Способ изготовления обтекателя гидроакустической станции методом намотки

Авторы патента:

Таубин Александр Георгиевич (RU)

Федорова Ольга Евгеньевна (RU)

Ильин Михаил Юрьевич (RU)

Румянцев Константин Андреевич (RU)

H01Q1/42 - оболочки, не имеющие непосредственной механической связи с излучающими элементами, например обтекатели, кожухи

Владельцы патента RU 2589504:

Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (RU)

Использование: изобретение относится к области судостроения, а именно к способам изготовления обтекателей антенн гидроакустических станций, и касается вопросов их конструирования. Сущность: изготовление обтекателя гидроакустической станции по частям с последующим их соединением, при этом основную часть обтекателя (тело обтекателя) изготавливают методом намотки, согласно которому на форму в виде тела вращения, установленную на валу, наматывают ровинговые нити, пропитанные связующим, с образованием при этом в теле обтекателя на оси вращения в области его полюса технологического отверстия под вал, в которое, после его обработки, устанавливают полюсную часть обтекателя в виде заглушки, сформированную под давлением (отдельно от основной части обтекателя) из тех же армирующего материала и связующего с соблюдением той же плотности и направления укладки слоев и конструктивными параметрами, согласованными с параметрами конструкции тела обтекателя. Причем монтаж заглушки в отверстие в теле обтекателя гидроакустической станции состоит из комплекса мероприятий, позволяющих изготовить обтекатель с акустически благоприятной однородной структурой. Технический результат: повышение технологичности, в том числе снижение временных и трудозатрат, способа изготовления обтекателей гидроакустических станций, обеспечение однородности структуры и высоких акустических и прочностных свойств изготавливаемых обтекателей. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области судостроения, а именно к способам изготовления обтекателей антенн гидроакустических станций, и касается вопросов их конструирования.

Обтекатель антенны гидроакустической станции является частью ее рабочего отсека и представляет собой тонкостенную оболочку из композиционного материала (стеклопластика или органопластика). Отсек занимает пространство от носа корабля до поперечной переборки, ограничивающей объем, занимаемый станцией.

Обтекатели гидроакустических станций предназначены для обеспечения условий работы антенн, и их конструкция должна удовлетворять комплексу акустических и прочностных требований. Одним из основных акустических требований является отсутствие неоднородностей в структуре обтекателя, куда входит его полюсная часть. В понятие неоднородности включают наряду с ребрами жесткости также нарушения непрерывности внешнего и внутреннего обводов, просадки отдельных участков, перепады по плотности, толщине и механическим свойствам материала обтекателя. Для обеспечения акустической прозрачности обтекателя в нем должны отсутствовать воздушные включения. Таким образом, для создания обтекателя с хорошими акустическими свойствами требуется осуществить комплекс мер по обеспечению однородности его структуры.

Наиболее распространенной технологией изготовления обтекателей гидроакустических станций является метод контактного формования, при котором вручную осуществляют укладку слоев ткани, пропитанных связующим, на оснастку требуемой формы ("Стеклопластики полиэфирные. Типовая технология процесса формования", ОСТ 5.9616-85, ФГУП "ЦНИИ КМ "Прометей", 1985 г.).

Недостатками известной технологии являются низкие и нестабильные физико-механических свойства при укладке слоев вручную, вредные условия производства, а также высокие трудо- и временные затраты.

Известна технология изготовления оболочек изделий, эксплуатируемых в условиях высокого внешнего давления, методом намотки, описанная в статье с одноименным названием (А.С. Гусев, Т.Л. Рагулина "Технология изготовления методом намотки оболочек изделий, эксплуатируемых при высоком внешнем давлении", Сборник «Вестник технологии судостроения» Выпуск №13, 2005 г.) - прототип.

По известной технологии изготовления оболочек изделий на форму в виде тела вращения, установленную на валу, наматывают ровинговые нити, пропитанные связующим. Оболочка с требуемой структурой может быть изготовлена за счет выбора количества слоев, их видов и направления намотки нитей. В результате применения технологии получают оболочку изделия требуемой формы (тела вращения) с технологическими отверстиями под вал в полюсных частях оболочки. Достоинством данной технологии является стабильность и высокие механические свойства материала обшивки.

Недостатком известной технологии является невозможность применения ее для изготовления оболочки с однородной и непрерывной структурой полюсной части, например оболочки обтекателя гидроакустической станции, имеющего форму полусферы, поскольку получаемая оболочка в области ее полюсной части будет иметь технологическое отверстие под вал, приводящий во вращение форму намотки.

Для ряда конструкций, таких как буи, трубы, цистерны, стенки сосудов, эта особенность не имеет значения, так как на место технологического отверстия либо предусмотрены вставки или оно может быть сохранено. Для обтекателя гидроакустической станции непрерывный со всем обтекателем участок вблизи полюса не только необходим, но и должен обеспечивать однородность структуры, так как является центральной частью звукопрозрачной зоны обтекателя.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение технологичности, в том числе снижение временных и трудозатрат, способа изготовления обтекателей гидроакустических станций, обеспечение однородности структуры и высоких акустических и прочностных свойств изготавливаемых обтекателей.

Поставленная задача решается за счет изготовления обтекателя гидроакустической станции по частям с последующим их соединением, при этом основную часть обтекателя (тело обтекателя) изготавливают методом намотки, согласно которому на форму в виде тела вращения, установленную на валу, наматывают ровинговые нити, пропитанные связующим, с образованием при этом в теле обтекателя на оси вращения в области его полюса технологического отверстия под вал, в которое, после его обработки, устанавливают полюсную часть обтекателя в виде заглушки, сформированную под давлением (отдельно от основной части обтекателя) из тех же армирующего материала и связующего с соблюдением той же плотности и направления укладки слоев и конструктивными параметрами, согласованными с параметрами конструкции тела обтекателя. Причем монтаж заглушки в отверстие в теле обтекателя гидроакустической станции состоит из комплекса мероприятий, позволяющих изготовить обтекатель с акустически благоприятной однородной структурой.

Предложенный способ изготовления обтекателя гидроакустической станции состоит из последовательности технологических операций, описанной ниже.

Основную часть обтекателя (тело обтекателя) изготавливают методом намотки, согласно которому на форму в виде тела вращения, установленную на валу, наматывают ровинговые нити, пропитанные связующим, с образованием при этом в теле обтекателя на оси вращения в области его полюса технологического отверстия под вал.

Полученному в теле обтекателя технологическому отверстию придают коническую форму с обратной конусностью наружу от тела обтекателя.

Под образованное коническое отверстие изготавливают ответную заглушку, которую формируют под давлением из тех же армирующего материала и связующего с соблюдением той же плотности и направления укладки слоев и конструктивными параметрами, согласованными с параметрами конструкции тела обтекателя. Причем внутреннюю и наружную формы поверхности заглушки выполняют повторяющими одноименные поверхности обтекателя.

Под наружным давлением осуществляют монтаж полученной ответной заглушки в образованное в теле обтекателя коническое отверстие с одновременным отсосом в процессе этого воздуха с внутренней стороны обтекателя из зоны контакта заглушки с посадочным местом в его теле и непрерывной подачей смолы в контур стыка с наружной стороны обтекателя.

После описанных операций наносят выравнивающие слои стеклоткани на наружную поверхность обтекателя.

Изготовление основной части обтекателя методом намотки обеспечивает высокие и стабильные физико-механические характеристики материала и необходимое направление укладки армирующего материала (ровинговых нитей) и имеет значительные технологические преимущества по плотности укладки слоев по сравнению с другими технологическими приемами, к которым относят контактное формование и вакуумную инфузию. Изготовленная методом намотки основная часть обтекателя имеет технологическое отверстие на оси вращения, радиус которого для оболочек обтекателей, как правило, находится в пределах 1:15-1:20 максимального радиуса обтекателя.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображены обтекатель гидроакустической станции, состоящий из тела и заглушки, и оборудование для их соединения.

На чертеже выполнены следующие обозначения:

1 - основная часть обтекателя (тело обтекателя);

2 - заглушка;

3 - оборудование для монтажа под давлением (например, вакуумная пленка, штуцер под насос, жгут);

4 - временная оснастка для выравнивания внешних поверхностей тела обтекателя и заглушки.

Предлагаемый способ изготовления обтекателя антенны гидроакустической станции методом намотки позволяет повысить прочность, сопротивляемость местным динамическим нагрузкам и улучшить его акустические характеристики, что выгодно отличает его от известных аналогов.

1. Способ изготовления обтекателя гидроакустической станции методом намотки, согласно которому на форму в виде тела вращения, установленную на валу, наматывают ровинговые нити, пропитанные связующим, с образованием при этом в теле обтекателя на оси вращения в области его полюса технологического отверстия под вал, отличающийся тем, что полученному в теле обтекателя технологическому отверстию придают коническую форму с обратной конусностью наружу от тела обтекателя, затем под образованное коническое отверстие изготавливают ответную заглушку, которую формируют под давлением из тех же армирующего материала и связующего с соблюдением той же плотности и направления укладки слоев и конструктивными параметрами, согласованными с параметрами конструкции тела обтекателя, после чего под наружным давлением осуществляют монтаж полученной ответной заглушки в образованное в теле обтекателя коническое отверстие с одновременным отсосом в процессе этого воздуха с внутренней стороны обтекателя из зоны контакта заглушки с посадочным местом в его теле и непрерывной подачей смолы в контур стыка с наружной стороны обтекателя, после этого наносят выравнивающие слои стеклоткани на наружную поверхность обтекателя.

2. Способ изготовления обтекателя гидроакустической станции по п. 1, отличающийся тем, что внутренняя и наружная формы поверхности заглушки выполнены повторяющими одноименные поверхности обтекателя.

Изобретение относится к области радиотехники и касается разработки конструкций с пониженным коэффициентом отражения радиоволн для защиты плавающих средств от воздействия падающего излучения и внешних факторов окружающей среды.

Узел крепления керамического обтекателя с металлическим корпусом летательного аппарата // 2581886

Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники и касается изготовления антенных обтекателей скоростных ракет различных классов. Узел крепления керамического обтекателя с металлическим корпусом летательного аппарата содержит металлический шпангоут, в котором равномерно по окружности по центру склейки выполнены продольные сквозные пазы, соединенный с керамическим обтекателем по сопрягаемым коническим поверхностям слоем эластичного клея, и уплотнительное кольцо.

Способ герметизации корпуса радиоэлектронного устройства // 2575864

Изобретение относится к области антенной техники и может быть использовано при изготовлении радиоэлектронных устройств, в частности приемо-передающих модулей активных фазированных антенных решеток.

Гибкий безреберный обтекатель антенны гидроакустической станции // 2575589

Использование: область судостроения, а именно при разработке конструкций гидроакустических станций, и касается наружных форм и размеров обтекателя антенны. Сущность: разработана конструкция гибкого безреберного обтекателя антенны гидроакустической станции, конструкция которой содержит узел крепления, имеющий зону плавного перехода от участка локального усиления к остальной части оболочки обтекателя, выполненного в виде двух сужающихся пучков ткани.

Антенный обтекатель // 2573199

Изобретение относится к антенно-фидерным устройствам, преимущественно к антенным обтекателям. Техническим результатом изобретения является снижение искажений вносимых обтекателем в поле падающей волны.

Полимерная радиопрозрачная композиция // 2570446

Изобретение относится к лакокрасочным покрытиям, в частности к полимерным радиопрозрачным композициям, предназначенным для устранения поверхностных дефектов радиопрозрачных обтекателей из ПКМ, и может быть использовано в изделиях ГА и других конструкциях из ПКМ.

Антенный обтекатель из слоистого стеклопластика // 2567734

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в конструкциях защитных устройств для различных антенн. Предложенный антенный обтекатель состоит из набора слоев высокопрочного стеклопластика, выполненных в виде отдельных секторов.

Способ соединения керамического обтекателя с металлическим корпусом летательного аппарата // 2566643

Изобретение относится к области машиностроения, в частности, может быть использовано при изготовлении антенных обтекателей. Способ соединения керамического обтекателя с металлическим корпусом летательного аппарата предполагает выполнение в металлическом шпангоуте продольных сквозных пазов.

Способ изготовления тонкостенной ячеистой структуры с плоскими поверхностями из углеродной ткани // 2562986

Способ по изобретению заключается в создании прочных тонких, механических поддерживающих структур для электромагнитного калориметра. Такими структурами являются ячеистые структуры из пропитанной эпоксидным связующим ткани из углеродного волокна. Техническим результатом, достигаемым при использовании способа по изобретению, является возможность изготовления механической структуры из углеродного волокна с высокой прочностью и точностью по толщине тонких стенок 20 мкм и плоскостности.

Узел крепления керамической оболочки антенного обтекателя с металлическим шпангоутом // 2559732

Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники, преимущественно к разработке и производству радиопрозрачных обтекателей летательных аппаратов. Технический результат - повышение прочности узла соединения керамической оболочки с металлическим шпангоутом при теплопрочностных нагрузках и улучшение технологии изготовления.

Самолёт с обтекателем антенн // 2599078

Изобретение относится к авиационной технике. Самолет с обтекателем антенн содержит радиопрозрачный обтекатель и элементы его стыковки с поверхностью фюзеляжа. Радиопрозрачный обтекатель выполнен цельной конструкции и содержит на усиленном торце по контуру стыковочный пояс уголкового сечения, стыковочная полка которого выполнена по плоскости стыка и сопрягается с ответной стыковочной полкой балки, которая закреплена на фюзеляже. На стыковочной полке балки установлены направляющие штыри, а на стыковочном уголке обтекателя - ответные гнезда в виде втулок с направляющими отверстиями. Стыковочные полки, выступающие за контуры радиопрозрачного обтекателя, соединяются силовыми замками и закрыты аэродинамическим обтекателем. Изобретение направлено на улучшение радиопрозрачности обтекателя 10 ил.

Антенный обтекатель // 2623826

Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники, преимущественно к радиопрозрачным обтекателям скоростных летательных аппаратов различных классов. Антенный обтекатель содержит конусообразную оболочку и металлическое кольцо (шпангоут), жестко скрепленное с оболочкой, при этом обтекатель снабжен стопорными накладками, равномерно распределенными по его окружности, торец металлического кольца, обращенный к вершине конусообразной оболочки, выполнен с наружным пилообразным профилем, конусообразная оболочка выполнена с поднутрениями, один конец накладок размещен в поднутрениях конусообразной оболочки и жестко соединен с металлическим кольцом в районе пилообразного профиля, а другой конец - с металлическим кольцом с противоположного торца, конусообразная оболочка выполнена путем намотки концентричных слоев растянутых параллельно лежащих волокон, ориентированных послойно под углом 0°, +45°, -45° к продольной оси конусообразной оболочки, скрепленных между собой посредством полимерного связующего, волокна выполнены с поперечным сечением в виде равностороннего треугольника, при этом площадь поперечного сечения волокон уменьшается послойно в направлении от оси конусообразной оболочки, а соседние волокна контактируют между собой взаимообращенными гранями. Используют стеклянные или базальтовые волокна. Предложенное техническое решение позволяет достигнуть высокоточное центрирование конусообразной оболочки относительно продольной оси металлического кольца и летательного аппарата и ее надежное крепление на металлическом кольце, выдерживающее высокие динамические и тепловые нагрузки во время длительного полета. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Антенный обтекатель // 2624793

Изобретение относится к области авиационно-ракетной техники, преимущественно к конструкциям носовых радиопрозрачных обтекателей. Антенный обтекатель содержит керамическую оболочку, металлический стыковой шпангоут и расположенное соосно между ними теплоизоляционное кольцо, выполненное из термостойкого стеклопластика с низким модулем нормальной упругости при растяжении и тепловым коэффициентом линейного расширения, превышающим тепловой коэффициент линейного расширения керамики, соединенное с оболочкой и шпангоутом термостойкими адгезивами. При этом оболочка и кольцо соединены адгезивом с низкой пластичностью и величина радиального зазора между ними составляет 0,25-0,4 мм, а кольцо и шпангоут соединены эластичным адгезивом на основе силоксанового каучука и величина радиального зазора между ними рассчитывается по формуле S=ΔR1+ΔR2, где S - радиальный зазор между теплоизоляционным кольцом и металлическим стыковым шпангоутом; ΔR1 - расчетное радиальное расширение теплоизоляционного кольца; ΔR2 - расчетное радиальное расширение металлического стыкового шпангоута. Технический результат заключается в обеспечении работоспособности антенного обтекателя в условиях длительного теплосилового воздействия. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Радиопрозрачное покрытие // 2624840

Изобретение относится к радиопрозрачному компоненту. Радиопрозрачный компонент (1), который включает в себя радиопрозрачное тело (3), предпочтительно пластиковое тело, причем по меньшей мере часть поверхности имеет слой (5), состоящий в основном из кремния, причем толщина состоящего в основном из кремния слоя (5) находится в пределах от 10 нм до 100 нм, причем между радиопрозрачным телом и состоящим в основном из кремния слоем (5) нанесен промежуточный слой (7), включающий в себя полимерный слой, который состоит из отверждаемого УФ-излучением лака, для сглаживания возможных поверхностных структур, при этом на состоящий в основном из кремния слой (5) в качестве защищающего от окружающей среды слоя нанесен полимерный слой (9), который состоит из отверждаемого ультрафиолетовым излучением лака. 4 н. и 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Головной антенный обтекатель // 2631917

Изобретение относится к области ракетной техники, преимущественно к головным обтекателям летательных аппаратов различных классов.Головной антенный обтекатель ракеты включает оболочку из керамического материала, переходной металлический шпангоут, согласованный по КТЛР с материалом оболочки, соединенный с оболочкой по сопрягаемым коническим поверхностям эластичным термостойким адгезивом, стыковой шпангоут, переходной шпангоут, соединенный со стыковым шпангоутом соосно и ограниченный от осевого перемещения с одной стороны двумя взаимно ответными буртиками, выполненными на внутренней поверхности стыкового шпангоута и на наружной поверхности переходного шпангоута, а с другой стороны - штифтами, зафиксированными в стыковом шпангоуте и установленными с зазором в глухие отверстия переходного шпангоута, уплотнительное кольцо, установленное в проточку на торце переходного шпангоута. На наружной поверхности переходного металлического шпангоута вдоль образующей выполнены канавки шириной 10-20 мм и глубиной до 2/3 от исходной толщины в каждом поперечном сечении соединяемой части шпангоута с керамической оболочкой, и шириной 10÷20 мм. На взаимно ответных буртиках выполнены конические посадочные поверхности, а у штифтов на одном конце выполнен конус для фиксации в ответной конической расточке в глухих отверстиях переходного шпангоута, а на другом - резьба для крепления в стыковом шпангоуте.Техническим результатом при реализации заявленного изобретения является повышение технических характеристик летательных аппаратов, в частности по продолжительности рабочего режима. 3 ил.

Способ получения антенных обтекателей ракет из кварцевой керамики // 2639548

Изобретение относится к способу изготовления антенных обтекателей ракет из кварцевой керамики, работающих в сложных климатических условиях. Способ включает формование керамической оболочки методом шликерного литья из водной суспензии кварцевого стекла в гипсовой форме, сушку, обжиг и механическую обработку оболочки алмазным инструментом, герметизацию и упрочнение оболочки органополимером, радиодоводку, сборку оболочки с металлическим шпангоутом при помощи герметика. В качестве исходного сырья используется кварцевое стекло с содержанием SiO2 не менее 99,8%, а формование керамической заготовки осуществляют из полидисперсного водного шликера кварцевого стекла с зерновым составом от 0,1 до 500 мкм, плотностью 1,87-1,90 г/см3 с предусмотренным отводом и сбором гравитационного осадка, спекание материала производится в воздушной среде по режимам, исключающим образование кристобалита до пористости 8,0-11,0% и прочности при изгибе не менее 35 МПа, затем производят механическую обработку изделия до заданных размеров алмазным инструментом с глубиной резания не более 2,0 мм, упрочнение и герметизацию пористой оболочки пропиткой по внутренней поверхности высокотемпературным кремнийорганическим полимером до 20-40% толщины стенки и диэлектрической проницаемостью материала радиопрозрачной зоны оболочки не выше 3,5 единиц, радиодоводку по наружной поверхности путем плавного профилирования толщины стенки алмазным инструментом, соблюдая требования по контуру изделия, после чего наносятся два слоя кремнийорганической эмали типа КО-5189, один слой суспензии эмали с пониженной вязкостью (для частичной пропитки пористой керамики), второй - для формирования сплошной пленки с общей толщиной до 100 мкм, а сборка изделия с инваровым шпангоутом осуществляется при помощи эластичного герметика У-2-28 на специальном стапеле с центровкой и прижимом шпангоута и оболочки до постоянной толщины клеевого шва в пределах 0,1-0,4 мм. Технический результат заключается в повышении работоспособности обтекателей ракет.

Антенный обтекатель ракеты из кварцевой керамики и способ его изготовления // 2644453

Изобретение «Антенный обтекатель ракеты из кварцевой керамики и способ его изготовления» относится к конструкции и технологии изготовления антенных обтекателей ракет из керамических материалов, а точнее из кварцевой керамики. Представленное техническое решение, включающее оболочку из пористой кварцевой керамики, упрочненную и герметизированную органополимером и соединенную с металлическим шпангоутом из инварового сплава при помощи герметика, отличается тем, что оболочка представляет собой резонансную конструкцию с утолщением стенки в зоне крепления шпангоута на 15-45% по сравнению с радиопрозрачной зоной с целью повышения прочностных и теплозащитных свойств оболочки и увеличением осевой толщины носка внутрь оболочки до (0,3-1,0)λ - рабочей длины волны антенны для улучшения РТХ обтекателя, выполненного из кварцевой керамики плотностью 1,97-2,01 г/см3, прочностью при изгибе не ниже 50 МПа после упрочнения и герметизации по внутренней и наружной поверхности органополимером на общую толщину (глубину) не более 0,1λ. Способ изготовления антенного обтекателя ракеты включает формование керамической заготовки методом шликерного литья в гипсовой форме из водного шликера кварцевого стекла с содержанием SiO2 не менее 99,9% при влажности 13-16% полидисперсного зернового состава с размером частиц в пределах 0,1-500 мкм, спекание оболочки по режиму, исключающему образование в материале кристобалита до плотности 1,97-2,01 г/см3, после чего производят механическую обработку изделия алмазным инструментом до заданных параметром и толщины стенки с утолщением в зоне шпангоута и носка, а также нанесение и пропитку пористой оболочки органополимером, например ТМФТ, МФСС-8, по внутренней поверхности и фторопластовыми или кремнийорганическими эмалями по наружной поверхности до общей толщины не более 0,1λ. Предложенное техническое решение обеспечивает получение антенных обтекателей ракет с улучшенными радиотехническими и прочностными характеристиками. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Широкополосная система "антенна-обтекатель" // 2647563

Изобретение относится к антенно-фидерным устройствам, преимущественно к широкополосным системам «антенна-обтекатель», предназначенным для работы в совмещенных диапазонах. Широкополосная система «антенна-обтекатель» для работы в совмещенных частотных некратных диапазонах содержит обтекатель со стенкой из диэлектрического материала в форме колпака, снабженного узлом крепления к летательному аппарату, у которого электрическая толщина стенки для среднего угла падения плоской волны на обтекатель на нижней кратной частоте, расположенной ниже средней частоты нижнего рабочего диапазона на величину, равную сумме четверти от средней частоты верхнего рабочего диапазона и половины средней частоты нижнего рабочего диапазона, кратна π, причем внутренний и внешний слои выполнены с профилем по толщине, подобранным при доводке на радиотехническом стенде. Технический результат заключается в снижении искажений, вносимых стенкой в фазу поля падающей волны. 18 ил., 1 табл.