Способ изготовления многогранной трубы из слоистого композиционного материала и многогранная труба из слоистого композиционного материала
Владельцы патента RU 2425754:
Открытое акционерное общество Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения (RU)
Изобретение относится к области машиностроения и касается способа изготовления многогранной трубы из слоистого композиционного материала и многогранной трубы из слоистого композиционного материала. На оправку укладывают внутренний слой и силовую оболочку, создают при термообработке в уложенных слоях контактное давление через цулаги. На внутренний слой в углах трубы укладывают вставки из ткани, силовую оболочку обматывают термоусаживающим материалом, а цулаги устанавливают на грани трубы поверх термоусаживающего материала и обматывают их вторым слоем термоусаживающего материала. Многогранная труба содержит внутренний слой и силовую оболочку, при этом труба снабжена вставками в форме профильного уголка, расположенными в углах трубы между внутренним слоем и силовой оболочкойна всю длину трубы. Изобретение обеспечивает создание коробчатых труб многоугольного сечения повышенной технологичности и повышенной надежности работы. 2 н.п. ф-лы, 6 ил.
Изобретения относятся к области машиностроения и могут быть использованы при создании коробчатых пусковых труб герметичного исполнения из слоистого композиционного материала многоугольного сечения для ракет с оперением.
Известна пусковая труба по патенту USA №4646618, НКИ 89-20, публ. 1987 г., содержащая слоистую стеклопластиковую силовую оболочку.
Известен способ изготовления пусковых труб и пусковая труба по патенту RU №2115056 от 20.06.96 г., МПК7 F41F 3/042.
Также известен способ изготовления многогранных труб и многогранная труба по патенту RU №2030336 от 1991.03.05, МПК7 B64F 5/00.
В известном решении реализован способ изготовления многогранной трубы из слоистого композиционного материала, при котором на оправку укладывают внутренний слой и силовую оболочку, создают в уложенных слоях контактное давление, например, через цулаги.
Известная многогранная труба из слоистого композиционного материала содержит внутренний слой и силовую оболочку.
Недостатком известного способа является его низкая технологичность при намотке трубы с внутренним герметизирующим слоем из резиноподобного материала и обусловленное этим низкое качество трубы, выражающееся в снижении герметичности из-за повреждения податливого резиноподобного материала в углах трубы при намотке и термообработке, а также в снижении надежности работы трубы из-за недостаточной прочности и жесткости плоских граней под действием внутреннего давления и возникновения в этом случае дополнительных изгибных напряжений, достигающих максимума по краю грани, то есть в углах трубы.
Недостатком известного устройства является низкая надежность его работы из-за снижения герметичности при повреждении податливого резиноподобного материала в углах трубы при намотке и термообработке, а также из-за недостаточной прочности и жесткости плоских граней под действием внутреннего давления и возникновения в этом случае дополнительных изгибных напряжений, достигающих максимума по краю грани, то есть в углах трубы.
Известный способ и известная труба, как наиболее близкие по технической сущности и достигаемому результату, выбраны в качестве прототипа.
Технической задачей, на решение которой направлены заявляемые изобретения, является создание многогранных пусковых труб повышенной технологичности и повышенной надежности работы.
Технический результат, который может быть достигнут при решении поставленной задачи для способа, заключается в повышении технологичности труб с внутренним герметизирующим слоем из резиноподобного материала и повышении качества труб, выражающегося в повышении герметичности за счет исключения возможности повреждения податливого резиноподобного материала в углах трубы при намотке и термообработке, а также в повышении надежности работы трубы за счет повышения прочности и жесткости плоских граней при действии внутреннего давления и возникновения в этом случае дополнительных изгибных напряжений, достигающих максимума по краю грани, то есть в углах трубы.
Технический результат, который может быть достигнут при решении поставленной задачи для устройства, заключается в повышении герметичности труб за счет исключения возможности повреждения податливого резиноподобного материала в углах трубы при намотке и термообработке, а также в повышении надежности работы трубы за счет повышения прочности и жесткости плоских граней при действии внутреннего давления и возникновения в этом случае дополнительных изгибных напряжений, достигающих максимума по краю грани, то есть в углах трубы.
Поставленная задача с достижением технического результата решается за счет того, что способ изготовления многогранной трубы из слоистого композиционного материала, при котором на оправку укладывают внутренний слой и силовую оболочку, создают при термообработке в уложенных слоях контактное давление, например, через цулаги, при этом, в соответствии с изобретением, на внутренний слой в углах трубы укладывают вставки из ткани, силовую оболочку обматывают термоусаживающим материалом, а цулаги устанавливают на грани трубы поверх термоусаживающего материала и обматывают их вторым слоем термоусаживающего материала.
Для устройства поставленная задача с достижением технического результата решается тем, что многогранная труба из слоистого композиционного материала содержит внутренний слой и силовую оболочку, а, в соответствии с изобретением, труба снабжена вставками в форме профильного уголка, расположенными в углах трубы между внутренним слоем и силовой оболочкой на всю длину трубы.
Отличительными признаками для способа являются следующие признаки:
- на внутренний слой в углах трубы укладывают вставки из ткани - признак существенный, предусматривает новую последовательность операций и их новое исполнение, направлен на решение поставленной задачи с достижением технического результата, на повышение технологичности труб с внутренним герметизирующим слоем из резиноподобного материала и обусловленное этим повышение качества труб, выражающееся в повышении герметичности за счет исключения возможности повреждения податливого резиноподобного материала в углах трубы при намотке и термообработке, а также в повышении надежности работы трубы за счет повышения прочности и жесткости плоских граней от действия внутреннего давления и возникновения в этом случае дополнительных изгибных напряжений, достигающих максимума по краю грани, то есть в углах трубы, при снижении этих напряжений увеличением количества армирующих нитей критического сечения;
- силовую оболочку обматывают термоусаживающим материалом - признак существенный, предусматривает наличие новой операции и новое ее исполнение, направлен на решение поставленной задачи с достижением технического результата, на повышение технологичности труб и их качества за счет создания контактного давления в процессе термообработки в слоях материала трубы, преимущественно в ее углах и улучшения тем самым структуры материала, а исключение повреждения герметизирующего материала обеспечивается предыдущим признаком;
- цулаги устанавливают на грани трубы поверх термоусаживающего материала и обматывают их вторым слоем термоусаживающего материала - признак существенный, предусматривает наличие новых операций, новую последовательность их выполнения и их новое исполнение, направлен на решение поставленной задачи с достижением технического результата, на повышение технологичности труб и их качества за счет создания контактного давления в процессе термообработки в слоях материала трубы и улучшения тем самым структуры материала.
Отличительными признаками устройства являются следующие признаки:
- труба снабжена вставками в форме профильного уголка, расположенными в углах трубы между внутренним слоем и силовой оболочкой на всю длину трубы - признак существенный, предусматривает наличие новых элементов, их новую форму, их новое расположение и их новую взаимосвязь, направлен на решение поставленной задачи с достижением технического результата, на повышение надежности работы трубы за счет повышения герметичности при исключении возможности повреждения податливого резиноподобного материала в углах трубы при намотке и термообработке, а также за счет повышения прочности и жесткости плоских граней от действия внутреннего давления и возникновения в этом случае дополнительных изгибных напряжений, достигающих максимума по краю грани, то есть в углах трубы, при снижении этих напряжений увеличением количества армирующих нитей критического сечения.
Указанные отличительные признаки являются существенными, поскольку каждый в отдельности и все совместно направлены на решение поставленной задачи с достижением технического результата. Использование единой совокупности существенных отличительных признаков в известных решениях не обнаружено, что характеризует соответствие технического решения критерию «новизна».
Единая совокупность новых существенных признаков с общими известными обеспечивает решение поставленной задачи с достижением технического результата и характеризует предложенные технические решения существенными отличиями по сравнению с известным уровнем техники и аналогами. Данные технические решения являются результатом научно-исследовательской и экспериментальной работы по повышению технологичности изготовления и надежности работы пусковых труб без использования известных проектировочных решений, рекомендаций, материалов и обладают неочевидностью, что свидетельствует об их соответствии критерию «изобретательский уровень».
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид (в аксонометрии) способа намотки, на фиг.2 - поперечный разрез способа намотки, на фиг.3 - поперечное сечение способа при термообработке, на фиг.4 - поперечное сечение трубы, на фиг.5 - схема действия внутреннего давления, на фиг.6 - схема стенки трубы с эпюрами.
Способ изготовления многогранной трубы 1 из слоистого композиционного материала, при котором на оправку 2 укладывают внутренний слой 3 и силовую оболочку 4, создают при термообработке в уложенных слоях контактное давление, например, через цулаги 5. На внутренний слой в углах трубы укладывают вставки 6 из ткани, силовую оболочку обматывают термоусаживающим материалом 7, а цулаги 5 устанавливают на грани трубы поверх термоусаживающего материала 7 и обматывают их вторым слоем термоусаживающего материала 8.
Вариант исполнения способа заключается в том, что при намотке силовой оболочки (см. фиг.2) максимальное воздействие на резиноподобный материал внутреннего герметизирующего слоя 3 с возможным его повреждением наматываемый материал 9, например стекловолокно, пропитанное эпоксидным связующим, оказывает в момент его укладки на угол трубы 10. Предварительная же укладка вставки 6 из стеклоткани, пропитанной аналогичным связующим, полностью исключает такую возможность.
Многогранная труба 1 из слоистого композиционного материала содержит внутренний слой 3 и силовую оболочку 4, при этом труба снабжена вставками 6 в форме профильного уголка, расположенными в углах трубы 10 между внутренним слоем 3 и силовой оболочкой 4 на всю длину трубы.
Работает труба следующим образом. При сходе ракеты 11 стенка трубы 1 находится под действием внутреннего давления 12 (см. фиг.5). В материале стенки возникают дополнительные изгибные напряжения 13, максимальные 14 - в углах трубы (см. фиг.6). Снижение максимальных напряжений 14 достигается за счет увеличения количества армирующих нитей критического сечения благодаря наличию вставок 6. Кроме того, снижается и деформация 15 стенки трубы, влияющая на точностные параметры схода ракеты 11.
Таким образом, использование изобретений позволит создать высокотехнологичную конструкцию многогранной пусковой трубы с повышенной надежностью ее работы, что и подтверждает использование по назначению. Осуществимость изобретений подтверждена положительными результатами испытаний образцов и фрагментов конструкций, разработка и изготовление которых полностью основаны на представленном описании. В связи с этим новое техническое решение соответствует и критерию «промышленная применимость», т.е. уровню изобретения.
1. Способ изготовления многогранной трубы из слоистого композиционного материала, при котором на оправку укладывают внутренний слой и силовую оболочку, создают при термообработке в уложенных слоях контактное давление, например, через цулаги, отличающийся тем, что на внутренний слой в углах трубы укладывают полосы из ткани, силовую оболочку обматывают термоусаживающим материалом, а цулаги устанавливают на грани трубы поверх термоусаживающего материала, и обматывают их вторым слоем термоусаживающего материала.
2. Многогранная труба из слоистого композиционного материала, изготовленная способом по п.1, содержащая внутренний слой и силовую оболочку, отличающаяся тем, что труба снабжена вставками в форме профильного уголка, расположенными в углах трубы между внутренним слоем и силовой оболочкой на всю длину трубы.
