Подкрепляющий шпангоут для тонкостенных оболочек из композиционных материалов и способ его изготовления



Подкрепляющий шпангоут для тонкостенных оболочек из композиционных материалов и способ его изготовления
Подкрепляющий шпангоут для тонкостенных оболочек из композиционных материалов и способ его изготовления

 


Владельцы патента RU 2623054:

Акционерное общество Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения (RU)

Изобретение относится к изготовлениию изделий из композиционных материалов (КМ) и касается пристыковочных и подкрепляющих элементов оболочек – шпангоутов для тонкостенных оболочек из КМ. Подкрепляющий шпангоут представляет собой ребро жесткости с контактными поверхностями по форме подкрепляемой оболочки по наружному диаметру и с кольцевым утолщением по внутреннему. При этом ребро жесткости выполнено плоским или выпукло-вогнутым двойным сложением расчетного числа слоев ткани с перегибом в зоне утолщения и разведением каждой половины слоев в стороны с образованием развитых контактных поверхностей. Кольцевое утолщение образовано заполнением расчетным количеством нити конструктивного объема в зоне перегиба ткани. Достигается повышение массопрочностных характеристик. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к области разработки и изготовления изделий из композиционных материалов и их составных частей, в частности подкрепляющих и пристыковочных элементов оболочек - шпангоутов, которые часто составляют значительную долю по массе в конструкции оболочек.

Известны шпангоуты, выполняющие роль пристыковочных (присоединительных) в конструкциях обтекателей ракет, например, по пат. RU №2269845 С1, МПК H01Q 1/42 (2006.01), представляющие собой сплошную конструкцию из металла по форме мест присоединения.

Известна оболочечная конструкция по пат. RU №2558506 С1, МПК B29C 53/56 (2006.01) из композиционных материалов с подкрепляющими шпангоутами прямоугольного профиля сечения, вмонтированными непосредственно в оболочку между ее внутренними и наружными слоями и выполненными методом намотки ткани при изготовлении всей конструкции.

Известна оболочка по пат. RU №2174467 С2, МПК7 B29C 53/56 также с пристыковочными шпангоутами прямоугольного профиля, изготовленными раздельно и вмонтированными в конструкцию при сборке с установкой на клей.

Шпангоуты прямоугольного профиля являются наиболее простыми в изготовлении, например, намоткой или прессованием в зависимости от размеров, но они обладают относительно низким соотношением массопрочностных показателей.

Известен воздухозаборник как оболочечная конструкция по пат. RU №2348370 C1 МПК В64D 33/02 (2006.01), имеющий пристыковочный и наружные подкрепляющие шпангоуты, один из которых выполнен в виде ребра прямоугольного сечения, а второй фасонным с профилем, наиболее органично вписывающимся в наружную форму поверхности воздухозаборника как элемент ее конструкции, выполненный в процессе изготовления, а не являющийся отдельным изделием типового или индивидуального решения по назначению.

Задачей данного предлагаемого изобретения является создание подкрепляющего шпангоута для тонкостенных оболочек с повышенными массопрочностными характеристиками как законченного изделия, наиболее органично вписывающегося в конструкцию тонкостенных оболочек, и способа его изготовления из композиционных материалов.

Существенными признаками конструкции шпангоута, обеспечивающими достижение этой цели, являются:

- выполнение ребра жесткости в виде плоского или выпукло-вогнутого диска двойным сложением расчетного числа слоев тканого композиционного материала с перегибом в зоне утолщения по меньшему диаметру, с одной стороны, и разведением каждой половины слоев в стороны с образованием развитых контактных поверхностей, с другой, для соединения с подкрепляемой оболочкой;

- выполнение кольцевого утолщения заполнением расчетным количеством нити конструктивного объема в зоне перегиба ткани.

Существенными признаками способа изготовления подкрепляющего шпангоута являются:

- ведение укладки неотвержденной ткани сложенным вдвое расчетным числом слоев ее с разведением половин их с образованием открытого зева и заполнением нитью через него конструктивного объема оснастки в зоне перегиба уложенной на нее ткани;

- сведение разведенных половин слоев ткани с образованием ребра жесткости и новое разведение их за пределами ребра с образованием развитых контактных поверхностей для соединения с подкрепляемой оболочкой.

Предлагаемая конструкция подкрепляющего шпангоута для тонкостенных оболочек и способ ее изготовления поясняются чертежами.

На фиг. 1 представлен подкрепляющий шпангоут (общий вид); на фиг. 2 - схема изготовления шпангоута; на фиг. 3 - схема размещения шпангоутов в подкрепляемой оболочке.

Шпангоут (фиг. 1) представляет собой ребро жесткости 1 с контактными поверхностями 2 и 3 по форме подкрепляемой оболочки по наружному диаметру и с кольцевым утолщением 4 по внутреннему диаметру.

Ребро жесткости 1 (фиг. 1) выполнено плоским или выпукло-вогнутым двойным сложением расчетного числа слоев 5 ткани с перегибом в зоне утолщения 4 и разведением каждой половины слоев в стороны с образованием развитых контактных поверхностей 2 и 3 с подкрепляемой оболочкой, а кольцевое утолщение 4 образовано заполнением расчетным количеством нити 6 конструктивного объема в зоне перегиба ткани.

Способ изготовления подкрепляющего шпангоута заключается в укладке расчетного количества слоев неотвержденной ткани 5 (фиг. 1) на формообразующие поверхности оснастки 7 и оформлении кольцевого утолщения 4 замоткой нити 6 на этой же оснастке (фиг. 2).

При его осуществлении укладку неотвержденной ткани 5 (фиг. 1) ведут сложенным вдвое расчетным числом слоев ее с разведением половин 8 и 9 их по стрелкам с образованием открытого зева 10 (фиг. 2) и заполнением нитью через него конструктивного объема в зоне перегиба уложенной на оснастку ткани с последующим сведением разведенных половин 8 и 9 слоев ткани с образованием ребра жесткости 1 (фиг. 1) при смыкании элементов оснастки 7 по стрелке и новым разведением их за пределами ребра жесткости с образованием развитых контактных поверхностей 2 и 3 (фиг. 1) для соединения с подкрепляемой оболочкой.

По принципу работы подкрепляющие шпангоуты 11 устанавливаются на клей во внутреннюю часть подкрепляемых оболочек 12 (фиг. 3) и работают совместно с ней, увеличивая ее жесткость.

Практика применения и расчеты показывают, что предлагаемая конструкция шпангоута довольно эффективна по массопрочностным характеристикам, особенно для тонкостенных оболочек, при которых толщины сопрягаемых поверхностей и ребра жесткости шпангоута соизмеримы с толщиной подкрепляемой оболочки.

1. Подкрепляющий шпангоут для тонкостенных оболочек из композиционных материалов, представляющий собой ребро жесткости с контактными поверхностями по форме подкрепляемой оболочки по наружному диаметру и с кольцевым утолщением по внутреннему, отличающийся тем, что в нем ребро жесткости выполнено плоским или выпукло-вогнутым двойным сложением расчетного числа слоев ткани с перегибом в зоне утолщения и разведением каждой половины слоев в стороны с образованием развитых контактных поверхностей, а кольцевое утолщение образовано заполнением расчетным количеством нити конструктивного объема в зоне перегиба ткани.

2. Способ изготовления подкрепляющего шпангоута для тонкостенных оболочек из композиционных материалов, представляющего собой ребро жесткости из двойного сложения слоев ткани с разведенными контактными поверхностями с подкрепляемой оболочкой по наружному диаметру и кольцевым утолщением по внутреннему, заключающийся в укладке неотвержденной ткани на формообразующие поверхности оснастки и оформлении кольцевого утолщения замоткой нити, отличающийся тем, что в нем укладку неотвержденной ткани ведут сложенным вдвое (двойным сложением) расчетным числом слоев ее с разведением половин их с образованием открытого зева и заполнением нитью через него конструктивного объема оснастки в зоне перегиба уложенной на нее ткани с последующим сведением разведенных половин слоев ткани с образованием ребра жесткости и новым разведением их за пределами ребра с образованием развитых контактных поверхностей для соединения с подкрепляемой оболочкой.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к изготовлению фюзеляжа летательного аппарата. Ограничивающая система выполнена с возможностью взаимодействия с секторами устройства для изготовления фюзеляжа, в котором барабан для ламинирования ограничен внешней поверхностью.

Приводная система секторов устройства (2) для изготовления фюзеляжа летательного аппарата, в которой барабан (4) для ламинирования ограничен внешней поверхностью (5), которая образует тело вращения относительно оси (7) симметрии и содержит множество секторов (12) с угловым разнесением вокруг оси (7) подвижных вдоль направляющих между: выдвинутым положением для ламинирования и втянутым положением для демонтажа.

Изобретение относится к способу позиционирования конструктивного элемента (В), в частности, при монтаже конструкции самолета посредством системы (1) позиционирования.

Изобретение относится к оптимизации отверстий люков летательного аппарата (ЛА) и касается конструкции колец для изготовления воздухонепроницаемого уплотнения. Поверхность, которая находится в контакте с внутренней поверхностью обшивки, является оптимизированной поверхностью уплотнительных колец.

Группа изобретений относится к способу и устройству для обнаружения дефектов акустическим анализом турбомашины летательного аппарата. Устройство содержит мобильный модуль, включающий в себя направленные средства сбора и обработки акустических сигналов турбомашины, средства передачи отчета о повреждениях, сервер, содержащий средства приема и средства хранения отчета о повреждениях.

Головка (25) устройства для клепки с использованием заклепок типа HI-LITE компонентов конструкции и с возможностью автоматической установки втулок (13) на штифты (11), предварительно введенные в конструкцию.

Изобретение относится к испытательной технике для проведения комплекса испытаний систем в составе вертолета. Стенд для проведения наземных испытаний вертолета содержит неподвижное железобетонное основание (1) с двумя опорными фермами (2), установленными параллельно друг другу, и внутрифюзеляжную силовую раму (3).

Способ измерения для определения положения омега-профильного компонента (2), установленного на оболочковом компоненте (1) летательного аппарата, в котором фактическое положение омега профильного компонента (2) относительно оболочкового компонента (1) определяют оптически бесконтактным образом, чтобы потом сравнивать его с заданным положением.

Изобретение относится к авиации и касается созданий конструкций для летательных аппаратов (ЛА). При изготовлении отсека ЛА в виде оболочки вращения на оправку укладывают разделительный слой из резиноподобного материала со спиральными обоих направлений канавками одинаковой ширины, слоями из высокомодульных нитей вматывают в эти канавки спиральные ребра, затем наматывают обжимающую облицовку из термоусаживающего материала, термообрабатывают, удаляют облицовку, снимают с оправки и удаляют разделительный слой.

Изобретение относится к области испытания узлов летательных аппаратов, в частности к стендам для испытания электромеханических приводов системы уборки-выпуска закрылков.

Шпангоут задней секции фюзеляжа летательного аппарата, которая принимает нагрузки хвостовых стабилизаторов, содержит первый участок (11), выполненный с возможностью выдерживать эти внешние нагрузки, и второй участок вдоль оставшегося периметра фюзеляжа.

Композиционный шпангоут (1) летательного аппарата содержит два сегмента (10, 20), каждый из которых является одиночным единым элементом, изготовленным из композиционного материала, стенку (2), элемент жесткости с множеством перекладин (31, 32, 33) и фитинг (4).

Изобретение относится к элементам закрывания проемов транспортных средств. Декомпрессионное устройство (1) предназначено для применения в декомпрессионном отверстии (2) стенового элемента (3) самолета и содержит панель (5), закрепляемую над рамкой (4) с возможностью выдвижения для разблокировки декомпрессионного отверстия (2) при заданном дифференциальном давлении (Δp).

Изобретение относится к авиационной промышленности и касается разработки конструкции узла герметической перегородки летательного аппарата. Конструкция узла герметической перегородки для соединения передней секции фюзеляжа, соответствующей герметическому отсеку фюзеляжа, и задней секции фюзеляжа, соответствующей негерметическому отсеку, содержит стыковой угольник, нормальный шпангоут, стыковую накладку и работающие на растяжение фитинги.

Изобретение относится к несущим конструкциям объектов. Шпангоут переменной жесткости содержит наружный пояс, внутренний пояс и стенку.

Изобретение относится к силовым конструкциям и изделиям, в частности к летательным аппаратам, подводным лодкам, морским и речным судам, железнодорожным вагонам и емкостям-хранилищам.

Изобретение относится к ракетно-космической технике. Система мягкой посадки многоразовой ракетной ступени содержит ракетные двигатели, посадочные опоры и подсистему вертикализации ступени после ее посадки.

Фюзеляж повышенного давления воздушного судна в продольном направлении содержит несколько секций (1a-1f) фюзеляжа. Задний куполообразный гермошпангоут (2) предусмотрен для того, чтобы образовать внутреннюю область (3) повышенного давления воздушного судна.

Изобретение относится к самолетостроению, в частности к узлу стыка соединения герметичного и негерметичного отсеков друг с другом. .

Изобретение относится к самолетостроению, в частности к узлу стыка соединения герметичного и негерметичного отсеков друг с другом. .

Изобретение относится к способу изготовления фасонной детали (1) с кольцевым поперечным сечением, такой как винт, гайка, муфтовая деталь, заглушка для труб, фитинг или подобного рода детали, причем фасонная деталь (1) имеет основную часть (2), имеющую форму полого цилиндра, во внутреннем канале (3) которой, предназначенном для приема вставки (4) с уплотнением, в осевом направлении (X-X) друг за другом следуют участки (A1, A2, A3, A4, A5, A6, A7, A8, A9, AZ) с различными функциями, а именно для размещения кольцевого уплотнения (5, 6), для непосредственного или опосредованного крепления и/или стопорения вставки (4) и/или для обеспечения опоры и/или для направления вставки (4), и причем основная часть (2) имеет, по меньшей мере, внутреннюю резьбу и/или внешнюю резьбу (10), причем содержащая волокна (F) пластифицированная полимерная масса, по меньшей мере, через одно отверстие для впрыска формовочного инструмента впрыскивается в полость формовочного инструмента, и после затвердевания полимерной массы фасонная деталь (1) вынимается из формовочного инструмента.
Наверх