RU181835U1 - Защитные покрытия различного назначения места установки датчиков на поверхности конструкции - Google Patents
Защитные покрытия различного назначения места установки датчиков на поверхности конструкции Download PDFInfo
- Publication number
- RU181835U1 RU181835U1 RU2017132194U RU2017132194U RU181835U1 RU 181835 U1 RU181835 U1 RU 181835U1 RU 2017132194 U RU2017132194 U RU 2017132194U RU 2017132194 U RU2017132194 U RU 2017132194U RU 181835 U1 RU181835 U1 RU 181835U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coating
- water
- fiberglass
- protective
- sensors
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64F—GROUND OR AIRCRAFT-CARRIER-DECK INSTALLATIONS SPECIALLY ADAPTED FOR USE IN CONNECTION WITH AIRCRAFT; DESIGNING, MANUFACTURING, ASSEMBLING, CLEANING, MAINTAINING OR REPAIRING AIRCRAFT, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; HANDLING, TRANSPORTING, TESTING OR INSPECTING AIRCRAFT COMPONENTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B64F5/00—Designing, manufacturing, assembling, cleaning, maintaining or repairing aircraft, not otherwise provided for; Handling, transporting, testing or inspecting aircraft components, not otherwise provided for
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Transportation (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Полезная модель может быть использована при создании систем, предназначенных для встроенного контроля текущего напряженно-деформированного и технического состояния, а также ресурса авиационных конструкций и других объектов из полимерных композиционных и относится к области защитных покрытий мест установки датчиков, а именно к защитным покрытиям различного назначения места установки датчиков на поверхности конструкции. Устройство является композитным покрытием, совместимым с матрицей полимерного композиционного материала, толщина покрытия составляет не более 0,2 мм, состоящее из слоя стеклоткани, пропитанной клеевым связующим холодного отверждения, в качестве стеклоткани используется препрег на основе стеклоткани, пропитанный клеевым связующим. Технический результат заключается в создании защитного покрытия места установки волоконно-оптического датчика, а также в обеспечении надежной защиты волоконно-оптических датчиков вплоть до разрушения композитного материала конструкции (при относительной деформации не менее 0,8%) от механических повреждений, влияния влаги и технических жидкостей. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Полезная модель относится к области защитных покрытий мест установки датчиков, таких, как тензорезисторы или волоконно-оптические датчики (ВОД) деформации/температуры и/или волоконно-оптические датчики акустической эмиссии при создании сетей первичных преобразователей ВОД и может быть использована при создании систем, предназначенных для встроенного контроля текущего напряженно-деформированного и технического состояния, а также ресурса авиационных конструкций и других объектов из полимерных композиционных материалов (ПКМ), для чего необходимо отслеживать текущее состояние с помощью встроенных ВОД деформации и и/или акустической эмиссии. В качестве волоконно-оптических датчиков могут использоваться волоконные брэгговские решетки (ВБР) или массивы ВБР, датчики на основе интерферометров Фабри-Перо, Майкельсона, Саньяка, Маха-Цендера и др. Конструктив интерферометров может быть, как внутриволоконный с использованием в качестве внутриволоконных зеркал ВБР или металлических пленок, напыленных на торцах волокон, так и с применением капилляров внутри которых соосно располагаются оптические волокна на расстоянии друг от друга, формирующие резонатор на торцах волокон.
Известны методы защиты мест установки датчиков на поверхности конструкций с помощью защитных кожухов из металла или пластмассы (патент Китая №CN104743135). Изобретение описывает метод защиты датчика деформаций. Для защиты датчика деформации, на место приклейки датчика устанавливается защитный кожух. Корпус защитного кожуха фиксируется с помощью клейкой ленты, затем одна сторона клейкой ленты вскрывается, на края кожуха наносится клей, и защитных кожух приклеивается на поверхность исследуемого объекта. Наконец, внутренняя часть защитного кожуха покрывается с помощью защитного средства, клейкая лента удаляется. Благодаря такому методу, датчик деформации, приклеенный к поверхности конструкции, защищен от таких факторов, как механические повреждения, намокание, затекание маслом.
Недостатком данного метода является значительное увеличение габаритов конструкции на высоту кожуха и невозможность установки защитного кожуха на конструкции с криволинейной поверхностью.
Известен метод защиты места установки датчиков с помощью нанесения антикоррозионных покрытий для водостойких датчиков деформации (патент Китая №CN101497071). Защита места установки датчика заключается в нанесении внутреннего и внешнего антикоррозионного слоев на поверхность наклеенного чувствительного элемента тензорезистора. Внутренним антикоррозионным покрытием является полисульфидный герметик, внешнее покрытие - лакокрасочное покрытие. Основным достоинством способа является возможность проводить прямые измерения деформаций исследуемого объекта в водной среде.
Недостатком данного метода является недостаточная защита места установки датчика от механических повреждений.
Наиболее близким по технической сущности, назначению и принятым за прототип является метод защиты места установки тензорезисторного датчика деформации с помощью защитной структуры, состоящей из клейкой ленты, абсорбирующей хлопчатобумажной ткани, медицинской прочной ткани и слоя герметика (патент Китая №CN202057291). На одну поверхность отреза абсорбирующей хлопчатобумажной ткани наклеивается клейкая лента, на другую - медицинская ткань. Поверхность медицинской ткани покрывается слоем герметика. Площадь клейкой ленты равна площади абсорбирующего хлопчатобумажного слоя, площадь медицинской ткани немного больше площади абсорбирующего хлопчатобумажного слоя. Полученная структура приклеивается на место установки датчика поверхностью с клейкой лентой. Основным достоинством способа является простота крепления защитной структуры на месте установки датчика.
Недостатком данного метода является низкая водостойкость и низкая надежность при воздействии технических жидкостей.
Технической задачей предлагаемого изобретения является разработка модели защитного покрытия места установки волоконно-оптического датчика, позволяющего осуществить отслеживание текущих значений деформации, а также регистрировать акустические импульсы различной природы, включая эмиссионные, и являющегося чувствительной частью при создании системы раннего обнаружения повреждений критических элементов конструкций перспективной авиационной техники, при поверхностном монтаже.
Защитное покрытие должно обеспечивать надежную защиту ВОД вплоть до разрушения композитного материала конструкции (при относительной деформации не менее 0,8%) от механических повреждений, влияния влаги и технических жидкостей.
Защитное покрытие должно наноситься как на область непосредственного расположения чувствительного элемента датчика, так и на прилегающую зону выводов датчика, не менее, чем по 10 мм с каждой стороны.
Для решения поставленной задачи по повышению механической стойкости ВОД при поверхностном монтаже предложена модель защитного покрытия с применением ПКМ, совместимых с полимерной матрицей исследуемой конструкции.
Защитное покрытие предлагается в трех вариантах в зависимости от условий эксплуатации и/или испытаний исследуемой конструкции.
При необходимости проведения механических испытаний крупногабаритных конструкций из ПКМ с применением ВОД с поверхностным монтажом для измерения деформаций в рабочей зоне конструкции наиболее целесообразно использовать следующую модель покрытия: ВОД приклеивается на поверхность конструкции на эпоксидный клей (связующее холодного отверждения), отверждающийся при комнатной температуре. При этом оптическое волокно с чувствительным элементом, например, ВБР, полностью покрыто клеевым составом, обеспечивающим необходимое адгезионное взаимодействие с поверхностью конструкции. Для надежной фиксации ВОД на поверхности конструкции и дополнительного защитного армирования используется слой стеклоткани, пропитанной тем же клеевым составом, наносимый по всей площади клеевого соединения. Толщина защитного покрытия ВОД составляет от 0,1 до 0,2 мм.
На фигуре 1 представлена модель первого варианта защитного покрытия места установки ВОД на основе ВБР (в случае другого типа ВОД модель не меняется), где:
1 - Деталь из ПКМ;
2 - Слой двухкомпонентного эпоксидного связующего холодного отверждения;
3 - Оптическое волокно;
4 - Волоконно-оптический датчик;
5 - Отрез стеклоткани, пропитанной связующим 2.
На локальную область места предполагаемой установки датчика на конструкцию из ПКМ 1 наносится тонкий слой двухкомпонентного эпоксидного связующего холодного отверждения 2, после чего оптическое волокно 3, содержащее ВОД деформации и/или температуры, и/или АЭ 4 размещается на поверхности в выбранной локальной зоне контроля в соответствии с программой испытаний и/или конструкторской документацией на изделие, после чего с помощью отреза стеклоткани 5, пропитанной тем же связующим 2, осуществляется окончательная фиксация ВОД 4, и, после окончательного отверждения полимерной композиции, формируется защитное покрытие места установки датчика, толщиной не более 0,2 мм.
Тип стеклоткани и компоненты для клеевого соединения выбираются из условия максимальной химической, механической и структурной совместимости с материалом контролируемой конструкции из ПКМ.
При необходимости размещения квази-распределенной сети ВОД на поверхности готовой конструкции из ПКМ с целью создания системы встроенного контроля наиболее целесообразно использовать следующую модель покрытия: массив ВОД приклеивается на поверхность конструкции на эпоксидный клей (связующее холодного отверждения), отверждающийся при комнатной температуре. При этом все чувствительные элементы сети, например, ВБР, полностью покрыты клеевым составом, обеспечивающим необходимое адгезионное взаимодействие с поверхностью конструкции. Для надежной фиксации ВОД на поверхности конструкции и дополнительного защитного армирования используется слой стеклоткани, пропитанной тем же клеевым составом, наносимый по всей площади контролируемой конструкции. Толщина защитного покрытия ВОД составляет от 0,1 до 0,2 мм.
На фигуре 2 представлена модель второго варианта защитного покрытия места установки ВОД на основе ВБР (в случае другого типа ВОД модель не меняется), где:
1 - Деталь из ПКМ;
2 - Слой двухкомпонентного эпоксидного связующего холодного отверждения;
3 - Оптическое волокно;
4 - Волоконно-оптические датчики;
5 - Отрез стеклоткани, пропитанной связующим 2.
На поверхность контролируемой конструкции из ПКМ 1 наносится тонкий слой двухкомпонентного эпоксидного связующего холодного отверждения 2, после чего оптические волокна 3, содержащие ВОД деформации и/или температуры, и/или АЭ 4 размещаются на поверхности в соответствии с программой испытаний и/или конструкторской документацией на изделие, после чего с помощью слоя стеклоткани 5, пропитанной тем же связующим 2, осуществляется окончательная фиксация сети ВОД 4 по всей поверхности контролируемой конструкции, и, после окончательного отверждения полимерной композиции, формируется защитное покрытие места установки датчика, толщиной не более 0,2 мм.
Тип стеклоткани и компоненты для клеевого соединения выбираются из условия максимальной химической, механической и структурной совместимости с материалом контролируемой конструкции из ПКМ.
При необходимости размещения квази-распределенной сети ВОД на поверхности конструкции из ПКМ на этапе сборки пакета с целью создания системы встроенного контроля наиболее целесообразно использовать следующую модель покрытия: массив ВОД в соответствии с выбранной топологией располагается на поверхностном слое заготовки конструкции из препрега за счет технологических свойств препрега (липкости связующего, которым он пропитан). Окончательная фиксация ВОД осуществляется слоем препрега на основе тонкой стеклоткани или стекловуали и эпоксидного связующего. ВОД с покрытием в этом случае формуются совместно с конструкцией по ступенчатому температурному режиму для данного ПКМ.
На фигуре 3 представлена модель третьего варианта защитного покрытия места установки ВОД на основе ВБР (в случае другого типа ВОД модель не меняется), где:
3 - Оптические волокна;
4 - Волоконно-оптические датчики;
6 - Заготовка композитной конструкции из препрега;
7 - Квази-распределенная сеть ВОД;
8 - Слой стеклопрепрега.
На подготовленную заготовку композитной конструкции из препрега 6, собранную для формования изделия, выкладываются оптические волокна 3 квази-распределенной сети ВОД 7, содержащей ВОД деформации и/или температуры, и/или АЭ 4, после чего в соответствии с программой испытаний и/или конструкторской документацией на изделие, с помощью слоя стеклопрепрега 8, осуществляется окончательная фиксация ВОД 4, и, после формования изделия, формируется защитное покрытие места установки датчика, толщиной не более 0,2 мм.
Предлагаемая модель покрытия обеспечивает надежную защиту ВОД от механических повреждений, влияния влаги и технических жидкостей.
Таким образом, предлагаемые варианты защитных покрытий мест установки ВОД на поверхности конструкции из ПКМ являются технологичными, позволяют защитить ВОД, устанавливаемые методом поверхностного монтажа, и обеспечить работоспособность ВОД в необходимом диапазоне нагружения рассматриваемой конструкции, осуществляя встроенный контроль и определяя прочностные и иные характеристики конструкций из ПКМ.
Использование материалов, максимально совместимых с композитным материалом конструкции, где будет производиться установка ВОД позволяют достичь максимальной степени адгезии с конструкцией и, при этом однородности, что приводит к улучшению механической прочности всей конструкции ВОД. Использование материалов на основе стеклоткани, пропитанных соответствующим связующим, позволяет обеспечить надежную защиту от влаги и иных воздействий внешней среды. Таким образом, заявленное решение обеспечивает, в сравнении с прототипом, большую защиту от воздействий внешней среды и механическую прочность без усложнения (в сравнении с прототипом) процедуры монтажа и без увеличения размеров места установки ВОД.
Claims (4)
1. Защитное покрытие места установки волоконно-оптических датчиков (ВОД) на поверхности конструкции, отличающееся тем, что покрытие является композитным, совместимым с матрицей полимерного композиционного материала (ПКМ) и включает в себя слой стеклоткани, пропитанной клеевым связующим холодного отверждения.
2. Защитное покрытие места установки ВОД по п. 1, отличающееся тем, что в качестве стеклоткани, пропитанной клеевым связующим холодного отверждения, используется препрег на основе стеклоткани, пропитанный клеевым связующим.
3. Защитное покрытие места установки ВОД по п. 1, отличающееся тем, что толщина покрытия составляет не более 0,2 мм.
4. Защитное покрытие места установки ВОД по п. 1, отличающееся тем, что обеспечивается надежная защита ВОД от механических повреждений, влияния влаги и технических жидкостей, благодаря композитному покрытию и совместимости покрытия с матрицей ПКМ контролируемой конструкции.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017132194U RU181835U1 (ru) | 2017-09-14 | 2017-09-14 | Защитные покрытия различного назначения места установки датчиков на поверхности конструкции |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017132194U RU181835U1 (ru) | 2017-09-14 | 2017-09-14 | Защитные покрытия различного назначения места установки датчиков на поверхности конструкции |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU181835U1 true RU181835U1 (ru) | 2018-07-26 |
Family
ID=62981855
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017132194U RU181835U1 (ru) | 2017-09-14 | 2017-09-14 | Защитные покрытия различного назначения места установки датчиков на поверхности конструкции |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU181835U1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2730436C1 (ru) * | 2019-10-16 | 2020-08-24 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-инновационный центр "Институт развития исследований, разработок и трансферта технологий" | Волоконно-оптический датчик и способ его формования на исследуемом объекте |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2178193C2 (ru) * | 1995-12-22 | 2002-01-10 | Миннесота Майнинг Энд Мэнюфекчуринг Компани | Волоконно-оптический соединитель с использованием упругости волокна и центрирующей канавки |
RU2420704C1 (ru) * | 2009-12-22 | 2011-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Пластик" | Наногибридный защитный композит |
CN202057291U (zh) * | 2011-04-15 | 2011-11-30 | 葛洲坝集团试验检测有限公司 | 一种电阻应变片保护结构 |
US9410799B2 (en) * | 2003-09-15 | 2016-08-09 | Nuvotronics, Inc. | Device package and methods for the fabrication and testing thereof |
RU2599673C2 (ru) * | 2012-05-09 | 2016-10-10 | Тейджин Арамид Б.В. | Текстильное армирование, содержащее непрерывную арамидную нить |
-
2017
- 2017-09-14 RU RU2017132194U patent/RU181835U1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2178193C2 (ru) * | 1995-12-22 | 2002-01-10 | Миннесота Майнинг Энд Мэнюфекчуринг Компани | Волоконно-оптический соединитель с использованием упругости волокна и центрирующей канавки |
US9410799B2 (en) * | 2003-09-15 | 2016-08-09 | Nuvotronics, Inc. | Device package and methods for the fabrication and testing thereof |
RU2420704C1 (ru) * | 2009-12-22 | 2011-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Пластик" | Наногибридный защитный композит |
CN202057291U (zh) * | 2011-04-15 | 2011-11-30 | 葛洲坝集团试验检测有限公司 | 一种电阻应变片保护结构 |
RU2599673C2 (ru) * | 2012-05-09 | 2016-10-10 | Тейджин Арамид Б.В. | Текстильное армирование, содержащее непрерывную арамидную нить |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2730436C1 (ru) * | 2019-10-16 | 2020-08-24 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-инновационный центр "Институт развития исследований, разработок и трансферта технологий" | Волоконно-оптический датчик и способ его формования на исследуемом объекте |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Costa et al. | Fiber optic based monitoring system applied to a centenary metallic arch bridge: Design and installation | |
US20070116402A1 (en) | Humidity sensor and method for monitoring moisture in concrete | |
JP6139026B2 (ja) | 最大歪率測定のためのfbgセンサ、その製造方法及び使用方法 | |
US20070065071A1 (en) | Humidity sensor and method for monitoring moisture in concrete | |
US20070058898A1 (en) | Humidity sensor and method for monitoring moisture in concrete | |
RU181835U1 (ru) | Защитные покрытия различного назначения места установки датчиков на поверхности конструкции | |
CN101660898B (zh) | 一种光纤光栅路面应变传感器 | |
Leng et al. | Structural health monitoring of concrete cylinders using protected fibre optic sensors | |
KR101529610B1 (ko) | 민감도가 제어된 fbg 탐촉자, fbg 탐촉자 센싱 시스템 및 그 센싱방법과 제조방법 | |
Takeda et al. | Monitoring of water absorption in CFRP laminates using embedded fiber Bragg grating sensors | |
Wosniok et al. | Fiber optic sensors for high-temperature measurements on composite tanks in fire | |
AU745103B2 (en) | Thin film strain sensors based on interferometric optical measurements | |
CN111811685A (zh) | 一种光纤光栅温度传感器、组件及制作方法 | |
Li et al. | Strain transferring of embedded fiber Bragg grating sensors | |
CN201508166U (zh) | 一种光纤光栅路面应变传感器 | |
Inaudi et al. | Development and field test of deformation sensors for concrete embedding | |
Fisser et al. | Method for $ In-Situ $ Strain Transfer Calibration of Surface Bonded Fiber Bragg Gratings | |
CN106053474A (zh) | 一种表贴于复合材料结构的光纤光栅传感器保护方法 | |
Habel et al. | Fibre-optic strain sensors are making the leap from lab to industrial use—reliability and validation as a precondition for standards | |
CN203204213U (zh) | 一种用于土木工程结构健康监测的应变传感光缆 | |
RU2730436C1 (ru) | Волоконно-оптический датчик и способ его формования на исследуемом объекте | |
CN110836643B (zh) | 一种曲面压电复合材料的温度弯曲形变的测量 | |
Habel et al. | How do application-related issues influence the reliability of fiber optic strain measurements? | |
KR20120097270A (ko) | 센서 고정장치 및 고정방법 | |
Zhou et al. | Damage evaluation of smart composite beams using embedded extrinsic Fabry–Perot interferometric strain sensors: bending stiffness assessment |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB9K | Licence granted or registered (utility model) |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20200313 Effective date: 20200313 |
|
QB9K | Licence granted or registered (utility model) |
Free format text: SUB-LICENCE FORMERLY AGREED ON 20210111 Effective date: 20210111 |