×
29.12.2017
217.015.f4bb

Оболочка из композиционного материала и способ изготовления оболочки из композиционного материала

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002637596
Дата охранного документа
05.12.2017
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Группа изобретений относится к области машиностроения и может быть использована в конструкциях газовых, нефтяных и всех подобных трубопроводов с использованием труб из композиционных материалов, в частности стеклопластиковых, а также в системах вооружений, например транспортно-пусковых контейнерах или трубах ракетно-артиллерийских комплексов. Оболочка, получаемая методом косослойно продольно-поперечной намотки, содержит два семейства армирующего материала, развернутых относительно образующей оболочки под разными по абсолютной величине углами. Способ получения оболочки заключается в смещении ленты из продольного и поперечного армирующего материала относительно центрального сечения вертлюга при ее намотке на оправку. Технический результат – расширение области применения оболочек. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Группа изобретений относится к области машиностроения и может быть использована в конструкциях газовых, нефтяных и всех подобных трубопроводов с использованием труб из композиционных материалов, в частности стеклопластиковых, а также в системах вооружений, например транспортно-пусковых контейнерах или трубах ракетно-артиллерийских комплексов.

Рассматривается конструкция цилиндрических оболочек или труб из композиционных материалов, выполненных намоткой на оправку пропитанного связующим однонаправленного армирующего материала.

Одним из видов таких оболочек являются оболочки, изготовленные косослойно продольно-поперечной намоткой (КППН), в которых армирующий материал расположен лентой в виде продольных по ленте жгутов, ориентированных в оболочке в кольцевом направлении, оплетенных нитями, ориентированных в оболочке в осевом направлении.

Известна силовая оболочка радиопрозрачного корпуса высокого давления из стеклобазальтопластика для устройств электромагнитного каротажа скважин (патент РФ 2586227 С2, МПК F17C 1/16 (2006.01), опубл. 10.06.2016, бюл. №16). Силовая оболочка изготовлена косослойно продольно-поперечной намоткой стеклобазальтоволокна на оправку, при этом поперечная укладка, т.е. по кольцу по отношению к оси оправки, выполнена базальтовым волокном, пропитанным компаундом на основе эпоксидной смолы, а продольная укладка, т.е. параллельно оси оправки, выполнена стеклонитью, которая оплетает базальтовое волокно.

Известна труба из композиционных материалов и способ ее производства (заявка на изобретение 2001134004, МПК F16L 9/12 (2000/01), дата публикации заявки: 10.08.2003). Труба из конструкционных материалов выполнена из армирующих материалов в виде чередующихся монослоев с поперечной продольной укладкой армирующего материала, пропитанного, например, термореактивным связующим, при этом в продольном направлении армирующий материал уложен зигзагом, вершины каждой петли зигзага зафиксированы прижимными стеклонитями, образуя косослойную продольно-поперечную структуру, при которой продольно и поперечно уложенный армирующий материал образует слоистую структуру,

Силовая оболочка из композиционных материалов по патенту RU 2586227, изготовленная методом КППН, является наиболее близкой к заявляемой по технической сущности и достигаемому результату и выбрана в качестве ближайшего аналога (прототипа).

Известен способ изготовления стеклопластикового изделия (патент RU 2236716 С1, МПК Н01В 19/00 (2000.01), опубл. 20.09.2004, бюл. №26), заключающийся в намотке стекловолокна на оправку с помощью укладчика косослойно продольно-поперечным способом, при котором часть стекловолокна поступает на оправку через пропиточный узел и наматывается на нее по кольцу, т.е. в поперечном направлении по отношению к оси оправки при ее вращении, а часть стекловолокна поступает с вращающегося укладчика (вертлюга) на стекловолокно, идущее из пропиточного узла на оправку, и оплетает его параллельно оси оправки.

Метод косослойной продольно-поперечной намотки, при котором на вращающуюся оправку укладывается лента из пропитанного связующим непрерывного армирующего материала в виде жгутов, располагающихся в кольцевом направлении, и продольных нитей, охватывающих жгуты ленты с образованием двух семейств нитей, развернутых в разные стороны от образующей оболочки, с образованием непрерывных спиралей, является наиболее распространенным способом изготовления труб из композиционных материалов (Буланов И.М., Воробей В.В. Технология ракетных и аэрокосмических конструкций из композиционных материалов: Учеб. для вузов. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 1998. 516 с., ил. - С. 185-186).

Способ изготовления оболочки из композиционных материалов по патенту RU 2236716 является наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату и выбран в качестве ближайшего аналога (прототипа).

Используемый в названии метода термин «продольно» несколько условен, так как нити, оплетая движущуюся с постоянной скоростью ленту, располагаются под некоторыми, симметричными относительно поперечного сечения, ленты углами и соответственно в оболочке под симметричными углами к образующей.

Симметричность (равенство по абсолютной величине) углов отклонения нитей в одну и другую стороны от поперечного сечения ленты и соответственно от образующей в оболочке получается автоматически, так как лента стандартно проходит сквозь вертлюг в его диаметральном сечении, а ее продольная ось совмещена с центром вращения вертлюга. В результате в оболочке образуется два семейства нитей: одно с отклонением от образующей на угол +ϕ, другое с отклонением от образующей на угол -ϕ, при этом количество нитей в одном семействе равно количеству нитей во втором семействе.

Такой способ обеспечивает стандартное осесимметричное расположение армирующего материала в оболочке, при котором она деформируется осесимметрично при действии осесимметричных нагрузок, например внутреннего давления или осевой силы.

Целью заявляемой группы изобретений является создание оболочки (трубы), в которой торцы разворачиваются (закручиваются) один относительно другого при действии осесимметричной нагрузки, например внутреннего давления или осевой силы. Техническая и эксплуатационная эффективность подобной конструкции поясняется двумя, но не единственными, примерами.

1. Труба для перекачки жидких или газообразных сред с резьбовыми соединительными законцовками. Известно, что все соединения под нагрузками ослабевают («расходятся»). При использовании труб, скручивающихся под давлением, соединение будет дополнительно затягиваться при действии рабочего давления, т.е. в процессе эксплуатации.

2. Пусковая труба, из которой производится выстрел снаряда, гранаты, ракеты и т.д. Для осевой стабилизации выбрасываемого устройства - придания ему вращательного движения - пусковые установки снабжаются всевозможными направляющими: канавками, ребрами и т.д., наподобие винтовой нарезки в стволе стрелкового оружия. При использовании труб с закруткой в момент выстрела - взрывного внутреннего давления - в трубе образуется крутящий импульс в окружном направлении, который придаст вращательное движение снаряду при старте.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание простой и технологичной конструкции оболочки, в которой бы при действии осесимметричных нагрузок, в частности внутреннего давления, один торец разворачивался (скручивался) относительно другого торца на некоторый угол при повышенной надежности в эксплуатации и простоте изготовления.

Техническим результатом от использования группы изобретений, связанных настолько, что образуют единый изобретательский замысел, является достижение дополнительных эксплуатационных качеств при сохранении, а в некоторых случаях и повышении надежности и технологичности, что обеспечивает расширение области применимости оболочек из композиционных материалов с новыми эксплуатационными характеристиками.

Техническая задача решается, а технический результат достигается тем, что:

- в оболочке из композиционного материала, выполненной методом намотки на оправку ленты из пропитанного связующим непрерывного армирующего материала в виде жгутов, расположенных в кольцевом направлении, и продольных нитей, охватывающих жгуты ленты с образованием двух семейств нитей, развернутых в разные стороны от образующей оболочки, с образованием непрерывных спиралей, согласно изобретению угол расположения продольных нитей к образующей оболочки одного семейства отличается по абсолютной величине от аналогичного угла расположения нитей другого семейства;

- в способе изготовления оболочки из композиционного материала, заключающемся в намотке на оправку ленты из кольцевых жгутов, обматываемых при прохождении сквозь вращающийся вертлюг поперечными нитями, располагающимися под углом к образующей оболочки, согласно изобретению лента смещена относительно диаметрального сечения вертлюга, при этом угол расположения продольных нитей в оболочке связан со смещением ленты относительно диаметрального сечения вертлюга соотношением:

- для одного семейства нитей

;

- для второго семейства нитей

:

где: R - радиус оправки;

nопр - количество оборотов оправки в единицу времени;

h - величина смещения ленты относительно диаметрального сечения вертлюга;

rверт - внутренний радиус вертлюга;

δ - ширина наматываемой ленты;

nверт - количество оборотов вертлюга в единицу времени;

ϕ1, ϕ2 - угол наклона первого и второго семейства нитей к образующей оболочки соответственно.

Армирующий материал, расположенный по спирали одним семейством с отклонением в одну сторону от образующей оболочки, при действии осевой растягивающей силы, а при внутреннем давлении возникает и осевая растягивающая сила, будет стремиться выпрямиться, что приведет к закручиванию (развороту) одного торца оболочки относительно другого. Для исключения подобного эффекта стандартно все спиральные намотки, а КППН является частным случаем спиральной намотки, выполняются с симметричным относительно образующей расположением армирующего материала, при котором закручивающее усилие одного семейства уравновешивается закручивающим усилием другого семейства.

В предлагаемом решении одно семейство располагается под углом, отличным от угла расположения другого семейства. В этом случае закручивающие усилия в двух семействах будут разными и появится некоторое результирующее усилие, равное алгебраической сумме двух действующих, которое приведет к закручиванию одного торца относительно другого. Величину закрутки можно регулировать величиной различия углов укладки двух семейств армирующего материала.

Отличительными от прототипа признаками оболочки из композиционных материалов являются следующие:

- угол расположения продольных нитей к образующей оболочки одного семейства отличается от аналогичного угла расположения нитей другого семейства.

Отличительными от прототипа признаками способа изготовления оболочки из композиционных материалов являются следующие:

- лента смещена относительно диаметрального сечения вертлюга, при этом угол расположения продольных нитей в оболочке связан со смещением ленты относительно диаметрального сечения вертлюга соотношением:

- для одного семейства нитей

;

- для второго семейства нитей

:

где: R - радиус оправки;

nопр - количество оборотов оправки в единицу времени;

h - величина смещения ленты относительно диаметрального сечения вертлюга;

rверт - внутренний радиус вертлюга;

δ - ширина наматываемой ленты;

nверт - количество оборотов вертлюга в единицу времени;

ϕ1, ϕ2 - угол наклона первого и второго семейства нитей к образующей оболочки соответственно.

Указанные отличительные признаки заявляемой группы изобретений, каждый в отдельности и все вместе, направлены на достижение заявленного результата и являются существенными. В предшествующем уровне техники представленная в формуле изобретения совокупность известных и отличительных признаков неизвестна, и, следовательно, изобретение соответствует критерию «новизна».

Группа изобретений поясняется описанием конкретного, но не ограничивающего его примера реализации и прилагаемым чертежом.

На фиг. 1 представлена схема изготовления оболочек косослойно продольно-поперечным способом намотки и оболочка на оправке с расположенными в ней армирующим материалом.

Оболочка из композиционного материала 1 выполнена методом намотки на оправку 2 проходящей сквозь вертлюг 3 ленты 4 из пропитанного связующим непрерывного армирующего материала в виде жгутов 5, расположенных в кольцевом направлении, и продольных нитей, охватывающих жгуты 5 ленты с образованием двух семейств нитей 6 и 7, развернутых в разные стороны от поперечного сечения ленты и образующей оболочки - углы ϕ1 и ϕ2.

Конструкция оболочки и способ ее изготовления с использованием предложенных технических решений промышленно осуществимы с использованием известных средств и методов и обеспечивают реализацию указанного назначения.

Экспериментальная проверка подтвердила заявляемые эксплуатационные качества и надежность предложенной конструкции.


Оболочка из композиционного материала и способ изготовления оболочки из композиционного материала
Оболочка из композиционного материала и способ изготовления оболочки из композиционного материала
Оболочка из композиционного материала и способ изготовления оболочки из композиционного материала
Оболочка из композиционного материала и способ изготовления оболочки из композиционного материала
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 36.
10.02.2014
№216.012.9f4c

Неразъемное соединение

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в конструкциях трубопроводов с использованием труб из композиционных материалов, в частности, стеклопластиковых. Неразъемное соединение содержит трубу из композиционных материалов и металлическую стыковочную деталь,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002506488
Дата охранного документа: 10.02.2014
10.05.2014
№216.012.c04f

Армированная оболочка для внутреннего давления из слоистого композиционного материала

Оболочка может быть использована в конструкциях аккумуляторов и всех подобных емкостей. Оболочка выполнена в виде двух секций 1 и 2 с цилиндрическими участками 3 и 4 и торцевыми выпуклыми днищами 5 и 6 с образованием на цилиндрической части каждой кольцевого торца 13, 14, у которых с наружной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002514980
Дата охранного документа: 10.05.2014
27.08.2014
№216.012.eefc

Оболочка из композиционных материалов для высокого внутреннего давления

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к замкнутым оболочкам высокого давления. В оболочке из композиционных материалов для высокого внутреннего давления, содержащей цилиндрическую часть 1 и выпуклые днища, образованной комбинацией слоев кольцевых 4, на цилиндрической...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002526999
Дата охранного документа: 27.08.2014
20.10.2014
№216.012.fee4

Оболочка из композиционных материалов

Оболочка из композиционных материалов предназначена для использования в конструкциях авиационной, ракетной и космической техники. Между двумя обечайками 1 и 2 оболочки слой пенопласта выполнен в виде краеугольных частей 3 с образованием пересекающихся каналов, в которых расположена...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002531108
Дата охранного документа: 20.10.2014
20.11.2014
№216.013.0891

Корпус ракетного двигателя твердого топлива из композиционных материалов

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в конструкциях корпусов ракетных двигателей твердого топлива из композиционных материалов. Корпус ракетного двигателя содержит силовую оболочку с фланцами, расположенными в полюсных отверстиях днищ, облицованную изнутри...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002533594
Дата охранного документа: 20.11.2014
20.08.2015
№216.013.720e

Оболочка из композиционных материалов

Изобретение относится к области машиностроения для использования в конструкциях авиационной, ракетной и космической техники и касается оболочки из композиционных материалов. Между двумя обечайками оболочки расположены части слоя пенопласта, разделенные ребрами. В локальной зоне расположен...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002560768
Дата охранного документа: 20.08.2015
10.10.2015
№216.013.8072

Корпус для высокого давления из композиционных материалов

Изобретение относится к корпусам для высокого давления из композиционных материалов, используемых, в частности, в двигательных установках, а также может быть использовано во всех конструкциях машиностроительных и химических отраслей с корпусами для газовых и жидких сред. Корпус для высокого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002564479
Дата охранного документа: 10.10.2015
10.10.2015
№216.013.8074

Корпус для высокого давления из композиционных материалов

Изобретение относится к корпусам для высокого давления из композиционных материалов, используемых, в частности, в двигательных установках, а также может быть использовано во всех конструкциях машиностроительной и химических отраслей, где используются корпусы для газовых и жидких сред. Корпус...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002564481
Дата охранного документа: 10.10.2015
10.11.2015
№216.013.8d1f

Антенный обтекатель из слоистого стеклопластика

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в конструкциях защитных устройств для различных антенн. Предложенный антенный обтекатель состоит из набора слоев высокопрочного стеклопластика, выполненных в виде отдельных секторов. Слои стеклопластика изготовлены на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002567734
Дата охранного документа: 10.11.2015
13.01.2017
№217.015.7d86

Рессора из композиционных материалов

Изобретение относится к машиностроению, а именно к листовым рессорам автотранспортных средств. Рессора из композиционных материалов содержит блок листов последовательно увеличивающейся длины и выступающих в обе стороны от внутренней опорной части. Блок выполнен в виде сплошной балки переменной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002600970
Дата охранного документа: 27.10.2016
Показаны записи 1-10 из 23.
10.02.2014
№216.012.9f4c

Неразъемное соединение

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в конструкциях трубопроводов с использованием труб из композиционных материалов, в частности, стеклопластиковых. Неразъемное соединение содержит трубу из композиционных материалов и металлическую стыковочную деталь,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002506488
Дата охранного документа: 10.02.2014
10.05.2014
№216.012.c04f

Армированная оболочка для внутреннего давления из слоистого композиционного материала

Оболочка может быть использована в конструкциях аккумуляторов и всех подобных емкостей. Оболочка выполнена в виде двух секций 1 и 2 с цилиндрическими участками 3 и 4 и торцевыми выпуклыми днищами 5 и 6 с образованием на цилиндрической части каждой кольцевого торца 13, 14, у которых с наружной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002514980
Дата охранного документа: 10.05.2014
27.08.2014
№216.012.eefc

Оболочка из композиционных материалов для высокого внутреннего давления

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к замкнутым оболочкам высокого давления. В оболочке из композиционных материалов для высокого внутреннего давления, содержащей цилиндрическую часть 1 и выпуклые днища, образованной комбинацией слоев кольцевых 4, на цилиндрической...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002526999
Дата охранного документа: 27.08.2014
20.10.2014
№216.012.fee4

Оболочка из композиционных материалов

Оболочка из композиционных материалов предназначена для использования в конструкциях авиационной, ракетной и космической техники. Между двумя обечайками 1 и 2 оболочки слой пенопласта выполнен в виде краеугольных частей 3 с образованием пересекающихся каналов, в которых расположена...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002531108
Дата охранного документа: 20.10.2014
20.11.2014
№216.013.0891

Корпус ракетного двигателя твердого топлива из композиционных материалов

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в конструкциях корпусов ракетных двигателей твердого топлива из композиционных материалов. Корпус ракетного двигателя содержит силовую оболочку с фланцами, расположенными в полюсных отверстиях днищ, облицованную изнутри...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002533594
Дата охранного документа: 20.11.2014
20.08.2015
№216.013.720e

Оболочка из композиционных материалов

Изобретение относится к области машиностроения для использования в конструкциях авиационной, ракетной и космической техники и касается оболочки из композиционных материалов. Между двумя обечайками оболочки расположены части слоя пенопласта, разделенные ребрами. В локальной зоне расположен...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002560768
Дата охранного документа: 20.08.2015
10.10.2015
№216.013.8072

Корпус для высокого давления из композиционных материалов

Изобретение относится к корпусам для высокого давления из композиционных материалов, используемых, в частности, в двигательных установках, а также может быть использовано во всех конструкциях машиностроительных и химических отраслей с корпусами для газовых и жидких сред. Корпус для высокого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002564479
Дата охранного документа: 10.10.2015
10.10.2015
№216.013.8074

Корпус для высокого давления из композиционных материалов

Изобретение относится к корпусам для высокого давления из композиционных материалов, используемых, в частности, в двигательных установках, а также может быть использовано во всех конструкциях машиностроительной и химических отраслей, где используются корпусы для газовых и жидких сред. Корпус...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002564481
Дата охранного документа: 10.10.2015
10.11.2015
№216.013.8d1f

Антенный обтекатель из слоистого стеклопластика

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в конструкциях защитных устройств для различных антенн. Предложенный антенный обтекатель состоит из набора слоев высокопрочного стеклопластика, выполненных в виде отдельных секторов. Слои стеклопластика изготовлены на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002567734
Дата охранного документа: 10.11.2015
13.01.2017
№217.015.7d86

Рессора из композиционных материалов

Изобретение относится к машиностроению, а именно к листовым рессорам автотранспортных средств. Рессора из композиционных материалов содержит блок листов последовательно увеличивающейся длины и выступающих в обе стороны от внутренней опорной части. Блок выполнен в виде сплошной балки переменной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002600970
Дата охранного документа: 27.10.2016
+ добавить свой РИД