×
10.12.2019
219.017.ebc7

Способ изготовления многослойной оболочки вращения с наружным кольцевым шпангоутом

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002708418
Дата охранного документа
06.12.2019
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к технологии изготовления изделий из композиционных материалов, а именно оболочек вращения для силовых конструкций с наружным кольцевым шпангоутом. Технической проблемой данного изобретения является усовершенствование технологического процесса изготовления многослойных оболочек вращения с наружным кольцевым шпангоутом с целью повышения качества изготовления, уменьшения материалоемкости и объема механической обработки. Способ изготовления многослойных оболочек вращения с наружным кольцевым шпангоутом включает выкраивание заготовок из пропитанной связующим углеродной ткани, длина которых равна длине образующей оболочки, и выкладку заготовок на наружную поверхность предварительно изготовленной из углепластика внутренней части оболочки. Технический результат заключается в получении монолитной структуры материала оболочки и повышения его прочности в зоне наружного кольцевого шпангоута. Технический результат достигается тем, что выкраивают партию заготовок, контур которых представляет собой трапецию, и партию заготовок, контур которых представляет собой половину трапеции с боковой поверхностью, сопряженной с кольцевым языком, ширина которого равна ширине кольцевого шпангоута, опоясывают оболочку у торцов разметочными лентами, при выкладке сначала выкладывают заготовки первой партии в кольцевом направлении встык, с перекрытием стыков последующими заготовками этой партии, после чего выкладывают заготовки второй партии, смещая края заготовок относительно друг друга в кольцевом направлении, при этом совмещают края заготовок с соответствующими делениями на разметочных лентах. Использование изобретения позволяет повысить качество изготовления многослойных оболочек вращения с наружным кольцевым шпангоутом, что подтверждено при практическом применении предлагаемого способа. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к технологии изготовления изделий из композиционных материалов, а именно, оболочек вращения с наружным кольцевым шпангоутом для силовых конструкций.

При изготовлении оболочек из композиционных материалов осуществляют кольцевую намотку предварительно пропитанной связующим ленты материала на оправку, конфигурация наружной поверхности которой соответствует конфигурации внутренней поверхности оболочки.

Известен способ изготовления оболочек, включающий кольцевую намотку предварительно пропитанной связующим ленты материала на оправку (см. И.М. Буланов, В.В. Воробей. Технология ракетных и аэрокосмических конструкций из композиционных материалов. - М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1998 г. - стр. 446-448).

Известный способ позволяет изготавливать высокопрочные оболочки с коническими и цилиндрическими поверхностями, обеспечивающие надежную работу силовых конструкций.

Однако кольцевая намотка композиционного материала на оправку с последующей механической обработкой, при применении этого способа для изготовления оболочек с наружным кольцевым шпангоутом, требует большого расхода материала в зонах до наружного кольцевого шпангоута и после него, особенно при выполнении оболочек со значительным по высоте и ширине шпангоутом.

Также требуется значительный объем механической обработки материала оболочки после намотки для формирования наружного кольцевого шпангоута.

Намотка ленты в локальной зоне для формирования наружного кольцевого шпангоута на оболочку, изготовленную намоткой ленты материала на оправку, не позволяет получить достаточную прочность соединения шпангоута с многослойной оболочкой, что недопустимо для силовых конструкций.

Отдельное изготовление кольцевого шпангоута с последующим склеиванием его с ранее изготовленной многослойной оболочкой также не позволяет получить достаточную прочность соединения шпангоута с оболочкой.

Из опыта изготовления многослойных оболочек из композиционных материалов следует, что наиболее прочные оболочки с утолщением на наружной поверхности можно изготавливать с применением в зоне утолщения выкладки заготовок, выкроенных из пропитанной связующим углеродной ткани.

Выкладку заготовок в зоне утолщения производят на наружную поверхность предварительно изготовленной из углепластика внутренней части оболочки.

Известен способ изготовления многослойной оболочки вращения, включающий выкраивание заготовок из пропитанной связующим углеродной ткани и выкладку заготовок на наружную поверхность предварительно изготовленной из углепластика внутренней части оболочки (см. патент РФ №2571794), являющийся наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению.

По данному способу выкладку заготовок из углеродной ткани осуществляют непосредственно в зоне утолщения, что повышает прочность материала в этой зоне, при этом уменьшается расход исходного материала и объем механической обработки.

Однако при изготовлении многослойных оболочек вращения с наружным кольцевым шпангоутом, подвергающимся в процессе эксплуатации силовой конструкции значительным по величине нагрузкам, прочность шпангоута и прочность скрепления шпангоута с оболочкой в ряде случаев может быть недостаточной для исключения возможности разрушения конструкции.

Выяснено, что недостаточно высокие прочность материала шпангоута и прочность материала в зоне соединения шпангоута с оболочкой обусловлены, в том числе, недостаточно большой поверхностью скрепления заготовок, формирующих шпангоут, с материалом внутренней части оболочки.

Технической проблемой данного изобретения является усовершенствование технологического процесса изготовления многослойной оболочки вращения с наружным кольцевым шпангоутом с целью повышения качества изготовления, уменьшения материалоемкости и объема механической обработки.

Технический результат заключается в получении монолитной структуры материала многослойной оболочки и повышения ее прочности в зоне наружного кольцевого шпангоута.

Технический результат достигается тем, что в способе изготовления многослойной оболочки вращения с наружным кольцевым шпангоутом, включающем выкраивание заготовок из пропитанной связующим углеродной ткани, длина которых равна длине образующей оболочки, и выкладку заготовок на наружную поверхность предварительно изготовленной из углепластика внутренней части оболочки, выкраивают партию заготовок, контур которых представляет собой трапецию, и партию заготовок, контур которых представляет собой половину трапеции с боковой поверхностью, сопряженной с кольцевым языком, ширина которого равна ширине кольцевого шпангоута, опоясывают оболочку у торцов разметочными лентами, при выкладке сначала выкладывают заготовки первой партии в кольцевом направлении встык, с перекрытием стыков последующими заготовками этой партии, после чего выкладывают заготовки второй партии, смещая края заготовок относительно друг друга в кольцевом направлении, при этом совмещают края заготовок с соответствующими делениями на разметочных лентах.

При выкраивании направление заготовок первой партии могут располагать перпендикулярно направлению основы углеродной ткани, а направление заготовок второй партии могут располагать по направлению основы углеродной ткани.

Кроме того, на выложенные заготовки первой партии могут устанавливать резиновую пластину, располагая ее вдоль образующей оболочки, при этом выкладку первых заготовок второй партии производят, размещая их кольцевые языки на поверхности резиновой пластины, причем перед выкладкой последних пяти или десяти заготовок второй партии резиновую пластину снимают.

Применение партии заготовок, контур которых представляет собой трапецию, выкладываемых на наружную поверхность предварительно изготовленной из углепластика внутренней части оболочки, позволяет создать прочно скрепленную с внутренней частью оболочки подложку для выкладки заготовок второй партии, что необходимо для получения прочной монолитной структуры материала многослойной оболочки.

Применение партии заготовок, контур которых представляет собой половину трапеции с боковой поверхностью, сопряженной с кольцевым языком, ширина которого равна ширине кольцевого шпангоута, позволяет придать оболочке требуемую форму и обеспечить оптимальную структуру материала в зоне формирования кольцевого шпангоута.

Опоясывание оболочки у торцов разметочными лентами, в соответствии с делениями которых смещают края заготовок относительно друг друга в кольцевом направлении, позволяет упорядочить процесс выкладки заготовок, соблюдая при этом шаг выкладки, что необходимо для улучшения структуры материала оболочки и обеспечения равномерной толщины оболочки.

Расположение при выкраивании направления заготовок первой партии перпендикулярно направлению основы углеродной ткани, а направления заготовок второй партии по направлению основы углеродной ткани, позволяет обеспечить равнопрочную структуру материала оболочки, как в кольцевом, так и в продольном направлении.

Установка на выложенные заготовки первой партии резиновой пластины, расположенной вдоль образующей оболочки, позволяет при выкладке первых заготовок второй партии облегчить процесс выкладки этих заготовок за счет предварительного размещения их кольцевых языков на поверхности резиновой пластины.

Предложенная конструктивно-технологическая схема изготовления многослойных оболочек из композиционного материала обеспечивает совмещение в единой оболочке вращения обечайки и кольцевого шпангоута с получением монолитной конструкции.

При этом уменьшается масса оболочки благодаря отсутствию механических соединений, практически исключаются механическая обработка и отходы композиционного материала, поскольку шпангоут и обечайка формируются одновременно с формированием конструкции оболочки.

В результате экспериментов, при проведении которых использовались известные операции и вводились новые операции, разработана совокупность расположенных в строго определенной последовательности технологических операций, позволяющая получить требуемое качество изготовления многослойных оболочек вращения с наружным кольцевым шпангоутом.

Структура материала оболочек, изготовленных по данному способу, является оптимальной с точки зрения обеспечения требуемой прочности и монолитности.

Сущность способа поясняется рисунками.

На фиг. 1 показана схема выкраивания и конфигурация заготовок первой партии.

На фиг. 2 показана схема выкраивания и конфигурация заготовок второй партии.

На фиг. 3 показана схема выкладки заготовок первой партии.

На фиг. 4 показана схема установки резинового клина.

На фиг. 5 показана схема выкладки заготовок второй партии.

На фиг. 6 показана многослойная оболочка с наружным кольцевым шпангоутом в составе силовой конструкции.

Изготовление многослойных оболочек вращения с наружным кольцевым шпангоутом осуществляется следующим образом.

Из углеродной ткани, пропитанной эпоксидным связующим, выкраивают по соответствующим шаблонам две партии заготовок, соответственно 1 и 2, длина которых равна длине образующей изготавливаемой многослойной оболочки вращения.

Контур заготовок 1 первой партии представляет собой трапецию, при этом направление заготовок 1 (продольную ось) располагают перпендикулярно направлению основы углеродной ткани.

Контур заготовок 2 второй партии представляет собой половину трапеции с боковой поверхностью, сопряженной с кольцевым языком 3, ширина которого равна ширине изготавливаемого кольцевого шпангоута, при этом направление заготовок 2 (продольную ось) располагают по направлению основы углеродной ткани.

Изготавливают из углепластика внутреннюю часть 4 многослойной оболочки в виде полого усеченного конуса, длина образующей которого равна длине образующей изготавливаемой многослойной оболочки.

Выкладывают на наружную поверхность внутренней части 4 оболочки четыре 1 заготовки первой партии, в кольцевом направлении встык, и прикатывают, выдерживая зазоры между боковыми сторонами заготовок 1 у малого и большого торцов оболочки, не допуская нахлеста заготовок 1.

Выкладку пятой и последующих заготовок 1 производят со смещением их боковых кромок против часовой стрелки, перекрывая стыки первых четырех заготовок 1.

На выложенные заготовки 1 первой партии устанавливают резиновую пластину 5 и скрепляют шпагатом (на фиг. не показан), располагая резиновую пластину 5 и шпагат вдоль образующей оболочки.

Наклеивают на наружную поверхность внутренней части 4 многослойной оболочки бумажные ленты 6 с разметкой шага выкладки заготовок, опоясывая внутреннюю часть 4 многослойной оболочки у малого и большого торцов.

Затем выкладывают первую заготовку 2 второй партии, смещая край заготовки 2 относительно резиновой пластины 5 против часовой стрелки на одно деление разметочных лент 6, при этом кольцевой язык 3 заготовки будет располагаться на поверхности резиновой пластины 5.

Продолжают выкладку заготовок 2 второй партии, смещая края заготовок 2 относительно друг друга против часовой стрелки, соблюдая при этом шаг по разметочным лентам 6 и прикатывая заготовки к поверхности ранее выложенных заготовок 2.

Перед выкладкой последних пяти или десяти заготовок 2 второй партии шпагат и резиновую пластину 5 снимают и заполняют образовавшийся зазор между краями заготовок 2, выкладывая оставшиеся заготовки 2, выдерживая при этом шаг выкладки.

Снимают с оболочки разметочные ленты 6.

Затем производят отверждение композиционного материала многослойной оболочки, содержащей внутреннюю часть 4 оболочки и наружную часть 7 оболочки со сформированным шпангоутом 8.

После чего используют многослойную оболочку с наружным кольцевым шпангоутом 8 в составе силовой конструкции.

Использование изобретения позволяет повысить качество изготовления многослойных оболочек вращения с наружным кольцевым шпангоутом, что подтверждено при практическом применении предлагаемого способа.


Способ изготовления многослойной оболочки вращения с наружным кольцевым шпангоутом
Способ изготовления многослойной оболочки вращения с наружным кольцевым шпангоутом
Способ изготовления многослойной оболочки вращения с наружным кольцевым шпангоутом
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 76 items.
10.06.2015
№216.013.5522

Способ ремонта поверхности деталей из углепластика

Изобретение относится к технологии композиционных материалов и может быть использовано при ремонте поверхности деталей ракетного двигателя. Способ ремонта поверхности деталей из углепластика включает приготовление ремонтного состава, обезжиривание дефектов поверхности, заполнение их ремонтным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002553315
Дата охранного документа: 10.06.2015
10.08.2015
№216.013.6b3c

Способ изготовления ванны для гальванических производств

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении ванны для гальванических производств с рабочими электролитами, имеющими нейтральную, щелочную и кислую среду, работающим при температуре от -30 до +30°С, а также к промывочным ваннам гальванопроизводства,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002559010
Дата охранного документа: 10.08.2015
10.12.2015
№216.013.96f0

Баллон из композиционного материала

Изобретение относится к машиностроению, а именно к баллонам из композиционного материала, получаемым методом непрерывной намотки армирующей нити, и может быть использовано при создании твердотопливных двигателей ракет, в химическом машиностроении, а также в других отраслях промышленности. В...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002570260
Дата охранного документа: 10.12.2015
10.12.2015
№216.013.96f3

Баллон из композиционного материала

Изобретение относится к машиностроению, а именно к баллонам из композиционного материала, получаемых методом непрерывной намотки армирующей нити (ленты, жгута), и может быть использовано при создании корпусов твердотопливных двигателей ракет, в химическом машиностроении, а также в других...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002570263
Дата охранного документа: 10.12.2015
27.03.2016
№216.014.c5fd

Опора компрессорного оборудования

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при проектировании опорных устройств, преимущественно для компрессорного оборудования. Опора компрессорного оборудования содержит опорный платик, опорную раму, элемент, регулирующий зазор между ними, крепежные детали, слой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002578753
Дата охранного документа: 27.03.2016
20.06.2016
№217.015.041b

Воздухоочистительное устройство

Изобретение относится к устройствам для очистки забираемого из атмосферы воздуха и подготовки его для подачи в компрессор газотурбинного двигателя. Воздухоочистительное устройство содержит воздухоприемную камеру, в которой ярусами установлены блоки комбинированной системы фильтрации, включающие...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002587511
Дата охранного документа: 20.06.2016
20.06.2016
№217.015.04b4

Способ измерения коэффициента затухания ультразвука

Использование: для измерения коэффициента затухания ультразвуковых волн (УЗВ) в различных средах. Сущность изобретения заключается в том, что на первую поверхность образца устанавливают первый преобразователь, совмещенно подключенный к дефектоскопу, измеряют амплитуду второго донного импульса,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002587536
Дата охранного документа: 20.06.2016
20.06.2016
№217.015.051e

Способ изготовления оболочек с внутренними радиальными полостями

Изобретение относится к технологии изготовления изделий из композиционных материалов, а именно оболочек переменного сечения для силовых конструкций с внутренними радиальными полостями. Способ включает кольцевую намотку предварительно пропитанной связующим угольной ленты на оправку с радиальными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002587453
Дата охранного документа: 20.06.2016
10.04.2016
№216.015.30ac

Установка для гашения ракетного двигателя твердого топлива при испытаниях

Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к стендовому оборудованию, применяемому при огневых стендовых испытаниях ракетных двигателей твердого топлива. Установка для гашения ракетного двигателя твердого топлива при испытаниях содержит связанную с системой подачи охлаждающей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002580239
Дата охранного документа: 10.04.2016
10.04.2016
№216.015.30e7

Заглушка сопла ракетного двигателя

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано при разработке заглушек сопел малогабаритных ракетных двигателей, где необходимо реализовать высокий уровень давления срабатывания заглушки. Заглушка сопла ракетного двигателя выполнена в виде охватывающего выходную часть сопла...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002580231
Дата охранного документа: 10.04.2016
Showing 1-10 of 32 items.
20.06.2013
№216.012.4bb0

Способ изготовления фильтров

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к технологии изготовления изделий в пресс-форме, и может быть применено для изготовления фильтров, например, маслобаков газотурбинных установок. Способ изготовления фильтров включает размещение периферийной части металлической сетки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484958
Дата охранного документа: 20.06.2013
20.11.2013
№216.012.81be

Способ изготовления статора одновинтового насоса

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении одновинтовых насосов. Способ изготовления статора одновинтового насоса включает запрессовку эластомера в обойму с установленным в ней винтовым знаком, вулканизацию эластомера и выдавливание знака. На торцы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498890
Дата охранного документа: 20.11.2013
10.12.2013
№216.012.880f

Способ изготовления статора одновинтового насоса

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении одновинтовых насосов. Способ изготовления статора одновинтового насоса включает запрессовку эластомера в полость между обоймой, на внутреннюю поверхность которой нанесен склеивающий состав, и установленным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002500513
Дата охранного документа: 10.12.2013
20.03.2014
№216.012.ab9d

Пресс-форма для изготовления статора одновинтового насоса

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении одновинтовых насосов. Пресс-форма для изготовления статора одновинтового насоса состоит из металлического остова и запрессованного в него эластомера с внутренней винтовой поверхностью, а также включает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002509648
Дата охранного документа: 20.03.2014
20.05.2014
№216.012.c3a5

Способ сборки формующего блока пресс-формы для изготовления подвижного соединения

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к технологии изготовления подвижных соединений в пресс-форме, и может быть ис- пользовано при изготовлении армированных амортизаторов и резинометал- лических элементов. Способ сборки формующего блока пресс-формы для из- готовления...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515844
Дата охранного документа: 20.05.2014
20.05.2014
№216.012.c49f

Статор одновинтового насоса

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при разработке и изготовлении статора одновинтовых насосов. Статор одновинтового насоса содержит металлический остов 1 и запрессованную в него эластичную обкладку 2 с винтовым каналом 3. Внутренняя поверхность 4 остова 1 у...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002516094
Дата охранного документа: 20.05.2014
27.05.2014
№216.012.ca1e

Пресс-форма для изготовления армированных резинотехнических изделий

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к технологии изготовления подвижных соединений в пресс-форме, и может быть ис- пользовано при изготовлении армированных амортизаторов и резинометал- лических элементов. Пресс-форма для изготовления армированных резино- технических...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002517508
Дата охранного документа: 27.05.2014
10.01.2015
№216.013.1814

Способ получения образцов при изготовлении подвижного соединения

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к технологии изготовления армированных резинотехнических изделий путем вулканизации в пресс-форме, и может быть применено для изготовления эластичных опорных шарниров (ЭОШ) сопловых блоков ракетных двигателей на твердом топливе (РДТТ)....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002537592
Дата охранного документа: 10.01.2015
10.01.2015
№216.013.181d

Способ изготовления фильтров

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к технологии изготовления изделий в пресс-форме, и может быть применено для изготовления фильтров, например маслосистем газотурбинных установок. Способ изготовления фильтров включает размещение металлической сетки между кольцами из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002537601
Дата охранного документа: 10.01.2015
10.01.2015
№216.013.1820

Способ изготовления фильтра

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к технологии изготовления изделий из полимерных материалов, и может быть применено для изготовления фильтров, например, маслосистем газотурбинных установок. Способ изготовления фильтра включает размещение металлической сетки между...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002537604
Дата охранного документа: 10.01.2015
+ добавить свой РИД