×
10.12.2015
216.013.96f0

БАЛЛОН ИЗ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002570260
Дата охранного документа
10.12.2015
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: 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 баллоне из композиционного материала днища с центральными полюсными отверстиями соединены оболочкой вращения, выполненной из перекрестных прямых нитей, которые образуют поверхность однополостного гиперболоида вращения, поверх ее намотаны кольцевые слои. Оболочка вращения может содержать армированные сферические участки сопряжения днищ и однополостного гиперболоида вращения, идентичные экваториальным участкам днищ. Расширяются технологические возможности. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к машиностроению, а именно к баллонам из композиционного материала (КМ), получаемым методом непрерывной намотки армирующей нити (ленты, жгута), и может быть использовано при создании твердотопливных двигателей ракет (РДТТ), в химическом машиностроении, а также в других отраслях промышленности.

Из технической и патентной литературы широко известны конструкции цельномотанных баллонов из КМ, содержащих два сфероподобных днища с полюсными отверстиями, соединенные между собой цилиндрической оболочкой (см. Росато Д.В., Грове К.С. Намотка стеклонитью. - М.: Машиностроение, 1969. С. 212, рис. 7.25).

В книге (Образцов И.Ф., Васильев В.В., Бунаков В.А. Оптимальное армирование оболочек вращения из композиционных материалов. - М.: Машиностроение, 1977. С. 51, рис. 2.5) показан баллон с центральными полюсными отверстиями, в котором цилиндрическая оболочка выполнена из спиральных и кольцевых слоев армирующего материала, что и днища (прототип).

В баллоне, выполненном путем плоскостной намотки (армирующая нить укладывается в плоскости, соединяющей диаметрально противоположные точки полюсных отверстий), цилиндрическая оболочка, соединяющая днища, также выполнена из спиральных и кольцевых слоев армирующего материала.

Для цилиндрической оболочки минимальной массы, имеющей достаточную прочность при действии внутреннего давления, толщины спиральных hc и кольцевых hk слоев определяются по известным формулам (см., например, Елпатьевский А.Н., Васильев В.В. Прочность цилиндрических оболочек из армирующих материалов. - М.: Машиностроение, 1972. С. 75):

где Р - величина расчетного внутреннего давления;

Ra - величина внутреннего радиуса оболочки;

σв - предел прочности армирующего материала в направлении армирования (вдоль нити);

φа - угол армирования спиральных слоев на экваторе днища.

Таким образом, толщина цилиндрической оболочки складывается из суммы толщины спиральных hc и кольцевых hk слоев:

Наружный диаметр баллона составляет

В условиях ограничения габаритов баллона при обеспечении наибольшего его внутреннего объема (что важно для корпуса РДТТ) толщина цилиндрической части баллона играет немаловажную роль. Поэтому уменьшение толщины оболочки, следовательно, и массы баллона является важной задачей в вопросе его массовой эффективности.

Технической задачей является снижение массы баллона и увеличение его внутреннего объема путем формоизменения его цилиндрической части.

Сущность изобретения заключается в том, что в баллоне из композиционного материала, содержащем образованные непрерывной намоткой слоев армирующей нити из одного материала сфероподобные днища с центральными полюсными отверстиями и оболочку вращения, расположенную между экваторами сфероподобных днищ и сопряженную с ними, оболочка вращения выполнена в виде участка поверхности однополостного гиперболоида вращения, а его сопряжение с экваториальными поверхностями сфероподобных днищ выполнено в виде участков сопряжения, при этом поверх участка поверхности однополостного гиперболоида вращения намотаны кольцевые слои армирующей нити.

Возможно выполнение поверхности участков сопряжения однополостного гиперболоида вращения с экваториальными поверхностями сфероподобных днищ сферическими.

Результат достигается тем, что между экваторами днищ в продольном направлении армирующий материал укладывается не по спиральной траектории, а по прямой линии, семейство таких линий образует однополостную гиперболическую оболочку вращения (см. Выгодский М.Я. Справочник по высшей математике. - М.: Наука, 1964. С. 208, рис. 192). Сопряжение сфероподобных поверхностей днищ и однополостной гиперболической поверхности осуществляется участками сферической поверхности. При непрерывной намотке баллона армирующей нитью сопрягаемые поверхности получаются автоматически на сфероподобных поверхностях оправки.

На фиг. 1 приведена предлагаемая конструкция баллона с разнополюсными днищами 1 и 2, с фланцами 3 и 4. Днища соединены между собой оболочкой, выполненной прямыми армирующими нитями 5, уложенными на однополостную гиперболическую поверхность вращения 6 с углом армирования φa2 (участок В).

Сопряжение гиперболического участка В с сфероподобными поверхностями днищ осуществляется участками А и С сферической поверхности, аналогичными экваториальной поверхности днищ. Для сферических участков А и С, как и для днищ, не требуется кольцевая арматура.

Поверх гиперболической оболочки намотаны кольцевые слои армирующего материала 7 на длине L1 меньшей длины L между экваторами днищ (фиг. 2). Для нее толщина спиральных слоев hc определяется по формуле (1), толщина кольцевых слоев hk определяется по формуле

где Р - величина расчетного внутреннего давления;

R - величина внутреннего радиуса оболочки;

σв - предел прочности армирующего материала в направлении армирования (вдоль нити).

Из формул (2) и (5) следует, что толщина кольцевых слоев гиперболической оболочки больше толщины кольцевых слоев цилиндрической оболочки, но так как длина L1 гиперболической оболочки меньше длины L укладки кольцевой арматуры цилиндрической оболочки, то масса требуемой кольцевой арматуры гиперболической оболочки не превышает массу кольцевой арматуры цилиндрической оболочки.

Масса продольной арматуры предлагаемой конструкции баллона меньше массы спиральной арматуры вследствие меньшей длины армирующей нити, уложенной между экваторами днищ. На фиг. 2 приведена плоскость укладки нитей спиральной (СА) и продольной (ПА) арматуры, а на фиг. 3 показаны траектории их укладки в плоскости (сечение А-А, фиг. 2), из которой видно, что нить продольной арматуры короче нити спиральной арматуры.

При одинаковом наружном диаметре D баллонов известной и предлагаемой конструкции, последний имеет внутренний объем не меньше объема первого вследствие большего радиуса внутренней поверхности днищ на величину, равной толщине кольцевых слоев, это видно из соотношений (3) и (4):

- для баллона известной конструкции

Ra=0,5·D-hc-hk;

- для баллона, приведенного на фиг. 1,

Ra=0,5·D-hc.При изготовлении баллона сначала подготавливают оправку, наружный профиль днищ, участков сопряжения и гиперболического участка которой выполняют согласно расчету, исходя из параметров баллона - величины внутреннего радиуса и угла армирования спиральных слоев на экваторах днищ, а также длины баллона. Затем проводят намотку продольных слоев на оправку, имеющую расчетные профили днищ, гиперболического участка и участков сопряжения. При этом расчетный профиль гиперболического участка выполняется так, что армирующие нити на этом участке являются прямыми линиями. Затем наматывают кольцевые слои на гиперболическом участке.

При намотке же баллона с цилиндрической оболочкой необходимо чередование спиральных и кольцевых слоев для обеспечения их надежного скрепления, иначе при нагружении баллона внутренним давлением произойдет отслоение спиральной арматуры от кольцевой. Процесс такой намотки удлиняется из-за необходимости частой смены программ намотки.

В баллоне предлагаемой конструкции кольцевая арматура расположена в кинематически устойчивой зоне, максимальный диаметр которой не превышает наружный диаметр днищ как в исходном, так и в деформированном состоянии, поэтому в нем нет необходимости чередования продольных и кольцевых слоев, что сокращает процесс намотки баллона.

Данное изобретение позволяет создать новые конструкции баллонов высокой массовой эффективности с небольшой трудоемкостью и сроком изготовления.


БАЛЛОН ИЗ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА
БАЛЛОН ИЗ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА
БАЛЛОН ИЗ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 77.
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
№216.013.96f3

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
10.04.2016
№216.015.3197

Способ изготовления сферической заглушки для сопла ракетного двигателя

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении заглушек для сопел ракетных двигателей на твердом топливе. При изготовлении сферической заглушки выкраивают круговые заготовки из пропитанной связующим стеклоткани, выкладывают из заготовок многослойный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002580460
Дата охранного документа: 10.04.2016
Показаны записи 1-10 из 45.
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
№216.013.96f3

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
10.04.2016
№216.015.3197

Способ изготовления сферической заглушки для сопла ракетного двигателя

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении заглушек для сопел ракетных двигателей на твердом топливе. При изготовлении сферической заглушки выкраивают круговые заготовки из пропитанной связующим стеклоткани, выкладывают из заготовок многослойный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002580460
Дата охранного документа: 10.04.2016
+ добавить свой РИД