Способ изготовления трубы из композиционного материала и труба, изготовленная этим способом

 

Использование: при изготовлении изделий из композиционных материалов, например, труб. Сущность изобретения: в способе изготовления трубы (Т) из композиционного материала осуществляют подачу тканой ленты (ТЛ) к оправке под заданным углом и намотку ее слоями на оправку. Для формирования внутреннего слоя Т используют ТЛ с уточными армирующими нитями (АН) с заданной несущей способностью. Подачу ТЛ осуществляют таким образом, что при намотке винтовые линии (ВЛ) укладки АН и нитей основы имеют противоположное направление с обеспечением заданного малого угла подъема ВЛ уточных АН, при этом шаг намотки ТЛ определяют из соотношения: t = πDsinα, где D - диаметр Т, м; α - угол подъема ВЛ уточных АН. В ТЛ с уточными АН плотность АН превышает плотность нитей основы. Уточные АН получают покрытием последних антифрикционным материалом типа графита и фторопласта. Т из композиционного материала содержит слои, выполненные из уложенных по ВЛ тканой ленты. Внутренний слой Т выполнен из ТЛ с уточными АН, с заданной несущей способностью, имеющими направление ВЛ укладки, противоположное направлению ВЛ укладки нитей основы, и малый угол подъема ВЛ. Тканая лента имеет плотность АН, превышающую плотность нитей основы. Уточные АН покрыты антифрикционным материалом типа графита и фторопласта. 2 с.п. и 4 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к способам изготовления изделий из композиционных материалов, в частности к изготовлению труб, которые могут быть использованы в качестве трубчатых направляющих для пусковых ракетных установок.

Известен способ изготовления трубы из композиционного материала и труба, изготовленная этим способом, внутренний слой которой армирован высокопрочными нитями, распределенными по винтовой линии с малым углом подъема (патент США N 4483721, кл. 89 20, опубл. 1984).

Известен способ изготовления трубы из композиционного материала, при котором осуществляют подачу тканой ленты к оправке под заданным углом и намотку ее слоями на оправку, и известна труба из композиционного материала, содержащая слои, выполненные из уложенной по винтовой линии тканой ленты (Цыплаков О.Г. Научные основы технологии композиционно-волокнистых материалов, ч. 1. Пермское книжное издательство, 1974, с. 198 199).

Однако известные способы намотки нетехнологичны при расположении спиралей с малыми углами, они позволяют наматывать тканую ленту с минимальным углом спиральной намотки 15^o. При намотке возможно провисание нитей, что вызывает неравномерность угла намотки, что снижает качество изготовления трубы.

Техническим результатом данного изобретения является повышение технологичности намотки внутреннего слоя с более равномерным углом подъема винтовой линии α, при обеспечении оптимальных режимов намотки, упрощение и повышение качества контроля угла a, и повышение качества изготовления труб.

Для достижения технического результата в способе изготовления трубы из композиционного материала, при котором осуществляют подачу тканой ленты к оправке под заданным углом и намотку ее слоями на оправку, для формирования внутреннего слоя трубы используют тканую ленту с уточными армирующими нитями с заданной несущей способностью, а подачу тканой ленты осуществляют таким образом, что при намотке винтовые линии укладки уточных армирующих нитей и нитей основы имеют противоположное направление с обеспечением заданного малого угла подъема винтовой линии уточных армирующих нитей, при этом шаг намотки ленты определяют из соотношения: t = πDsinα,, где D диаметр трубы, м, α угол подъема винтовой линии уточных армирующих нитей. В такой ленте с уточными армирующими нитями плотность уточных нитей превышает плотность нитей основы. Уточные армирующие нити получают покрытием последних антифрикционным материалом типа графита и фторопласта.

Для достижения технического результата в трубе из композиционного материала, содержащей слои, выполненные из уложенной по винтовой линии тканой ленты, внутренний слой трубы выполнен из тканой ленты с уточными армирующими нитями, с заданной несущей способностью, имеющими направление винтовой линии укладки, противоположное направлению винтовой линии укладки нитей основы, и малый угол подъема винтовой линии. Тканая лента имеет плотность уточных армирующих нитей, превышающую плотность нитей основы. Уточные армирующие нити покрыты антифрикционным материалом типа графита и фторопласта.

На фиг.1 изображена схема намотки трубы; на фиг.2 место А фиг.1; на фиг. 3 труба; на фиг.4 разрез Б-Б фиг.3; на фиг.5 разрез В-В фиг.3; на фиг.6 место Г фиг.5; на фиг.7 место Е фиг.3.

Способ изготовления трубы из композиционного материала осуществляется следующим образом.

Осуществляют подачу тканой ленты 1 к оправке 2 под заданным углом и намотку ее слоями на оправку 2, которая, вращается по стрелке 3. Для формирования внутреннего слоя трубы используют тканую ленту 1 с уточными армирующими нитями с заданной несущей способностью. Тканая лента 1 наматывается из механизма 5, который перемещается по стрелке. Подачу тканой ленты 1 осуществляют таким образом, что при намотке винтовые линии укладки уточных армирующих нитей 4 и нитей 6 основы имеют противоположное направление с обеспечением заданного малого угла подъема a винтовой линии уточных армирующих нитей 4. При этом шаг t намотки ленты 1 определяют из соотношения: t = πDsinα, где D диаметр трубы, м, a угол подъема винтовой линии уточных армирующих нитей. В тканой ленте 1 с уточными армирующими нитями 3 плотность уточных нитей превышает плотность нитей 6 основы. Уточные армирующие нити 3 получают покрытием последних антифрикционным материалом 7 типа графита и фторопласта (фиг. 6). Труба 8 из композиционного материала содержит слои, выполненные из уложенной по винтовой линии тканой ленты. Внутренний слой 9 трубы 8 выполнен из тканой ленты с уточными армирующими нитями 4 с заданной несущей способностью, имеющими направление винтовой линии укладки, противоположное направлению винтовой линии укладки нитей 6 основы, и малый угол подъема винтовой линии a, например 2^o 9^o. Тканая лента имеет плотность уточных армирующих нитей 4, превышающую плотность нитей 6 основы. Уточные армирующие нити 4 покрыты антифрикционным материалом 7 типа графита и фторопласта. Намотку внутреннего слоя ведут послойно до достижения требуемой толщины изделия.

Работа трубы приведена на примере, когда труба использована в качестве трубчатой направляющей для пусковых ракетных установок.

Работает труба 8 следующим образом.

При прохождении ракеты 10 по трубе 8 ведущие элементы 11 ракеты 10 врезаются во внутренний слой 9 трубы 8, занимая положение между уточными армирующими нитями 4 внутреннего слоя 9, разрушая связующее 12 и перерезая основные нити 6. Ведущие элементы 11, врезаясь во внутренний слой 9, сообщают вращение ракете 10. Элементы 11 при движении ракеты 10 в трубе 8 скользят по уточным армирующим нитям 4, которые воспринимают боковую нагрузку от элементов 11. Таким образом направление уточных армирующих нитей 4 совпадает с траекторией движения элементов 11 в трубе 8.

Основные нити 6 перерезаются элементами 11 в поперечном направлении с усилием P₁, а в направлении, отличном от поперечного на угол b, с усилием P₂ (фиг. 7). При этом P₁= P₂·cosβ, т.е. P₁<P. Таким образом, при укладке уточных армирующих нитей 4 по винтовой линии, противоположной направлению винтовой линии укладки нитей 6 основы, усилие прохождения ракеты 10 по трубе 8 в направлении винтовой линии под углом α - минимальное.

Данный способ позволяет повысить технологичность намотки на существующем оборудовании, повысить качество внутреннего слоя, увеличить точность укладки армирующих нитей и упростить контроль угла их укладки. Труба, полученная данным способом, позволяет повысить надежность закрутки ракеты в ней.

Формула изобретения

1. Способ изготовления трубы из композиционного материала, при котором осуществляют подачу тканой ленты к оправке под заданным углом и намотку ее слоями на оправку, отличающийся тем, что для формирования внутреннего слоя трубы используют тканую ленту с уточными армирующими нитями с заданной несущей способностью, а подачу тканой ленты осуществляют так, что при намотке винтовые линии укладки уточных армирующих нитей и нитей основы имеют противоположное направление с обеспечением заданного малого угла подъема винтовой линии уточных армирующих нитей, при этом шаг намотки ленты определяют из соотношения t = πDsinα, где D диаметр трубы, м; α угол подъема винтовой линии уточных армирующих нитей.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в тканой ленте с уточными армирующими нитями плотность уточных нитей превышает плотность нитей основы.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что уточные армирующие нити получают покрытием последних антифрикционным материалом типа графита и фторопласта.

4. Труба из композиционного материала, содержащая слои, выполненные из уложенной по винтовой линии тканой ленты, отличающаяся тем, что внутренний слой трубы выполнен из тканой ленты с уточными армирующими нитями, с заданной несущей способностью, имеющими направление винтовой линии укладки, противоположное направлению винтовой линии укладки нитей основы, и малый угол подъема винтовой линии.

5. Труба по п. 4, отличающаяся тем, что тканая лента имеет плотность уточных армирующих нитей, превышающую плотность нитей основы.

6. Труба по пп. 4 и 5, отличающаяся тем, что уточные армирующие нити покрыты антифрикционным материалом типа графита и фторопласта.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7