Оболочка из композиционных материалов



Оболочка из композиционных материалов
Оболочка из композиционных материалов

 


Владельцы патента RU 2560768:

Открытое акционерное общество Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения (RU)

Изобретение относится к области машиностроения для использования в конструкциях авиационной, ракетной и космической техники и касается оболочки из композиционных материалов. Между двумя обечайками оболочки расположены части слоя пенопласта, разделенные ребрами. В локальной зоне расположен силовой вкладыш с каналами для ребер, в которых имеется цилиндрический паз с центральным штифтом. Нити ребер в пазу располагаются с изгибом. Изобретение обеспечивает создание оболочки из композиционных материалов с реберной структурой, содержащей силовые участки в локальных зонах своей поверхности, с повышенными эксплуатационными характеристиками. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в конструкциях авиационной, ракетной и космической техники.

Оболочки из композиционных материалов с реберно-ячеистой (сетчатой) структурой широко используются в виде корпусных элементов, переходных и соединительных отсеков, внешних защитных оболочек и т.д. В соответствии с такой областью использования зачастую подобная конструкция должна иметь на поверхности локальные зоны повышенной прочности и/или жесткости для восприятия контактных давлений, усилий от присоединяемых узлов, локального ослабления конструкции различными прорезями и т.д.

Известна сетчатая оболочка в виде тела вращения из композиционных материалов, содержащая множество пересекающихся, выполненных за одно целое спиральных и кольцевых ребер, и покрывающие их слои наружной обшивки с соответственно ориентированными в них однонаправленными нитями, скрепленными полимерным связующим (заявка RU 2008119261, 15.05.2008).

Известна оболочка из композиционных материалов, содержащая силовой каркас в виде наружной и внутренней обечаек с промежуточным слоем пенопласта между ними, выполненным в виде отдельных краеугольных частей с образованием каналов между ними, в которых расположена реберно-ячеистая структура, образованная слоями систем перекрывающихся высокомодульных нитей, скрепленных отвержденным полимерным связующим (заявка RU 213133486, 18.07.2013).

Общим недостатком указанных конструкций является низкая прочность и жесткость оболочек при действии поверхностных локальных сил.

Известен адаптер в виде сетчатой оболочки вращения с силовыми элементами из слоистого пластика, скрепленные послойно с ребрами, расположенные в локальных зонах с перекрытием ячеек между ребрами (RU 2350818 G2, МПК F16L 9/12, опубл. 10.10.2008).

Недостатком указанной конструкции сетчатой оболочки с силовым элементом является низкая механическая прочность получающегося материала силового элемента, определяемая используемым конструкторско-технологическим решением в виде чередования слоев силового элемента и ребер. В таком исполнении структура материала получается недостаточно плотной, чтобы эффективно реализовать прочностные возможности используемого материала.

Оболочка из композиционных материалов (изобретение RU 213133486, 18.07.2013) является наиболее близкой к заявляемой по технической сущности и достигаемому результату и выбрана в качестве ближайшего аналога (прототипа).

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание оболочки из композиционных материалов с реберной структурой, содержащей силовые участки в локальных зонах своей поверхности, с повышенными эксплуатационными характеристиками.

Технический результат, который может быть получен при использовании изобретения, заключается в расширении области применимости оболочек из композиционных материалов из-за повышения прочности, жесткости и надежности конструкции за счет использования предварительно изготовленного силового вкладыша, повышении эксплуатационной и экономической эффективности конструкций оболочки за счет надежного скрепления реберной структуры с силовым вкладышем, с обеспечением высоких уровней надежности и эксплуатационных качеств конструкции таких оболочек, за счет обеспечения стабильных геометрических параметров и физико-механических характеристик вкладыша при его предварительном изготовлении.

Техническая задача решается, а технический результат достигается тем, что в оболочке из композиционных материалов, содержащей соответствующий ее профилю силовой каркас в виде наружной и внутренней обечаек с промежуточным слоем пенопласта между ними в виде отдельных частей, с образованием системы каналов, в которых расположена реберная структура, образованная слоями систем перекрывающихся высокомодульных нитей, скрепленными отвержденным полимерным связующим, согласно изобретению части пенопласта, по меньшей мере, в одной локальной зоне имеют выборку на всю свою толщину, в которой расположен равный последнему по толщине силовой вкладыш из системы пересекающихся и/или переплетающихся, скрепленных полимерным связующим искусственных нитей, содержащий каналы, соединяющие примыкающие к вкладышу каналы, образованные частями пенопласта и совпадающие с ними поперечной конфигурацией, при этом в каждом канале силового вкладыша имеется, по меньшей мере, один цилиндрический паз, совмещенный своей осью с продольной осью канала и диаметром, превышающим ширину канала, по оси которого расположен штифт, а высокомодульные нити ребер расположены с изгибом между поверхностями паза и штифта, причем в частных случаях выполнения изобретения система пересекающихся и/или переплетающихся искусственных нитей вкладыша выполнена в виде тканого материала, в качестве искусственных нитей силового вкладыша использованы стеклянные или органические или углеродные нити или их комбинация, толщина слоев силового вкладыша находится в диапазоне от 0,2 до 0,35 мм, диаметр паза относится к ширине канала как 2:1, штифт выполнен из композиционного материала на основе ткани из искусственных нитей, в силовом вкладыше расположены элементы крепления и/или выполнены отверстия или люки.

Отличительными от прототипа признаками заявленной оболочки являются следующие:

а) признаки, обеспечивающие получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны:

- части пенопласта, по меньшей мере, в одной локальной зоне имеют выборку на всю свою толщину, в которой расположен равный последнему по толщине силовой вкладыш из системы пересекающихся и/или переплетающихся, скрепленных полимерным связующим искусственных нитей;

- в силовом вкладыше имеются каналы, соединяющие примыкающие к вкладышу каналы и совпадающие с ними поперечной конфигурацией;

- в каждом канале силового вкладыша имеется, по меньшей мере, один цилиндрический паз, совмещенный своей осью с продольной осью канала и диаметром, превышающим ширину канала, по оси которого расположен штифт;

- высокомодульные нити ребер расположены с изгибом между поверхностями паза и штифта.

б) признаки, характеризующие изобретение в частных случаях:

- система пересекающихся и/или переплетающихся искусственных нитей вкладыша выполнена в виде тканого материала;

- в качестве искусственных нитей силового вкладыша использованы стеклянные, или органические, или углеродные нити или их комбинация;

- толщина слоев силового вкладыша находится в диапазоне от 0,2 до 0,35 мм;

- диаметр паза относится к ширине канала как 2:1;

- штифт выполнен из композиционного материала на основе ткани из искусственных нитей;

- в силовом вкладыше расположены элементы крепления и/или выполнены отверстия или люки.

Указанные отличительные признаки, каждый в отдельности и все вместе, направлены на достижение заявленного результата и являются существенными. В предшествующем уровне техники представленная в формуле изобретения совокупность известных и отличительных признаков не известна, и, следовательно, изобретение соответствует критерию «новизна».

Оболочка в отличие от оболочки по прототипу обладает локальными силовыми зонами повышенной прочности и жесткости, так как расположенный в них силовой вкладыш в силу предварительного изготовления обладает максимально возможными физико-механическими характеристиками для используемого материала. При его изготовлении могут использоваться различные технологические процессы, обеспечивающие получение максимальных свойств, например прессование.

Высокая прочность скрепления вкладыша с оболочкой обеспечивается расположением ребер в каналах вкладыша и использованием пазов со штифтами, в которых нити ребер расположены с изгибом, что создает «замковый» эффект скрепления ребра с вкладышем и приводит к повышению прочности и жесткости оболочки при воздействии на нее поверхностных локальных сил. Предварительное изготовление вкладыша повышает надежность конструкции за счет обеспечения стабильных прочностных характеристик оболочки в зоне воздействия локальных нагрузок, а также способствует повышению экономической эффективности за счет использования наиболее оптимальных технологических процессов.

В частном случае исполнения для расширения прочностных, жесткостных и эксплуатационных характеристик оболочки система пересекающихся и/или переплетающихся искусственных нитей вкладыша может быть выполнена в виде тканого материала, в качестве искусственных нитей силового вкладыша могут быть использованы стеклянные, или органические, или углеродные нити или их комбинация, толщина слоев силового вкладыша может находиться в диапазоне от 0,2 до 0,35 мм, диаметр паза может относиться к ширине канала как 2:1, штифт может быть выполнен из композиционного материала на основе ткани из искусственных нитей, в силовом вкладыше могут быть расположены элементы крепления и/или выполнены отверстия или люки.

Изобретение поясняется описанием конкретного, но не ограничивающего его, примера реализации и прилагаемыми чертежами.

На фиг.1 представлена заявленная оболочка, на фиг.2 - расположение штифта и нитей ребер в пазе.

Оболочка из композиционных материалов 1 содержит наружную 2 и внутреннюю 3 обечайки с отдельными частями пенопласта 4 между ними, разделенные ребрами 5. В выборке частей пенопласта 4 расположен силовой вкладыш 6, в котором имеются каналы 7, для расположения ребер 5. В каналах имеются пазы 8 с расположенными в них штифтами 9, между поверхностями которых с изгибом расположены нити 10 ребер 5.

Экспериментальная проверка подтвердила высокую прочность и надежность предложенной конструкции.

1. Оболочка из композиционных материалов, содержащая соответствующий ее профилю силовой каркас в виде наружной и внутренней обечаек с промежуточным слоем пенопласта между ними в виде отдельных частей, с образованием системы каналов, в которых расположена реберная структура, образованная слоями систем перекрывающихся высокомодульных нитей, скрепленными отвержденным полимерным связующим, отличающаяся тем, что части пенопласта, по меньшей мере, в одной локальной зоне имеют выборку на всю свою толщину, в которой расположен равный последнему по толщине силовой вкладыш из системы пересекающихся и/или переплетающихся, скрепленных полимерным связующим искусственных нитей, содержащий каналы, соединяющие примыкающие к вкладышу каналы, образованные частями пенопласта и совпадающие с ними поперечной конфигурацией, при этом в каждом канале силового вкладыша имеется, по меньшей мере, один цилиндрический паз, совмещенный своей осью с продольной осью канала и диаметром, превышающим ширину канала, по оси которого расположен штифт, а высокомодульные нити ребер расположены с изгибом между поверхностями паза и штифта.

2. Оболочка по п.1, отличающаяся тем, что система пересекающихся и/или переплетающихся искусственных нитей вкладыша выполнена в виде тканого материала.

3. Оболочка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве искусственных нитей силового вкладыша использованы стеклянные, или органические, или углеродные нити или их комбинация.

4. Оболочка по п.1, отличающаяся тем, что толщина слоев силового вкладыша находится в диапазоне от 0,2 до 0,35 мм.

5. Оболочка по п.1, отличающаяся тем, что диаметр паза относится к ширине канала как 2:1.

6. Оболочка по п.1, отличающаяся тем, что штифт выполнен из композиционного материала на основе ткани из искусственных нитей.

7. Оболочка по п.1, отличающаяся тем, что в силовом вкладыше расположены элементы крепления и/или выполнены отверстия или люки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к β-нуклеированным полипропиленовым смесям. Описана полипропиленовая смесь для получения труб.

Изобретение относится к области авиации и касается разработки силовых авиационных конструкций крыла и фюзеляжа из полимерных композиционных материалов (КМ) и их защите.

Изобретение относится к неметаллическим трубам, способу и устройству для их непрерывного изготовления. Согласно способу осуществляют намотку стекловолокнистого материала, пропитанного связующим, на вращающуюся самоподающую оправку с последующим отверждением связующего сформированной оболочки трубы.

Изобретение относится к композиции на основе полиамидной смолы для изготовления формованных изделий. Композиция содержит полиамид, состоящий из звеньев диамина, содержащих звенья 1,3-бис(аминометил)циклогексана и звенья дикарбоновой кислоты, включающие звенья адипиновой и/или себациновой кислоты, (В) соединения ароматического вторичного амина, (С) органическое соединение на основе серы и (D) фенольный антиоксидант.

Изобретение относится к трубе, обладающей повышенным сопротивлением к росту трещин труб и изготовленной из полиэтиленовой композиции, а также к применению стабилизатора фенольного типа (С) и стабилизатора фенольного типа (D) для увеличения сопротивления труб медленному росту трещин.

Изобретение относится к магистральному трубопроводному транспорту, предназначенному, преимущественно, для транспортировки газа. Газопровод содержит линейные участки труб для перемещения транспортируемого газа от входа названного участка к его выходу, при этом, по меньшей мере, на части линейных участков установлена бесшовная труба, длина которой равна длине этого участка, которая выполнена из стекло - или углепластика, и имеет внутренний диаметр не менее 2500 мм.

Оболочка из композиционных материалов предназначена для использования в конструкциях авиационной, ракетной и космической техники. Между двумя обечайками 1 и 2 оболочки слой пенопласта выполнен в виде краеугольных частей 3 с образованием пересекающихся каналов, в которых расположена реберно-ячеистая структура 4, выходящая на краевые шпангоуты 5.

Изобретение относится к способу получения сшитой трубы и к сшитой трубе, содержащей сшитую полимерную композицию, которая содержит сшитый этиленовый полимер. Способ получения сшитой трубы включает: (i) полимеризацию этилена необязательно совместно с одним или несколькими сомономерами (сомономером) в присутствии катализатора Циглера-Натта с получением этиленового полимера, содержащего углерод-углерод двойные связи, этиленовый полимер имеет: (А) сшиваемость, выражаемую через уровень содержания геля, равный, по меньшей мере, 50% масс., согласно измерению для дисковидного образца сшитого этиленового полимера (АSТМD 2765-01, Method А, экстрагирование в декалине); и/или (В) содержание углерод-углерод двойных связей в количестве более чем 0,2 углерод-углерод двойной связи/1000 атомов углерода, согласно измерению по методу ИКПФ; и (ii) получение полимерной композиции, включающей, по меньшей мере, 50% масс.

Группа изобретений относится к ракетной технике. Корпус снабжен профильным силовым слоем (5), который расположен между его наружным (3) и внутренним (4) силовыми слоями и скреплен с ними.

Изобретение относится к сшитому полиэтилену, к способу получения сшитого полиэтилена, также к сшитому полиэтилену и изделиям, предпочтительно трубам, изготовленным из него.

Изобретение относится к строительным отделочным звукоизоляционным материалам и касается способа изготовления панельной трехслойной конструкции. Включает этапы: обеспечения базовой панели, выполненной из материала на основе древесины, размещения звукоизолирующего слоя над базовой панелью, размещения покрывающей панели над базовой панелью и прессования трехслойной конструкции, предпочтительно, в прессе.

Изобретение относится к способу получения пенопластового комбинированного элемента, включающему стадии приготовления покрывающего слоя, нанесения усилителя сцепления и нанесения включающего полиуретан и/или полиизоцианурат пенопластового слоя на усилитель сцепления.
Изобретение относится к технологии получения вспененного композитного элемента. Способ включает стадию обеспечения покровного слоя, нанесение на покровный слой слоя адгезивного средства и нанесение на слой адгезивного средства слоя пеноматериала, содержащего полиуретан и/или полиизоцианурат.

Группа изобретений относится к устройству для звукоизоляции салона автомобиля, предназначенному для размещения между полотном кузовного листа (12) автомобиля и полотном внутренней обшивки (14), системе внутренней обшивки для салона автомобиля и транспортному средству.

Изобретение относится к легкому воздухопроницаемому укрытию из слоистых материалов. Легкое укрытие имеет внешнюю пленочную поверхность.

Изобретение относится к многослойным композиционным материалам и касается панели среднего слоя и способа ее изготовления. Способ включает: обеспечение элементов, выполненных из вспененного полимерного материала, имеющих трапециевидное поперечное сечение под углом 75° и скос с обеих сторон в продольном сечении под углом 45°, помещение каждого элемента в отдельный чехол из армирующего материала, укладку элементов в матрицу для формования закрытым методом, подачу в оснастку полимерного связующего и выдержку для отверждения полимерного связующего с получением готовой панели среднего слоя.

Изобретение относится к конструкционному материалу для авиа- и судостроения, машиностроения, промышленного и гражданского строительства, способу получения такого материала и его применению для получения конструкций и изделий.

Изобретение относится к текстильным материалам технического назначения, в частности к изделиям для изготовления строительных стеновых блоков из бетона с облицовкой из плиток.
Изобретение относится к изготовлению многослойных панелей, используемых при строительстве судов и прочих плавучих и транспортных средств. .

Изобретение относится к конструкции из композиционного материала (КМ) с выполненным в ней отверстием и касается крыла и фюзеляжа летательного аппарата (ЛА). Конструкция из КМ является нижней обшивкой основного крыла ЛА.
Наверх