RU1807960C - Windwheel vane made of composite materials and method of its manufacture - Google Patents
Windwheel vane made of composite materials and method of its manufactureInfo
- Publication number
- RU1807960C RU1807960C SU4914865A RU1807960C RU 1807960 C RU1807960 C RU 1807960C SU 4914865 A SU4914865 A SU 4914865A RU 1807960 C RU1807960 C RU 1807960C
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- outer shell
- blade
- winding
- spar
- spiral
- Prior art date
Links
Landscapes
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к ветр ным дви- гательным установкам и может быть исполь- зовано при изготовлении лопастей и лонжеронов лопастей несущих и рулевых винтов вертолетов, вентил торов и других изделий из слоистых композиционных материалов . Целью изобретени вл етс повышение прочности и долговечности, снижение массы, уменьшение цикла и трудоемкости изготовлени лопасти. Лопасть имеет коробчатый лонжерон 2 переменного поперечного сечени с уменьшающейс толщиной стенки, наружную оболочку 4, состо щую из по крайней мере двух спиральных слоев стеклопластика и пористого заполнител 3 с интегральным слоем, определ ющего заданный аэродинамический профиль лопасти. Формование лонжерона производитс методом намотки волокон по лини м равного отклонени зональным способом , $ формование наружной оболочки- методом спиральной намотки стеклоленты на оправку, полученную вспениванием пенопласта в замкнутой форме, рабоча по- верхность которой соответствует внутренней форме наружной оболочки. 2 с., 4 з.п.ф-лы, 5 ил.The invention relates to wind turbines and can be used in the manufacture of blades and side members of rotor blades and tail rotors of helicopters, fans and other products from layered composite materials. The aim of the invention is to increase strength and durability, reduce weight, reduce cycle and labor input of blade manufacture. The blade has a box-shaped spar 2 of variable cross section with decreasing wall thickness, the outer shell 4, consisting of at least two spiral layers of fiberglass and porous filler 3 with an integral layer that defines the specified aerodynamic profile of the blade. The spar is formed by winding the fibers along the lines of equal deviation by the zonal method, $ forming the outer shell by spiral winding the glass tape on a mandrel obtained by foaming foam in a closed form, the working surface of which corresponds to the inner shape of the outer shell. 2 pp., 4 C.p. f-ly, 5 ill.
Description
Изобретение относитс к ветр ным двигательным установкам и может быть использовано при изготовлении лопастей и лонжеронов лопастей несущих и рулевых винтов вертолетов, вентил торов и других полых изделий из слоистых композиционных материалов.The invention relates to wind propulsion systems and can be used in the manufacture of rotor blades and side members of rotor blades and tail rotors of helicopters, fans and other hollow articles made of laminated composite materials.
Цель изобретени - повышение прочности и долговечности, снижение массы, а также уменьшение цикла и трудоемкости изготовлени лопасти.The purpose of the invention is to increase strength and durability, reduce weight, and also reduce the cycle and labor input of blade manufacture.
На фиг. 1 показана лопасть; общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фг.1; на фиг.З - способ нанесени на оправку первой зоны методом намотки; на фиг. 4 - способ формовани лонжерона; на фиг.5 - способ формовани оболочки комлевой части.In FIG. 1 shows a blade; general form; in FIG. 2 - section AA in fg. 1; Fig. 3 shows a method of applying the first zone to the mandrel by winding; in FIG. 4 is a method for forming a spar; Fig. 5 shows a method for forming a shell of a butt part.
Здесь закладной элемент со стыковочным фланцем 1 заделан в лонжерон 2. На лонжерон нанесён заполнитель 3. который покрывает наружна оболочки 4, опирающа с на планки 5.Here, the embedded element with the docking flange 1 is embedded in the spar 2. A filler 3. is applied to the spar, which covers the outer shell 4, which rests on the strips 5.
Лопасть ветрового колеса состоит из силового элемента в виде коробчатого лонжерона 2, на одном конце которого вмотан металлический закладной элемент со стыковочным фланцем 1. Лонжерон имеет в сечении неправильный многоугольник с уменьшающимс периметром по мере удалени от оси вращени лопасти. С целью достижени равнонапр женности и уменьшени веса необходимо, чтобы толщина стенки лонжерона уменьшалась с увеличением радиуса. Дл достижени этого эффекта лонжерон содержит слои различной длины расположенные по зонам так, что их количество, по мере увеличени радиуса лопасти . Уменьшаетс , а утолщени ,образую- щиес в зонах реверса витков, удалены. Кроме того, угол укладки стекловолокон в каждом слое уменьшаетс от начала витка до его конца, так как с уменьшением угла укладки уменьшаетс и толщина сло ,The blade of the wind wheel consists of a power element in the form of a box spar 2, at one end of which a metal embedded element with a docking flange 1 is wound. The spar has an irregular polygon in cross section with a decreasing perimeter as the distance from the axis of rotation of the blade. In order to achieve uniform tension and reduce weight, it is necessary that the wall thickness of the spar decrease with increasing radius. To achieve this effect, the spar contains layers of various lengths arranged in zones so that their number as the radius of the blade increases. It decreases, and the thickenings formed in the reverse zones of the turns are removed. In addition, the laying angle of the glass fibers in each layer decreases from the beginning of the turn to its end, since with a decrease in the laying angle the layer thickness also decreases.
На поверхности лонжерона размещен заполнитель в виде пенопласта, вспененного в замкнутой форме рабоча поверхность которого соответствует внутреннему контуру наружной оболочки 4, а также планки 5, обеспечивающие жесткую опору боковым стенкам наружной оболочки 4. Наружна оболочка состоит, по крайней мере, из двух спирально-винтовых слоев стеклопластика на основе пропитанной св зующим стекло- ленты витки которой уложены встык и ориентированы под углом к продольной оси лопасти, причем витки последующего сло смещены на половину ширины ленты и ориентированы под тем же углом, но в обратную сторону.On the surface of the spar there is a filler in the form of foam, foamed in a closed form, the working surface of which corresponds to the inner contour of the outer shell 4, and also strips 5, which provide rigid support to the side walls of the outer shell 4. The outer shell consists of at least two spiral-helical layers of fiberglass based on a glass tape impregnated with a binder; the turns of which are laid end-to-end and oriented at an angle to the longitudinal axis of the blade, and the turns of the subsequent layer are offset by half the width cients and oriented at the same angle but in the opposite direction.
Сущность способа по сн етс чертежом , где на фиг. 3 показан способ нанесени на оправку первой зоны 6 методом намотки и место отрезки утолщени 7. НаThe essence of the method is illustrated in the drawing, where in FIG. 3 shows a method of applying to the mandrel the first zone 6 by winding and the location of the segments of the thickening 7.
фиг,4 показан способ формовани всего лонжерона намоткой зон 8, 9, 10 и способ заделки закладного элемента 1 прижимными кольцевыми сло ми 11. На фиг.5 показан способ формовани оболочки комлевой части 12, примотанной кольцевыми сло ми 13 и сло ми основной оболочки 14 и 15.Fig. 4 shows a method for forming the entire spar by winding zones 8, 9, 10 and a method for sealing a mortgage element 1 with clamping ring layers 11. Fig. 5 shows a method of forming a shell of the butt part 12, wound with annular layers 13 and layers of the main shell 14 and 15.
Лопасть ветрового колеса изготавливаетс следующим образом.The blade of the wind wheel is made as follows.
На оправку устанавливаетс закладной элемент со стыковочным фланце и закрепл етс от проворота. Оправка устанавливаетс на намоточный станок с числовым программным управлением. Поверх оправки и закладного элемента наноситс перва зона пластика из стекл нных, пропитанных св зующим волокон, сформированных в ленту методом спиральной намотки по кривым равного отклонени . При этом управл юща программа намоточным станкомA plug-in element with a docking flange is mounted on the mandrel and secured against rotation. The mandrel is mounted on a numerically controlled winding machine. On top of the mandrel and the insertion element, a first zone of plastic is applied from glass fibers impregnated with a binder, formed into a tape by spiral winding along curves of equal deviation. In this case, the control program of the winding machine
рассчитываетс так, чтобы угол намотки поcalculated so that the winding angle
мере удалени от стыковочного фланца (отas far as the connecting flange (from
начала намотки) непрерывно уменьшалс .start winding) continuously decreased.
Это вызвано тем, чтобы дл обеспечени This is because in order to ensure
равнонапр женности лонжерона, при уменьшении площади поперечного сечени , толщина стенки должна уменьшатьс . Толщина наматываемого спирального сло в любом рассматриваемом сечении рассчитываетс по формуле:the equal tension of the spar, while reducing the cross-sectional area, the wall thickness should decrease. The thickness of the wound spiral layer in any section under consideration is calculated by the formula:
COSOa COS (А COSOa COS (A
д.d.
а and
где Па, Оа - наружный периметр и угол намотки наибольшего сечени ;where Pa, Oa - the outer perimeter and the angle of winding of the largest section;
П|, оц - наружный периметр и угол намотки 1-го сечени ;P |, sc - the outer perimeter and the winding angle of the 1st section;
да -толщина сло в наибольшем сечении .yes is the thickness of the layer in the largest section.
Из формулы следует, что с уменьшением угла намотки уменьшаетс толщина сло в рассматриваемом сечении, а с уменьшением наружного периметра увеличиваетс толщина сло в рассматриваемом сечении. Но поскольку уменьшение толщины сло за счет уменьшени угла намотки не может компенсировать увеличение толщины сло за счет разности периметров, то наметать лонжерон в одну зону, т.е. сбо ми одинаковой длины не представл етс чмажным. Поэтому наиболее оптимальна толшина стенки лонжерона может быть получена зональной намоткой.It follows from the formula that, with a decrease in the winding angle, the layer thickness in the considered section decreases, and with a decrease in the outer perimeter, the layer thickness in the considered section increases. However, since a decrease in the layer thickness due to a decrease in the winding angle cannot compensate for an increase in the layer thickness due to the difference in perimeters, then designate the spar in one zone, i.e. malfunctions of the same length do not appear to be black. Therefore, the most optimal wall thickness of the spar can be obtained by zonal winding.
После намотки первой зоны обрезаетс и удал етс утолщение, образовавшеес в результате реверса витков. Далее производитс намотка второй зоны, котора ложитс поверх первой и покрывает новый участок оправки. Аналогично производитс обрезание и удаление утолщенного конца зоны. Таким же образом производитс намотка всех последующих зон. Зона реверса витков (утолщение) последней зоны укладываетс на технологической части оправки . Затем производитс прижатие намотанных слоев всех зон к шейке закладного элемента (к участку, прилегающему к стыковочному фланцу) с помощью кольцевых слоев этим же волокном, предварительно сделав кольцевой рез на всех сло х, наход щегод на технологической части оправки .- Это обеспечиваетс нат жением стекловолокон на лентопрот жном механизме намотанного станка. Далее наноситс разделительный и викелевочный слои и производитс отверждение св зующего в печи. После этого производитс удаление оправки, приклейка на наружную боковую поверхность лонжерона планок, на которые затем опираетс наружна оболочка, укладка его в форму, заполнение свободного объ- ема формы необходимой навеской предварительно подготовленной зернистости полуфабриката пенопласта и вспенива- ние последнего в печи по требуемому режиму. Далее изделие извлекаетс из формы , зачищаетс (при необходимости) облой и устанавливаетс на намоточный станок. Комлева часть наружной оболочки формируетс методом нанесени предварительно пропитанной и раскроенной стеклоткани, при этом крайние срезы приматываютс несколькими сло ми стекловолокна. Затем формируетс наружна оболочка методом намотки из предварительно пропитанной стеклоленты. Намотка производитс с шагом равным ширине ленты, т.е. витки примыкают друг к другу встык и ориентированы под углом к продольной оси. Последующий слой укладываетс со смещением на половину ширины ленты дл того, чтобы стыки витков не совпадали . При этом витки наклонены к продольной оси под тем же углом, но в обратную сторону. Намотка производитс до достижени требуемой толщины наружной оболочки . Далее изделие помещаетс в форму, внутренний контур которой имеет точный аэродинамический профиль лопасти и помещаетс , в печь, где происходит отверждение св зующего. Затем изделие извлекаетс из формы и производитс нанесение лекарственного покрыти .After winding the first zone, the thickening resulting from the reverse of the turns is cut off and removed. Next, a second zone is wound, which lays on top of the first and covers a new section of the mandrel. Similarly, the thickened end of the zone is cut and removed. All subsequent zones are wound in the same way. The reverse zone of the turns (thickening) of the last zone is laid on the technological part of the mandrel. Then, the wound layers of all zones are pressed against the neck of the embedded element (to the area adjacent to the docking flange) using the ring layers with the same fiber, after making an annular cut on all layers located on the technological part of the mandrel. This is ensured by the tension of the glass fibers on the tape mechanism of a wound machine. Next, separation and wickel layers are applied and the binder is cured in the oven. After that, the mandrel is removed, glued onto the outer side surface of the spar of the strips, on which the outer shell then rests, fit into the mold, fill in the free volume of the mold with the necessary weight of the pre-prepared grain size of the semi-finished foam material and foaming the latter in the furnace according to the required mode. Next, the product is removed from the mold, the overburden is cleaned (if necessary) and mounted on the winding machine. The butt portion of the outer sheath is formed by applying pre-impregnated and cut fiberglass, with the extreme sections being wrapped with several layers of fiberglass. The outer shell is then formed by winding from pre-soaked glass tape. The winding is performed in increments equal to the width of the tape, i.e. the turns are adjacent to each other end-to-end and oriented at an angle to the longitudinal axis. The subsequent layer is laid with an offset of half the width of the tape so that the joints of the coils do not coincide. In this case, the turns are inclined to the longitudinal axis at the same angle, but in the opposite direction. Winding is carried out until the required thickness of the outer shell is reached. The product is then placed in a mold whose inner contour has a precise aerodynamic profile of the blade and is placed in a furnace where the binder cures. The product is then removed from the mold and the drug coating is applied.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4914865 RU1807960C (en) | 1991-02-27 | 1991-02-27 | Windwheel vane made of composite materials and method of its manufacture |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4914865 RU1807960C (en) | 1991-02-27 | 1991-02-27 | Windwheel vane made of composite materials and method of its manufacture |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU1807960C true RU1807960C (en) | 1993-04-07 |
Family
ID=21562555
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4914865 RU1807960C (en) | 1991-02-27 | 1991-02-27 | Windwheel vane made of composite materials and method of its manufacture |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU1807960C (en) |
-
1991
- 1991-02-27 RU SU4914865 patent/RU1807960C/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Патент US № 4213739, кл. В 64 С 27/46,1982. Патент GB № 1600065, кл, В 64 С 27/46, 1980. За вка EP № 0296964, кл. В 64 С 27/46, 1988. Авторское свидетельство СССР № 431733,кл. В 64 С 27/46. 1963. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5096384A (en) | Plastic fan blade for industrial cooling towers and method of making same | |
US8096778B2 (en) | Structural beam for a wind generator blade production method thereof | |
EP2621715B1 (en) | Method of manufacturing a wind turbine blade and a wind turbine blade | |
US4264278A (en) | Blade or spar | |
US4923081A (en) | Storage tanks with fabricated support ribs | |
US4401495A (en) | Method of winding composite panels | |
US4463044A (en) | Composite panel of varied thickness | |
US5482584A (en) | Method for manufacturing rotor blades | |
CN111684155B (en) | Insert for a wind turbine blade root | |
US3943020A (en) | Filament wound blade and method for manufacturing same | |
CN104908335B (en) | Method for manufacturing the rotor blade of wind turbine | |
KR20100045973A (en) | Method for the manufacture of wind vanes | |
US20200094442A1 (en) | Pultruded strips | |
CN111684154A (en) | Insert and blank for wind turbine blade root | |
US20130340927A1 (en) | Method and device for producing large cylindrical structures | |
US20190217570A1 (en) | Composite Core With Non-Traditional Geometries | |
GB2040790A (en) | Moulding hollow articles | |
US4459171A (en) | Mandrel for forming a composite panel of varied thickness | |
RU1807960C (en) | Windwheel vane made of composite materials and method of its manufacture | |
JPS61182933A (en) | Molding method of fishing rod | |
US5368076A (en) | Process and apparatus for manufacturing rocket exit cones, and the like | |
US20120321479A1 (en) | Method for production of a rotor blade for a wind turbine generator and a rotor blade | |
EP0265890A2 (en) | Method of producing aircraft air intake ducts from composite synthetic material | |
JPH07164542A (en) | Production device for fiber-reinforced resin component part and method thereof | |
SU587852A3 (en) | Method of manufacturing laminated articles |