Гидростатическая камера для изготовления изделий из композиционных материалов

 

Изобретение относится к технологии изготовления изделий из композиционных материалов. Изготовление изделий осуществляется в гидростатической камере, содержащей корпус и расположенные в нем оправку и охватывающую ее эластичную диафрагму, на внутренней поверхности которой выполнены продольные ребра жесткости, равномерно расположенные по периметру. Ребра жесткости имеют клиновидное сечение с вершиной, направленной к центру оправки. Технический результат - повышение качества изготавливаемых изделий. 5 ил.

Изобретение относится к технологии изготовления изделий из композиционных материалов, а именно оболочек вращения для силовых конструкций, например, раструбов сопловых блоков ракетных двигателей на твердом топливе (РДТТ).

При изготовлении изделий из композиционных материалов наносят материал на оправку, пропитывают полученный пакет связующим и отверждают его в гидростатической камере.

Известна конструкция гидростатической камеры для изготовления изделий из композиционных материалов, содержащая корпус и расположенные в нем оправку и охватывающую ее эластичную диафрагму (см., например, И.М. Буланов, В.В. Воробей "Технология ракетных и аэрокосмических конструкций из композиционных материалов", М., 1998, Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, с.146-148) - прототип.

В данной конструкции камеры при отверждении на наружной поверхности пакета исходного материала, нанесенного на оправку, создается контактное давление, равномерно распределенное по поверхности, при этом в материале пакета образуются остроконечные складки (складки образуются в результате перемещения наружной поверхности пакета при усадке материала с большего диаметра на меньший в процессе отверждения).

Высота складок колеблется по периметру пакета и может достигать значительной высоты, так как процесс перераспределения материала при усадке на оправке не регулируется, при этом высота складок может превысить допустимую величину.

Эти складки выходят на внутреннюю поверхность пакета, на которой в местах складок имеются участки с непросматриваемой текстурой материала, заполненные связующим.

Наличие складок приводит к снижению качества изготавливаемых изделий из композиционных материалов.

Технической задачей данного изобретения является повышение качества изготавливаемых изделий из композиционных материалов.

Технический результат достигается тем, что в конструкции гидростатической камеры, содержащей корпус и расположенные в нем оправку и охватывающую ее эластичную диафрагму, на внутренней поверхности эластичной диафрагмы выполнены продольные ребра жесткости, равномерно расположенные по ее периметру, при этом ребра жесткости имеют клиновидное сечение с вершиной, направленной к центру оправки.

На фиг.1 показан пакет композиционного материала на оправке, помещенной в гидростатическую камеру.

На фиг. 2 показано поперечное сечение пакета композиционного материала при отверждении под давлением.

На фиг. 3 показано положение диафрагмы до заполнения гидростатической камеры жидкостью.

На фиг.4 показана схема создания зон повышенного контактного давления в зонах ребер диафрагмы.

На фиг.5 показано положение диафрагмы после полимеризации.

Оправка 1 с нанесенным на нее пакетом 2 композиционного материала помещена в корпус 3. Наружную поверхность пакета 2 охватывает диафрагма 4, выполненная в виде эластичной оболочки вращения, через которую на поверхность пакета 2 передается давление (Р) жидкости, заполняющей корпус 3. На внутренней поверхности диафрагмы 4 выполнены радиальные клиновидные ребра жесткости 5. Ребра жесткости 5 равномерно расположены по периметру диафрагмы 4, с направлением вершины клина к центру оправки 1.

После заполнения гидростатической камеры жидкостью давление (Р) жидкости в камере передается на наружную поверхность диафрагмы, при этом контактное давление на наружной поверхности диафрагмы будет равно Р_o.

На внутренней поверхности диафрагмы в зонах (S₂) между ребрами жесткости контактное давление будет равно контактному давлению (Р_o) на наружной поверхности.

В силу разной жесткости диафрагмы в зонах ребер и между ними диафрагма, прилегая к поверхности пакета, будет деформироваться, при этом в зонах ребер на внутренней поверхности диафрагмы контактное давление (P₁) будет больше контактного давления (Р_o) на наружной поверхности, так как ребра выполнены клиновидного сечения и на часть наружной поверхности клина (S_o) и на соответствующую часть внутренней поверхности (S₁) будет действовать одна и та же сила F, следовательно F=P_o•S_o=P₁•S₁, при S₁<S; откуда P₁>P_o.

Таким образом, наличие клиновидных ребер жесткости на внутренней поверхности диафрагмы приводит к деформации диафрагмы под действием давления жидкости и за счет разной жесткости материала в зонах ребер и между ними к перераспределению контактного давления на поверхности пакета композиционного материала и образованию продольных зон повышенного контактного давления.

Создание на наружной поверхности пакета повышенного контактного давления в продольных зонах, равномерно расположенных по периметру пакета, позволяет регулировать процесс перераспределения материала при усадке на оправке.

При отверждении материала исключается образование складок в зонах повышенного контактного давления и уменьшается высота складок на участках поверхности между этими зонами.

Уменьшение высоты складок материала позволяет повысить качество изготовления изделий из композиционных материалов.

Формула изобретения

Гидростатическая камера для изготовления изделий из композиционных материалов, содержащая корпус и расположенные в нем оправку и охватывающую ее эластичную диафрагму, отличающаяся тем, что на внутренней поверхности эластичной диафрагмы выполнены продольные ребра жесткости, равномерно расположенные по ее периметру, при этом ребра жесткости имеют клиновидное сечение с вершиной, направленной к центру оправки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5