×
20.02.2019
219.016.bca3

СЛОИСТАЯ ОБШИВКА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к машиностроению и касается создания конструкций из композитных материалов высокоточных изделий космического и наземного назначения, например конических головных обтекателей ракет-носителей, переходных отсеков, кольцевых платформ. Слоистая обшивка выполнена из слоев волокнистого материала, пропитанного полимерным связующим. Каждый слой ее представляет собой развертку или часть развертки конуса в виде сектора кольца или кругового сектора с центральным углом β. В качестве однонаправленный волокнистого материала использован однонаправленный волокнистый материал, пропитанный полимерным связующим. Центральный угол β сектора кольца или кругового сектора составляет 12÷360 градусов. Каждый из слоев обшивки состоит из уложенных встык друг к другу секторов с одинаковым центральным углом γ, составляющим 1÷30 градусов. В каждом секторе одного слоя волокна однонаправленного волокнистого материала расположены под одинаковым для этого слоя углом ϕ к центральной оси сектора, равным 0÷±90 градусов. Стыки секторов каждого последующего слоя смещены относительно стыков секторов предыдущего слоя на угол δ, составляющий часть центрального угла сектора γ. Технический результат реализации изобретения заключается в создании обшивки со стабильными физико-механическими свойствами. 3 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к конструкциям из композиционных материалов и может быть использовано при производстве высокоточных изделий космического и наземного назначения, например, конических частей головных обтекателей ракет-носителей, переходных отсеков, кольцевых платформ.

К слоистым обшивкам трехслойных оболочек головных обтекателей ракет-носителей предъявляются повышенные требования по стабильности физико-механических свойств и минимальному разбросу физико-механических свойств обшивок в каждом из произвольно выбранных направлений в любой точке обшивки.

Известна конструкция обшивки обтекателя, изготовленная в виде плоской развертки конуса, состоящая из нескольких слоев однонаправленного полимерного композиционного материала. Также известна конструкция обтекателя, изготовленная на конической оправке путем последовательной укладки слоев однонаправленного полимерного композиционного материала в виде разверток конуса (Применение конструкционных пластмасс в производстве летательных аппаратов; под редакцией Абибова А.Л., М., Машиностроение, 1971, с.69, с.76). Недостатком указанных конструкций является разброс физико-механических свойств обшивки обтекателя в каждом из произвольно выбранных направлений в любой точке обшивки вследствие различного направления армирующих волокон в слоях.

Ближайшим аналогом, выбранным в качестве прототипа, является конструкция обшивки конического обтекателя представляющая собой развертку конуса в виде сектора кольца с центральным углом β около 30°, изготовленная из слоев полимерного композиционного материала. Волокна каждого слоя направлены под определенным углом ϕn к центральной оси сектора, где n - номер слоя в обшивке. При этом, если угол укладки волокон n-го слоя на одном крае сектора составляет ϕn, то на другом крае сектора он составит ϕn+β, или при базировании от центральной оси сектора ϕn: на одном крае сектора угол укладки волокон слоя составит ϕn-β/2, на другом ϕn+β/2, т.е. направление укладки слоев в каждом секторе изменяется на угол β. Например, если на центральной оси сектора угол укладки волокон ϕn n-го слоя составляет +30°, то на одном крае сектора он будет равен 0°, на другом крае 60° (Применение конструкционных пластмасс в производстве летательных аппаратов; под редакцией Абибова А.Л., М., Машиностроение, 1971, с.75).

Эта конструкция не обеспечивает требования по выполнению задаваемых физико-механических свойств в каждом из произвольно выбранных направлений в любой точке обшивки из-за отклонений направления армирования в слоях.

Задачей является получение слоистой обшивки с заданными физико-механическими свойствами и с минимальным разбросом физико-механических свойств в каждом из произвольно выбранных направлений в любой точке обшивки.

Для решения задачи в слоистой обшивке, выполненной из n слоев волокнистого материала, пропитанного полимерным связующим, каждый слой которой представляет собой развертку или часть развертки конуса в виде сектора кольца или кругового сектора с центральным углом β, согласно предлагаемому изобретению в качестве волокнистого материала использован однонаправленный волокнистый материал, пропитанный полимерным связующим, центральный угол сектора кольца или кругового сектора β составляет 12÷360°, каждый из слоев обшивки состоит из уложенных встык друг к другу секторов с одинаковым центральным углом γ=1÷30°, причем в каждом секторе одного слоя волокна однонаправленного волокнистого материала расположены под одинаковым для этого слоя углом ϕn=0÷±90° к центральной оси сектора, а стыки секторов каждого последующего слоя смещены относительно стыков секторов предыдущего слоя на угол δ, составляющий часть центрального угла сектора γ.

Центральный угол развертки конуса β определяется геометрией изделия. Углы ϕn рассчитываются исходя из требуемых физико-механических характеристик обшивки. Центральный угол сектора γ и соответственно количество секторов m определяются исходя из требований к разбросу физико-механических свойств обшивки в каждом из произвольно выбранных направлений в любой точке обшивки.

Угол смещения стыков секторов δ обеспечивает сдвижку стыков секторов каждого последующего слоя по отношению к предыдущему и определяется из условия технологичности изготовления изделия при возможном минимальном количестве расположений стыков секторов в отдельных слоях обшивки один над другим. При этом угол смещения стыков секторов δ может быть как одинаковым для всех слоев обшивки, так и различным в каждом слое - δn.

Например, для обшивки в виде развертки конуса в виде сектора кольца с центральным углом β=60°, при количестве секторов m=5, центральный угол сектора γ=12°, при этом при ориентации волокон относительно центральной оси сектора отклонения углов ориентации волокон на краях секторов от заданных составит γ/2=6°.

При более жестких требованиях к разбросу физико-механических свойств обшивки количество секторов увеличивается. И, если обшивка состоит из 4 слоев, для того чтобы стыки секторов в слоях не располагались один над другим, угол смещения секторов δ должен составлять 3°.

Уменьшение угла смещения секторов δ приводит к уменьшению количества возможных расположений стыков секторов в слоях обшивки друг над другом.

Ориентация направления волокон однонаправленного материала может производиться относительно одной из сторон сектора. При этом производится пересчет угла ориентации χnn-γ/2 или χnn+γ/2 в зависимости от выбранной для ориентации стороны сектора.

В качестве материала для слоистой обшивки может быть использованы углеродные, стеклянные, арамидные волокна или их комбинации в виде ленточного или жгутового однонаправленного волокнистого материала, пропитанного полимерным связующим.

Изготовление обшивки производится следующим образом: на однонаправленный волокнистый материал, пропитанный полимерным связующим, накладывается шаблон, имеющий форму сектора с центральным углом сектора γ. Производится ориентация направления волокон однонаправленного материала к центральной оси шаблона под заданным для первого слоя углом ϕ1. Вырезанные сектора слоя 1 укладываются встык один к другому на оснастку до заполнения развертки конуса. Для второго слоя производится ориентация направления волокон однонаправленного материала к центральной оси шаблона под заданным для второго слоя углом ϕ2.

Второй слой начинается с укладки на первый слой первого сектора второго слоя со смещением одной из сторон на угол δ, составляющий часть центрального угла сектора γ. К нему встык укладываются вырезанные сектора слоя 2 до заполнения развертки конуса. И так далее до укладки всех слоев обшивки. Выложенный таким образом пакет слоев формуется по заданному режиму. В результате получается слоистая обшивка с заданными физико-механическими свойствами и с минимальным разбросом физико-механических свойств в каждом из произвольно выбранных направлений в любой точке обшивки.

Слоистая обшивка также может изготавливаться в виде конуса или его части. При этом выкладка слоев обшивки и ее формование производится на конической оснастке с углом полураствора α=2÷90°.

Предлагаемые слоистые обшивки можно использовать в трехслойных оболочках, содержащих внутреннюю и наружную обшивки и соединенный с ними средний слой из любого другого материала, отличного от материала обшивок. При этом обшивки могут изготавливаться как отдельно, с последующей склейкой со средним слоем, так и с одновременной склейкой со средним слоем.

Функционирование слоистой обшивки заключается в одновременном подключении к работе всех слоев слоистой обшивки, что обеспечивает получение технического результата.

На фиг.1 представлен общий вид обшивки конического обтекателя и развертка обшивки.

На фиг.2 представлена трехслойная оболочка, представляющая собой половину развертки конуса и содержащая внутреннюю 1, наружную обшивки 2 и соединенный с ними средний слой 3 из алюминиевого сотового заполнителя и трехслойный полуконус со слоистыми обшивками и алюминиевым сотовым заполнителем.

На фиг.3 представлена секторная схема укладки слоев и смещение секторов в слоях слоистой обшивки с одинаковым для всех слоев обшивки углом смещения стыков секторов δ.

Изготавливались слоистые обшивки, представляющие собой развертки конуса в виде:

1) - сектора кольца с центральным углом β=12°;

- центральный угол сектора γ=1°;

- количество слоев 4;

- угол смещения последующего слоя δ=0,25°;

- углы укладки волокон в слоях: ϕ1=30°, ϕ2=-30°, ϕ3=-30°, ϕ4=30°;

2) - сектора кольца с центральным углом β=90°;

- центральный угол сектора γ=18°;

- количество слоев 5;

- угол смещения последующего слоя δ=4,5°;

- углы укладки волокон в слоях: ϕ1=60°, ϕ2=-60°, ϕ3=0°, ϕ4=-60°, ϕ5=60°;

3) - круг (центральный угол β=360°);

- центральный угол сектора γ=30°;

- количество слоев 7;

- угол смещения последующего слоя δ=5°;

- углы укладки волокон в слоях: ϕ1=20°, ϕ2=-20°, ϕ3=0°, ϕ4=90°, ϕ5=0°, ϕ6=-20°, ϕ7=20°.

Материал обшивок - КМУ-4Л на основе: наполнитель - лента углеродная ЛУ-П/0.1А ГОСТ 28006-88, связующее - ЭНФБ (раствор эпоксидных и фенолформальдегидных смол в спирто-ацетоновой смеси) ТУ 1-596-36-82.

Проводились испытания по ГОСТ 25.601-88 образцов, вырезанных из различных зон обшивок в радиальном и кольцевом направлениях на испытательной машине ZWIC 1464.

Отклонения физико-механических свойств от расчетных в радиальном и кольцевом направлениях для обшивок 1, 2, 3 составили:

1) Ex≈0,2%, Еу≈0,1%;

2) Еx≈3%, Еу≈1,4%;

3) Ех≈4,3%, Еу≈3,8%,

где Ex - модуль упругости материала в радиальном направлении,

Еу - модуль упругости материала в кольцевом направлении.

Реализация предложенного технического решения позволяет получить высокоточные изделия космического и наземного применения с повышенными требованиями по стабильности физико-механических свойств и минимальному разбросу физико-механических свойств.

Слоистаяобшивка,выполненнаяизслоевволокнистогоматериала,пропитанногополимернымсвязующим,каждыйслойкоторойпредставляетсобойразверткуиличастьразверткиконусаввидесекторакольцаиликруговогосекторасцентральнымугломβ,отличающаясятем,чтовкачествеволокнистогоматериалаиспользованоднонаправленныйволокнистыйматериал,пропитанныйполимернымсвязующим,центральныйуголβсекторакольцаиликруговогосекторасоставляет12÷360°,каждыйизслоевобшивкисостоитизуложенныхвстыкдругкдругусекторовсодинаковымцентральнымугломγ,составляющим1÷30°,причемвкаждомсектореодногослояволокнаоднонаправленноговолокнистогоматериаларасположеныпододинаковымдляэтогослояугломϕкцентральнойосисектора,равным0÷±90°,астыкисекторовкаждогопоследующегослоясмещеныотносительностыковсекторовпредыдущегослоянауголδ,составляющийчастьцентральногоугласектораγ.
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 49.
20.02.2019
№219.016.bcbf

Способ изготовления толстостенных слоистых изделий из полимерных композиционных материалов

Изобретение предназначено для формирования толстостенных изделий из полимерных композиционных материалов (ПКМ) и может быть использовано для формирования конструкций панельного типа, например панелей крыла, строительных и других панелей. Техническим результатом данного изобретения является...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002286253
Дата охранного документа: 27.10.2006
20.02.2019
№219.016.bffc

Способ изготовления изделий из корундовой керамики

Изобретение относится к способу получения алюмооксидной керамики с повышенной прочностью, твердостью, предназначенной для длительной эксплуатации в условиях механических напряжений, истирающих нагрузок, воздействия агрессивных сред. Техническим результатом изобретения является повышение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002379257
Дата охранного документа: 20.01.2010
20.02.2019
№219.016.c084

Слоистый профиль

Изобретение может быть использовано при производстве стержневых и подкрепляющих элементов для высокоточных изделий космического и наземного применения. Слоистый профиль, содержащий выполненные из волокнистого материала, пропитанного полимерным связующим, внутренний и наружный слои и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002305216
Дата охранного документа: 27.08.2007
20.02.2019
№219.016.c350

Способ изготовления звукопоглощающей конструкции

Изобретение относится к авиационной промышленности и касается способа изготовления звукопоглощающей конструкции. Очищают и обезжиривают поверхности каждого слоя конструкции, подлежащие склеиванию. Наносят на оба торца двух сотовых панелей, имеющих множество торцевых ячеек, клей. Последовательно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002435669
Дата охранного документа: 10.12.2011
01.03.2019
№219.016.cb6f

Способ нанесения покрытий на крупногабаритные сложнопрофильные изделия с использованием многокомпонентного раствора жидких пленок и устройство для его осуществления

Изобретение относится к технике нанесения покрытий с использованием многокомпонентного раствора жидких пленок, а именно к способам и устройствам при модификации поверхности изделий из органического стекла. Изобретение может быть использовано в любой области машиностроения, в частности для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002393026
Дата охранного документа: 27.06.2010
01.03.2019
№219.016.cbdc

Формовой комплект для формования равнотолщинных крупногабаритных керамических изделий из водных шликеров

Изобретение относится к области формования. Формовой комплект для формования равнотолщинных крупногабаритных керамических изделий из водных шликеров содержит влагопоглощающую матрицу, перфорированный корпус, формующую модель, сердечник, узлы для их взаимной соосной установки и подпитки, а также...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002387537
Дата охранного документа: 27.04.2010
01.03.2019
№219.016.cd4a

Широкополосный обтекатель

Изобретение относится к антенно-фидерным устройствам, преимущественно к широкополосным антенным обтекателям. Задачей изобретения является снижение искажений, вносимых обтекателем, в поле падающей волны в рабочем диапазоне частот. В широкополосном обтекателе, содержащем стенку из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002364998
Дата охранного документа: 20.08.2009
08.03.2019
№219.016.d487

Электропечь для обжига керамических изделий

Изобретение относится к электропечам периодического действия для обжига керамических изделий. Технический результат - повышение производительности печи и повышение качества обжигаемых изделий. Электропечь содержит вертикальную футерованную нагревательную камеру, вдоль боковых стен которой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002259528
Дата охранного документа: 27.08.2005
08.03.2019
№219.016.d4c8

Композиционный материал на основе диоксида кремния

Изобретение относится к авиационной и машиностроительной промышленности и может быть использовано при создании деталей из конструкционных материалов, в частности антенных обтекателей ракет, работающих кратковременно при температуре до 900°С без изменения радиотехнических характеристик....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002318776
Дата охранного документа: 10.03.2008
15.03.2019
№219.016.e022

Сырьевая смесь для изготовления огнеупорных изделий

Изобретение относится к области производства огнеупоров и может быть использовано для изготовления керамических узлов высокотемпературных агрегатов, огнеприпасов, работающих при температурах до 1800С. Сырьевая смесь для изготовления огнеупорных изделий, включающая электрокорунд фракции менее...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002267469
Дата охранного документа: 10.01.2006
Показаны записи 1-10 из 13.
11.03.2019
№219.016.de66

Разгонный блок

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано в разгонных блоках ракет-носителей. Согласно изобретению разгонный блок содержит две соосные ступени. Вторая ступень имеет приборный отсек и маршевый двигатель, который является общим для обеих ступеней. Она размещена во...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02156723
Дата охранного документа: 27.09.2000
29.03.2019
№219.016.f0b2

Ракета космического назначения (варианты)

Изобретения относятся к ракетной технике и могут быть использованы в конструкциях корпусов космических ракет-носителей (РН). Предложенная РН содержит стартовую (с хвостовым отсеком), маршевые и высотную ступени, а также орбитальный аппарат. Ступени и аппарат скреплены между собой соответственно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02210726
Дата охранного документа: 20.08.2003
29.03.2019
№219.016.f82b

Узел соединения ступеней разгонного блока

Изобретение относится к ракетной технике, а именно к конструкции разгонных блоков ракет-носителей. Согласно изобретению узел содержит цилиндрическую стыковочную оболочку, соединяющую ступени по соосной схеме, и замки, расположенные вдоль периметра оболочки. При этом на стыковочной оболочке с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02179942
Дата охранного документа: 27.02.2002
29.03.2019
№219.016.f8b1

Торовый бак

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано в топливной системе ракеты-носителя. Согласно изобретению бак содержит верхнюю и нижнюю герметичные топливные емкости. Обе емкости снабжены замковым узлом для стыковки (снизу) разгонного блока с носителем. Емкости выполнены с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02156722
Дата охранного документа: 27.09.2000
04.04.2019
№219.016.fd37

Многоступенчатая ракета

Изобретение относится к ракетной технике. Согласно изобретению ракета содержит ускорители ступеней носителя с промежуточной проставкой между ними. Нижняя часть ускорителя последней ступени включает в себя топливный отсек с двигательной установкой. Эта часть закреплена посредством упругой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02153445
Дата охранного документа: 27.07.2000
29.04.2019
№219.017.4701

Система разделения

Изобретение относится к ракетно-космической технике и предназначено для крепления космического аппарата (КА) на ракете и отделения от нее после выведения. Предложенная система содержит ленточные соединительные узлы, каждый из которых снабжен релаксатором, стяжным болтом, соединительной и двумя...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02161111
Дата охранного документа: 27.12.2000
09.05.2019
№219.017.5104

Адаптер в виде сетчатой оболочки вращения из композиционных материалов

Изобретение относится к оболочечным конструкциям и может быть использовано в изделиях авиационной и ракетно-космической техники. Предлагаемый адаптер конической формы образован множеством пересекающихся спиральных и кольцевых ребер из слоев перекрещивающихся лент. Ленты снабжены...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02189907
Дата охранного документа: 27.09.2002
09.06.2019
№219.017.78ed

Система контроля технического состояния корпуса объекта

Изобретение относится к средствам контроля изделий на наличие трещин, негерметичности и может быть использовано, в частности, при диагностике топливных баков ракет и корпусов обитаемых отсеков космических аппаратов. Система контроля технического состояния корпуса объекта содержит блок датчиков...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02210065
Дата охранного документа: 10.08.2003
09.06.2019
№219.017.801e

Адаптер в виде сетчатой оболочки вращения из композиционных материалов

Изобретение относится к оболочечным конструкциям и может использоваться в обтекателях, корпусах и отсеках изделий авиационно-космической техники. Оболочка вращения конической или гиперболической формы содержит набор из спиральных и кольцевых ребер. Ребра выполнены из лент однонаправленных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02148496
Дата охранного документа: 10.05.2000
19.06.2019
№219.017.8c25

Способ выведения на орбиту полезной нагрузки многофункциональной ракетой-носителем комбинированной схемы с маршевыми жидкостными ракетными двигательными установками (жрду), многофункциональная ракета-носитель комбинированной схемы с маршевыми жрду и способ ее отработки

Изобретение относится к ракетно-космической технике и может найти применение при разработке транспортных систем, предназначенных для выведения на околоземную орбиту различных космических аппаратов. Согласно изобретению формируют ракету-носитель комбинированной схемы с нижним полиблочным пакетом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02161108
Дата охранного документа: 27.12.2000
+ добавить свой РИД