Устройство металлизации корпуса изделия



Устройство металлизации корпуса изделия
Устройство металлизации корпуса изделия

 


Владельцы патента RU 2475425:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр имени М.В. Хруничева" (RU)

Изобретение относится к устройствам защиты от электрических разрядов корпусов летательных аппаратов. Устройство металлизации корпуса изделия состоит из силовой конструкции, нанесенного на нее наружного слоя из нетокопроводного материала и металлических прокладок, обладающих электропроводностью. Металлические прокладки выполнены в виде металлических шайб, закрепленных одной своей стороной к общей «электрической массе» с обеспечением электрического контакта, а по другой стороне выполненных и установленных заподлицо с наружным слоем из нетокопроводного материала. На наружную поверхность нанесенного слоя из нетокопроводного материала, включая поверхность одной или более шайб, нанесено лакокрасочное токопроводное покрытие с обеспечением электрического контакта каждой шайбы с нанесенным лакокрасочным токопроводным покрытием. Достигается повышение надежности функционирования летательного аппарата. 2 ил.

 

Устройство металлизации корпуса изделия относится к устройствам защиты от электрических разрядов корпусов летательных аппаратов, на наружной поверхности которых нанесен слой теплозащиты из нетокопроводного материала.

Из патентной литературы известны различные устройства металлизации и защиты от молний, которые можно принять за аналоги: это, например, патент № WO 98/58840, кл. B64D 45/02, опубликован 30.12.98 г., японский патент №WO 2009/119526 A1, кл. B64C 1/00, опубликован 1.10.2009 г., европейский патент №EP 1935784 A2, кл. B64D, 45/02 опубликован 20.12.2007 г.

В качестве прототипа можно принять устройство металлизации корпуса изделия, содержащее корпус из композиционного материала с нетокопроводной поверхностью, тонкую металлическую сетку, толстую металлическую сетку, металлическую прокладку, соединительный крепежный элемент (см. международную заявку №WO 2006/069996 A1, опубликована 06.07.2006 г., кл. B64G 45/02, H01R 4/64).

В данной конструкции передача электрического заряда с наружной поверхности корпуса из композиционного материала происходит через установленную на нее тонкую металлическую сетку, через ее контакт с толстой металлической сеткой (местный токопроводный элемент), с последующей передачей электрического заряда через металлическую прокладку и через соединительный крепежный элемент, на общую «электрическую массу», а сам контакт реализуется за счет затяжки крепежного элемента 7.

Однако во многих конструкциях летательных аппаратов на внешнюю поверхность силовых корпусов из композиционных материалов или из металла наносится слой теплозащиты определенной толщины для понижения рабочей температуры силовой конструкции корпусов, нагревающихся в процессе полета. Слой теплозащиты наносится методом напыления или кистевым способом, без использования металлического крепежа. Материал теплозащитных покрытий не является токопроводным и, таким образом, появляется необходимость металлизировать наружные поверхности, образованные теплозащитой.

Применить схему металлизации, приведенную в прототипе для указанных корпусов, не представляется возможным по следующим причинам:

1. Установить тонкую металлическую сетку на поверхность слоя теплозащиты невозможно, т.к. единственный способ - приклеивание, требует подготовку поверхностей под приклейку (зачистка, обезжиривание и т.п.), а материал теплозащиты для приклеивания чего-либо к нему не приспособлен, т.к. не обеспечивает адгезии с клеями и не допускает какой-либо механической зачистки его или применения растворителей для обезжиривания с целью приклеивания чего-либо.

То же самое относится и к случаю применения металлической фольги вместо тонкой металлической сетки.

2. Кроме того, закрепить достаточно надежно с приложением необходимого усилия толстую металлическую сетку к наружной поверхности тонкой металлической сетки (или к фольге) для обеспечения электрического контакта с применением крепежного элемента невозможно в связи с тем, что любой крепежный элемент (например, болт-гайка) развивает при их совместной затяжке достаточно большие усилия, которые, воздействуя на слой теплозащиты через ограниченную площадь поверхности, и вследствие ее небольшой механической прочности на сжатие, вызовут разрушение теплозащитного слоя в месте соединения крепежного элемента.

Материал теплозащиты не обладает достаточными механическими свойствами и сам требует осторожного обращения с ним с целью избежать сколов, царапин, вмятин и т.п.

Таким образом, применить схему металлизации, показанную в прототипе, в случае применения теплозащиты, нанесенной на силовую конструкцию корпусов, не представляется возможным.

Задачей заявленного технического решения является создание устройства металлизации корпуса изделия, использующего на наружной поверхности слой теплозащиты из нетокопроводного материала, с достижением технического результата в виде повышения надежности функционирования конструкции летательного аппарата.

Эта задача решается тем, что устройство металлизации корпуса изделия, состоящего из силовой конструкции, нанесенного на нее наружного слоя из нетокопроводного материала, одной или более металлических прокладок, обладающих электропроводностью, в соответствии с изобретением выполнено таким образом, что

- металлические прокладки выполнены в виде металлических шайб, закрепленных одной своей стороной к общей «электрической массе» с обеспечением электрического контакта, а по другой стороне выполненных и установленных заподлицо с наружным слоем из нетокопроводного материала, на наружную поверхность нанесенного слоя из нетокопроводного материала, включая поверхность одной или более шайб, нанесено лакокрасочное токопроводное покрытие с обеспечением электрического контакта каждой шайбы с нанесенным лакокрасочным токопроводным покрытием.

Далее предлагаемое устройство поясняется более подробно с использованием рисунков. На рисунке 1 изображено устройство с силовой конструкцией из металла, а на рисунке 2 - с силовой конструкцией из композиционных материалов.

В процессе эксплуатации на наружной поверхности 1 (Рис.1) наружного слоя 2 с нетокопроводной поверхностью накапливается статическое электричество. Накопленный электростатический заряд благодаря нанесенному токопроводному покрытию 3 и обеспечению электрического контакта его с шайбами с наружной поверхности наружного слоя передается на поверхность металлических шайб 4 и далее через тело этих шайб на силовую конструкцию из металла 5 (общую «электрическую массу»). С целью создания необходимого контакта металлические шайбы механически могут быть соединены с силовой конструкцией из металла с помощью, например, болтового соединения 6, развивающего необходимое усилие. При этом за счет зачистки поверхностей и использования токопроводных эмалей обеспечивается электрический контакт металлических шайб с силовой конструкцией из металла (общей «электрической массой»).

Металлические шайбы могут быть различными по форме (например, круглые, квадратные и т.п.), но при этом площадь поверхности шайбы (пятно контакта с токопроводной эмалью) увязывается с единицей площади всей поверхности, подлежащей металлизации. Такие величины задаются в нормативных документах на металлизацию. На основе этих величин вычисляется общее количество шайб.

В случае применения силовой конструкции из композиционных материалов металлические шайбы 4 (Рис.2) могут устанавливаться на нее одновременно с установкой шин металлизации 7 и с обеспечением электрического контакта с ними. В свою очередь, шины металлизации предназначены для передачи статического электричества на общую «электрическую массу» (металлоконструкция изделия). Для этого они своими противоположными концами закрепляются к смежным корпусам с обеспечением электрического контакта с общей «электрической массой».

Конструктивно предлагаемое устройство можно изготовить следующим образом.

Сначала на силовую конструкцию устанавливаются металлические шайбы с обеспечением электрического контакта с общей «электрической массой», а затем на остальную поверхность силовой конструкции за исключением установленных шайб наносится теплозащитный слой заподлицо с внешней поверхностью шайб. Высота шайб и толщина слоя теплозащиты заранее согласовываются. После этого на всю поверхность, включая поверхности шайб, наносится лакокрасочное токопроводное покрытие с обеспечением электрического контакта каждой шайбы с нанесенным лакокрасочным токопроводным покрытием.

В качестве лакокрасочного токопроводного покрытия в авиационной и ракето-строительной областях могут применяться различные токопроводные составы. Например, Эмаль антистатическая ХП-5237 черная, ТУ 6-10-1976-84, Эмаль электропроводная ХС-928 черная, ТУ 6-21-16-90.

В результате передачи статического электричества на общую «электрическую массу» обеспечивается отсутствие разности потенциалов в тех пределах, которые считаются опасными для возникновения электрических разрядов, между различными участками наружной поверхности слоя из нетокопроводного материала и, таким образом, устраняется возможность появления электрических разрядов, т.е. достигается заявленный технический результат - повышение надежности функционирования конструкции летательного аппарата.

Устройство металлизации корпуса изделия, состоящего из силовой конструкции, нанесенного на нее наружного слоя из нетокопроводного материала, одной или более металлических прокладок, обладающих электропроводностью, отличающееся тем, что металлические прокладки выполнены в виде металлических шайб, закрепленных одной своей стороной к общей «электрической массе» с обеспечением электрического контакта, а по другой стороне выполненных и установленных заподлицо с наружным слоем из нетокопроводного материала, на наружную поверхность нанесенного слоя из нетокопроводного материала, включая поверхность одной или более шайб, нанесено лакокрасочное токопроводное покрытие с обеспечением электрического контакта каждой шайбы с нанесенным лакокрасочным токопроводным покрытием.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области авиации и предназначено для молниезащиты, в частности, для защиты носовых диэлектрических обтекателей самолетов и расположенных под ними антенн.

Изобретение относится к области авиации, более конкретно, к системе отвода тока молнии для летательного аппарата. .

Изобретение относится к узлу летательного аппарата и касается крыла и фюзеляжа летательного аппарата, оснащенного средствами молниезащиты. .

Изобретение относится к крепежным элементам. .

Изобретение относится к области защиты оборудования летательных аппаратов от электрических разрядов, вызванных молнией. .

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при испытаниях молниезащиты летательных аппаратов с помощью высоковольтных испытательных установок.

Изобретение относится к авиационной технике, а именно к средствам компенсации электрического заряда, образующегося на поверхности летательного аппарата при его обтекании потоком воздуха.
Изобретение относится к области получения композиционных материалов для авиационной техники и может быть использовано для защиты от поражения молнией деталей и агрегатов летательных аппаратов, выходящих на внешний контур.

Изобретение относится к защитным устройствам летательных аппаратов и предназначено для использования при реализации молниезащиты диэлектрических оболочек обтекателя антенны самолета.

Изобретение относится к средствам защиты от поражения молнией, в том числе на летательных аппаратах, и касается многослойного молниезащитного покрытия, состоящего из диэлектрического слоя, выполненного из полимерной отвержденной матрицы, и токопроводящего слоя на основе высокопрочных углеродных волокон, при этом токопроводящий слой выполнен из двух или более слоев углеродной ткани, расположенный под углом друг к другу, в межволоконное пространство углеродной ткани введено полимерное связующее с температурой деструкции 250oС, а слои углеродной ткани соединены между собой элементами, обеспечивающими повышенную контактную электропроводность между ними.

Изобретение относится к композитным материалам и касается композитных усовершенствованных материалов. Композитный материал включает препрег, который, в свою очередь, включает, по меньшей мере, два слоя электропроводящего волокнистого упрочнителя и слой полимерной смолы, расположенный между этими слоями, электропроводящие частицы, диспергированные в полимерной смоле; и верхний слой из покрытого металлом углеродного волокна, включающий дополнительный смоляной компонент, в котором металл представляет собой один или более металлов, выбранных из никеля, меди, золота, платины, палладия, индия и серебра. Изобретение обеспечивает создание композитных материалов, обладающих улучшенной электропроводностью, без ухудшения механических характеристик материала. 6 н. и 23 з.п. ф-лы, 9 ил., 1 табл.

Летательный аппарат содержит композитный конструктивный элемент и группу небольших легких устройств связи, приспособленных для их опроса и предназначенных для регистрации удара молнии в зоне покрытия участка конструктивного элемента. Каждое устройство становится неработоспособным, если вблизи него проходит ток молнии. 2 н. и 13 з. п. ф-лы, 8 ил.

Группа изобретений относится к средствам монтажа силовой установки на летательном аппарате. Колпачок выполнен с возможностью предотвращения искрения при протекании тока молнии через элемент крепления. Колпачок (27) выполнен прикрепляемым с обеспечением закрывания части элемента (15) крепления, связывающего верхнюю обшивку (3) летательного аппарата со стрингером (11), размещенным с внутренней стороны верхней обшивки (3), причем указанная часть выступает из стрингера (11). Внешняя поверхность (33) колпачка, проходящая во внутреннее пространство верхней обшивки (3), является криволинейной. Колпачок выполнен из проводящего материала. Крепежная конструкция использует колпачок. Летательный аппарат включает крепежную конструкцию. Группа изобретений направлена на повышение безопасности. 4 н.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к электрическому оборудованию, установленному на борту летательного аппарата, а более конкретно к отводу возможных аварийных токов, связанных с оборудованием. Технический результат заключается в более простом решении для отвода аварийных токов за счёт наличия на борту летательного аппарата деталей из композитного материала. Летательный аппарат содержит, по меньшей мере, одно электрическое оборудование (12) и деталь (16) из композитного материала, с которой соединено оборудование. Летательный аппарат выполнен таким образом, что цепь аварийного тока оборудования проходит через деталь. 7 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к устройству защиты от грозового разряда трубопроводов, предназначенных для перемещения топлива в летательном аппарате. Трубопровод состоит из металлических трубчатых звеньев, соединенных друг с другом соединительными деталями. Одни соединительные детали выполнены из пластического материала, а другие - из металла. Трубопровод выполнен из трубок с двойной оболочкой, содержащих концентрические внутреннюю и внешнюю трубки. Соединительные детали содержат внутренние детали для соединения внутренних трубок и внешние детали для соединения внешних трубок. Внутренняя и внешняя трубки металлического трубчатого звена выполнены с возможностью скольжения относительно друг друга. Достигается обеспечение защиты от токов грозовых разрядов и отведение электростатических токов при одновременном уменьшении массы. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к композитным материалам и касается устройства для защиты композитных материалов от электромагнитного воздействия. Отверждаемый гибкий устойчивый к электромагнитному воздействию ламинат включает слой электропроводного металлического материала и термореактивный полимер, в котором внешняя поверхность ламината включает снимаемый лист подложки в контакте с полимером, и ламинат дополнительно включает практически нетрансформируемый лист твердого материала. Изобретение обеспечивает создание ламината, устойчивого к электромагнитному воздействию, который не растягивается и не трансформируется при высоких нагрузках, производимых автоматическим устройством для укладки ленты. 5 н. и 12 з.п. ф-лы, 13 ил., 1 табл., 6 пр.

Изобретение относится к области молниезащитных электропроводящих покрытий для конструкций из полимерных композиционных материалов, используемых в авиационной промышленности, и касается многослойного электропроводящего покрытия на основе термостойкого связующего. Содержит по меньшей мере два токопроводящих слоя равнопрочного углеродного наполнителя сатинового или саржевого плетения, по меньшей мере два диэлектрических слоя, чередующиеся с указанными токопроводящими слоями. Токопроводящие слои имеют электросопротивление не более 10 Ом. Диэлектрические слои содержат эпоксидное или цианэфирное связующее с температурой стеклования 200-280°C и температурой начала деструкции 320-420°C и частицы размером не более 100 нм, содержащие углеродную фазу. Электропроводящее покрытие имеет следующее соотношение компонентов, мас.%: углеродный наполнитель 55-66, эпоксидное или цианэфирное связующее 33,95-42, частицы, содержащие углеродную фазу 0,05-3. Изобретение обеспечивает сохранение на высоком уровне остаточной прочности основного материала конструкции из ПКМ в эпицентре удара молнии с силой тока 200 кА и переносимым зарядом Q более 30 Кл, повышение стойкости покрытия к динамическим и тепловым нагрузкам вследствие воздействия молниевого разряда, а именно: отсутствие отслоения электропроводящего покрытия от основного материала конструкции, уменьшение диаметра деструкции связующего и обессмоливания верхнего слоя электропроводящего покрытия, уменьшение диаметра распушения жгутов на отдельные углеродные волокна электропроводящего покрытия. 4 з.п. ф-лы, 2 табл., 3 пр.

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкции топливных баков. Система электропроводящей сжимаемой втулки для конструкций на основе армированного углеродным волокном полимера содержит армированный углеродным волокном элемент с отверстием, проходную деталь с внешней резьбой, принимаемую в отверстие, втулку, принимаемую в отверстие, гайку, принимаемую на внешнюю резьбу проходной детали для сжатия втулки по длине. Втулка в сжатом состоянии содержит по меньшей мере одну кладку гармошкой между противоположными концевыми участками, складка гармошкой расширяется диаметрально при сжатии концевых участков гайкой и обеспечивает электропроводимость. Достигается возможность предотвращения искр в оборудовании топливного бака. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к области авиационной техники и касается диагностики механических свойств конструкций летательного аппарата, выполненных из полимерных композиционных материалов (ПКМ), в частности касается защиты от поражения молнией. Панель из ПКМ содержит обшивку, состоящую из молниезащитного покрытия и слоев углеткани, чередующихся со слоями из полимерного связующего, продольные стрингеры трапециевидного сечения. Стрингеры образованы с внутренней стороны обшивки пенопластовыми вкладышами. Молниезащитное покрытие расположено в верхнем слое обшивки и состоит из равнопрочной углеткани сатинового или саржевого плетения с металлическими включениями на основе посеребренной меди, вплетенными в структуру ткани, пропитанной полимерным связующим, содержащим углеродные наночастицы. Причем в структуру панели интегрированы оптоволоконные сенсорные элементы на основе брэгговских решеток. Достигается повышение стойкости панели к динамическим и тепловым нагрузкам после воздействия тока молнии в зоне смещающихся разрядов, обеспечение непрерывного мониторинга технического состояния и своевременного обнаружения и принятия решения о возможности безопасной эксплуатации панели вследствие механического и температурного воздействия разряда молнии. 2 ил.

Изобретение относится к крепежным элементам для защиты от электромагнитных воздействий. Во время вставки крепежных элементов в стопу элементов и заделывания, или законцовывания, крепежных элементов деталями, имеющими сухое диэлектрическое покрытие и/или внутреннее сухое диэлектрическое уплотнение в выбранных участках для защиты от электромагнитных воздействий, некоторые из деталей имеют расточенное отверстие. При этом высота расточенного отверстия составляет от 3,1% до 59,0% высоты детали, а диаметр расточенного отверстия составляет от 51,4% до 79,05% диаметра детали. Достигается эффективная защита от электромагнитных воздействий и увеличение рабочих характеристик в отношении больших токов. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 18 ил.
Наверх