monococa a fost dezvoltata de producatorul spaniol Ossa pentru sezonul de curse de motociclete Grand Prix 1967. Desi Ossa cu un singur cilindru avea 20 de cai putere (15 kW) mai putin decat rivalii sai, era cu 20 kg mai usoara, iar cadrul sau monococa era mult mai rigid decat cadrele conventionale pentru motociclete, oferindu-i o agilitate superioara pe circuit. Ossa a castigat patru curse de Grand Prix cu motocicleta monococa inainte ca pilotul lor sa moara dupa o accidentare in timpul evenimentului de 250 cmc de la Isle of Man TT din 1970, ceea ce a facut ca fabrica Ossa sa se retraga din competitia de Grand Prix.
Designeri remarcabili, cum ar fi Eric Offenstadt si Dan Hanebrink, au creat modele unice monococa pentru curse la inceputul anilor 1970. Evenimentul F750 de la cursele TT de la Isle of Man din 1973 a fost castigat de Peter Williams pe un John Player Special incadrat in monococa, la proiectarea caruia Williams a ajutat, pe baza Norton Commando. Honda a experimentat si cu NR500, o motocicleta monococa de curse Grand Prix in 1979.
Aceasta a avut alte caracteristici inovatoare, inclusiv un motor cu cilindri de forma ovala dar, in cele din urma, a cedat in fata problemelor asociate cu incercarea de a dezvolta prea multe tehnologii noi simultan. In 1987, John Britten a dezvoltat Aero-D One, avand un sasiu monococ compozit care cantarea doar 12 kg (26 lb).
Un cadru monococa din aluminiu a fost folosit pentru prima data pe o motocicleta produsa in serie, pe ZX-12R de la Kawasaki, motocicleta sport de productie emblematica a acestora menita sa fie cea mai rapida motocicleta de productie. A fost descrisa de Cycle World in 2000 ca o „coloana vertebrala monococa… un singur fascicul cu diametru mare” si „Fabricata dintr-o combinatie de piese turnate si stantare din tabla”.
Cadrele de biciclete dintr-o singura bucata din fibra de carbon sunt uneori descrise ca monococuri; cu toate acestea, deoarece majoritatea folosesc componente pentru a forma o structura a cadrului (chiar daca sunt turnate intr-o singura piesa), acestea sunt cadre, nu monococuri, iar industria bicicletelor continua sa se refere la ele ca seturi de cadre.
Rachete
Diverse rachete au folosit modele monococa stabilizate la presiune, cum ar fi Atlas si Falcon 1. Atlasul era foarte usor, deoarece o mare parte a suportului sau structural era asigurata de rezervoarele sale de combustibil cu un singur perete din otel, care isi pastreaza forma in timp ce sunt accelerate de presiunea interna.
Tancurile cu baloane nu sunt adevarate monococuri, dar actioneaza in acelasi mod ca obuzele gonflabile. Invelisul unui rezervor cu balon gestioneaza doar fortele de tractiune, in timp ce compresia este rezistata de presiunea lichida interna intr-un mod similar cu semi-monococurile sprijinite de un cadru solid. Acest lucru devine evident atunci cand presiunea interna se pierde si structura se prabuseste.
