RU2148496C1 - Adapter in form of screen shell of revolution made from composite material - Google Patents
Adapter in form of screen shell of revolution made from composite material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2148496C1 RU2148496C1 RU99115637A RU99115637A RU2148496C1 RU 2148496 C1 RU2148496 C1 RU 2148496C1 RU 99115637 A RU99115637 A RU 99115637A RU 99115637 A RU99115637 A RU 99115637A RU 2148496 C1 RU2148496 C1 RU 2148496C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- shell
- adapter
- annular ribs
- conical
- spiral
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится в целом к оболочечным конструкциям из композиционных материалов и может быть использовано, в частности в обтекателях, корпусах или отсеках-адаптерах летательных аппаратов, применяемых в ракетной и авиационной технике. The invention relates generally to shell structures made of composite materials and can be used, in particular, in fairings, hulls or adapter compartments of aircraft used in rocket and aviation equipment.
К сетчатым оболочкам в виде тела вращения из композиционных материалов предъявляются повышенные требования по жесткости, прочности и надежности, качеству их изготовления, при этом изделия должны обладать минимальной массой. Однако при решении вопросов снижения массы возникает опасность преждевременного разрушения изделия. Поэтому в сетчатых оболочках используют различные комбинации структур композиционного материала на основе различного сочетания армирующих нитей в спиральных и кольцевом направлениях. Особенно актуальной является задача создания жестких и прочных сетчатых оболочек вращения конической или гиперболической формы, в которых спиральные и кольцевые ребра, обшивка имеют слоистую структуру композиционного материала. Mesh shells in the form of a body of revolution made of composite materials are subject to increased requirements for stiffness, strength and reliability, the quality of their manufacture, while the products must have a minimum weight. However, when solving issues of weight reduction, there is a danger of premature destruction of the product. Therefore, in the mesh shells, various combinations of composite material structures are used based on different combinations of reinforcing threads in spiral and circular directions. Particularly urgent is the task of creating rigid and durable mesh shells of rotation of a conical or hyperbolic shape, in which spiral and ring ribs, sheathing have a layered structure of the composite material.
Известен адаптер в виде сетчатой оболочки вращения из композиционных материалов конической или гиперболической формы, образованной множеством пересекающихся, выполненных за одно целое, спиральных и кольцевых ребер из повторяющихся по толщине стенки оболочки слоев систем перекрещивающихся спиральных и кольцевых лент, равномерно смещенных друг относительно друга в окружном и спиральных направлениях с соответственно ориентированными в них однонаправленными нитями, скрепленных полимерным связующим (патент РФ N 2083371, МПК6 B 32 B 3/12, 1997).A known adapter in the form of a mesh shell of revolution made of composite materials of a conical or hyperbolic shape, formed by a multitude of intersecting, integral, spiral and annular ribs from layers of systems of intersecting spiral and annular ribbons repeating over the thickness of the shell wall, uniformly offset from each other in the circumferential and spiral directions with correspondingly oriented unidirectional threads fastened with a polymer binder (RF patent N 2083371, IPC 6 B 32 B 3/12, 1997).
Известна другая сетчатая оболочка в виде тела вращения из композиционных материалов цилиндрической, конической или гиперболической формы, образованной множеством пересекающихся, выполненных за одно целое, спиральных и кольцевых ребер из повторяющихся по толщине стенки оболочки систем перекрещивающихся спиральных и кольцевых лент из однонаправленных нитей, скрепленных полимерным связующим, в которой спиральные и кольцевые ребра имеют полки из того же мелкоячеистого аналогичного материала, что и ребра (патент РФ N 2107622, МПК6 B 32 B 3/12, 1998).Another mesh shell is known in the form of a body of revolution made of composite materials of a cylindrical, conical or hyperbolic shape, formed by a multitude of intersecting, integral, spiral and annular ribs from systems of intersecting spiral and annular ribbons of unidirectional filaments, fastened together by a polymeric binder, repeating along the wall thickness of the shell in which the spiral and ring ribs have shelves of the same fine-mesh similar material as the ribs (RF patent N 2107622, IPC 6 B 32 B 3/12, 1998).
Известен адаптер в виде сетчатой оболочки вращения из композиционных материалов конической формы, выполненный из пересекающихся спиральных и продольных ребер (патент США N 3940891, кл. 52-82, 1976). A known adapter in the form of a mesh shell of revolution made of conical shaped composite materials made of intersecting spiral and longitudinal ribs (US patent N 3940891, CL 52-82, 1976).
Общими недостатками известных конструкций адаптеров конической или гиперболической формы в виде сетчатой оболочки вращения из композиционных материалов является отсутствие возможности снижения массы изделия из-за принципиальных особенностей схем армирования, принятых для этих изделий. Common disadvantages of the known designs of adapters of a conical or hyperbolic shape in the form of a mesh shell of revolution from composite materials is the inability to reduce the weight of the product due to the fundamental features of the reinforcement schemes adopted for these products.
Ближайшим аналогом, выбранным в качестве прототипа, является сетчатая оболочка вращения в виде тела вращения из композиционных материалов конической или гиперболической формы по патенту РФ N 208371. The closest analogue, selected as a prototype, is a mesh shell of revolution in the form of a body of revolution from composite materials of a conical or hyperbolic shape according to RF patent N 208371.
Основной задачей изобретения является создание адаптера в виде сетчатой оболочки вращения из композиционных материалов конической или гиперболической формы, в которой были бы преодолены недостатки известных конструкций за счет изменения схем и геометрии элементов конструкции, структур армирования композиционного материала оболочки. The main objective of the invention is the creation of an adapter in the form of a mesh shell of revolution from composite materials of a conical or hyperbolic shape, in which the disadvantages of known structures would be overcome by changing the schemes and geometry of structural elements, reinforcement structures of the composite shell material.
Техническим результатом от использования изобретения является уменьшение массы с обеспечением повышения прочности и надежности конструкции адаптера, снижение затрат на его изготовление. The technical result from the use of the invention is to reduce the weight while providing increased strength and reliability of the adapter design, reducing the cost of its manufacture.
Основная задача решена и технический результат достигнут за счет изменения конструкции оболочки, введения новых геометрических особенностей кольцевых ребер, их расположения. The main task is solved and the technical result is achieved by changing the design of the shell, introducing new geometric features of the annular ribs, their location.
Для этого в адаптере в виде сетчатой оболочки вращения из композиционных материалов конической или гиперболической формы, образованной множеством пересекающихся, выполненных за одно целое, спиральных и кольцевых ребер из повторяющихся по толщине стенки оболочки слоев систем перекрещивающихся спиральных и кольцевых лент, равномерно смещенных друг относительно друга в окружном и спиральных направлениях с соответственно ориентированными в них однонаправленными нитями, скрепленных полимерным связующим, кольцевые ребра сетчатой оболочки адаптера выполнены с четырехгранным профилем в виде параллелограмма или трапеции в поперечном аксиальном сечении, образованным плоскими, радиальнонаправленными гранями, перпендикулярно расположенными к ее оси симметрии, пересекающимися с внутренней и наружной коническими или гиперболическими поверхностями оболочки. Кольцевые ребра оболочки могут быть выполнены с дифференцированными площадями поперечного сечения, возрастающими по величине по направлению к наибольшему диаметру оболочки, с внутренними кольцевыми выступами, имеющими внутренний диаметр меньше внутреннего диаметра внутренней конической или гиперболической поверхности оболочки. To do this, in the adapter in the form of a mesh shell of revolution from composite materials of a conical or hyperbolic shape, formed by a multitude of intersecting, integral, spiral and annular ribs from layers of systems of intersecting spiral and annular ribbons repeating along the wall thickness of the shell uniformly offset from each other in circumferential and spiral directions with unidirectional threads respectively oriented in them, fastened with a polymer binder, annular ribs of a mesh shell ki adapter are made with square profile in the form of a parallelogram or trapezoid in cross-section axially formed flat radialnonapravlennymi facets arranged perpendicular to its axis of symmetry which intersect with the inner and outer conical or hyperbolic shell surfaces. The annular ribs of the shell can be made with differentiated cross-sectional areas increasing in magnitude towards the largest diameter of the shell, with inner ring protrusions having an inner diameter less than the inner diameter of the inner conical or hyperbolic surface of the shell.
Отличительными особенностями адаптера по предложенному техническому решению являются следующие признаки:
- выполнение кольцевых ребер с четырехгранным профилем в поперечном сечении в виде параллелограмма или трапеции;
- образование четырехгранного профиля кольцевых ребер плоскими, радиально направленными торцевыми гранями, перпендикулярно расположенными к оси симметрии оболочки, пересекающимися с внутренней и наружной коническими или гиперболическими поверхностями оболочки;
- выполнение кольцевых ребер с дифференцированными площадями поперечных сечений;
- возрастание площадей поперечных сечений кольцевых ребер по направлению к наибольшему диаметру оболочки;
- выполнение кольцевых ребер с внутренними кольцевыми выступами, имеющими внутренний диаметр меньше внутреннего диаметра внутренней конической или гиперболической поверхности оболочки.The distinctive features of the adapter according to the proposed technical solution are the following features:
- the implementation of the annular ribs with a tetrahedral profile in cross section in the form of a parallelogram or trapezoid;
- the formation of a tetrahedral profile of the annular ribs with flat, radially directed end faces, perpendicular to the axis of symmetry of the shell, intersecting with the inner and outer conical or hyperbolic surfaces of the shell;
- the implementation of the annular ribs with differentiated cross-sectional areas;
- an increase in the cross-sectional areas of the annular ribs towards the largest diameter of the shell;
- the implementation of the annular ribs with inner annular protrusions having an inner diameter less than the inner diameter of the inner conical or hyperbolic surface of the shell.
Указанные отличительные признаки адаптера в виде сетчатой оболочки вращения из композиционных материалов конической или гиперболической формы являются существенными, так как каждый из них в отдельности и совместно направлен на решение поставленной задачи и достижение нового технического результата. В предложенном адаптере кольцевые ребра сетчатой оболочки выполнены с плоскими торцевыми гранями, перпендикулярно расположенными к оси симметрии оболочки, что дает возможность его изготовления высокотехнологичными способом намотки, уменьшить массу адаптера за счет исключения наплывов полимерного связующего, повысить прочность конструкции в результате равномерного расположения кольцевых лент в кольцевых ребрах, изменить геометрию сечения кольцевых ребер, выполнить их с площадями поперечного сечения, возрастающими по направлению наибольшего диаметра, с внутренними кольцевыми выступами. Такие геометрические особенности кольцевых ребер позволяют выполнять их кольцевыми лентами без их травмирования, соответственно расположенных в них однонаправленных нитей. Выполнение сетчатой оболочки с дифференцированными площадями поперечных сечений кольцевых ребер, возрастающими в направлении к большему диаметру оболочки и/или с внутренними кольцевыми выступами, расширяет номенклатуру изготавливаемых изделий с более эффективным распределением в них армирующего материала, каковым являются однонаправленные нити, жгуты, ленты на их основе, с учетом зон распределения силовых нагрузок. Указанные существенные отличительные признаки являются новыми, так как их использование в известном уровне техники, аналогах и прототипе не обнаружено, что позволяет характеризовать адаптер в виде сетчатой оболочки вращения на основе предложенного технического решения совокупностью существенных признаков, соответствующей критерию "новизна". These distinguishing features of the adapter in the form of a mesh shell of revolution made of composite materials of a conical or hyperbolic shape are significant, since each of them is individually and jointly aimed at solving the problem and achieving a new technical result. In the proposed adapter, the annular ribs of the mesh shell are made with flat end faces perpendicular to the axis of symmetry of the shell, which makes it possible to manufacture it with a high-tech winding method, reduce the weight of the adapter by eliminating the influx of the polymer binder, increase the structural strength as a result of the uniform arrangement of the ring bands in the ring ribs, change the geometry of the cross section of the annular ribs, execute them with cross-sectional areas increasing in the direction n the largest diameter, with inner annular protrusions. Such geometric features of the annular ribs allow them to perform annular ribbons without injuring them, respectively, located in them unidirectional threads. The implementation of the mesh shell with differentiated cross-sectional areas of the annular ribs, increasing towards the larger diameter of the shell and / or with the inner ring protrusions, expands the range of manufactured products with a more efficient distribution of reinforcing material in them, such as unidirectional threads, bundles, tapes based on them , taking into account the zones of distribution of power loads. These significant distinguishing features are new, since their use in the prior art, analogues and prototype was not found, which allows us to characterize the adapter in the form of a mesh shell of rotation on the basis of the proposed technical solution with a set of essential features that meets the criterion of "novelty."
Единая совокупность новых и общих известных существенных признаков позволяет решить поставленную задачу и достичь новый технический результат получения конструкции адаптера минимальной массы, повышенной жесткости, прочности и надежности, что характеризует предложенное техническое решение существенными отличиями от известного уровня техники, аналогов и прототипа. Новое техническое решение является результатом аналитических исследований, расчетов и опытно-экспериментальных работ, творческого вклада в разработку и создание новых модификаций адаптеров, получено без использования стандартов или каких-либо рекомендаций в данной области техники, является оригинальным, неочевидным для специалиста, в совокупности новых и общих известных существенных признаков соответствует критерию "изобретательский уровень". A single set of new and common known essential features allows us to solve the problem and achieve a new technical result of obtaining the adapter design of minimum weight, increased rigidity, strength and reliability, which characterizes the proposed technical solution by significant differences from the prior art, analogues and prototype. The new technical solution is the result of analytical research, calculations and experimental work, a creative contribution to the development and creation of new adapter modifications, obtained without the use of standards or any recommendations in this technical field, is original, non-obvious for a specialist, together with new and common known essential features meets the criterion of "inventive step".
На фиг. 1 представлен общий вид адаптера в виде сетчатой оболочки вращения из композиционных материалов конической или гиперболической формы; на фиг. 2 - аксиальное радиальное сечение адаптера; на фиг. 3 - четырехгранный профиль кольцевого ребра с поперечным сечением в виде параллелограмма; на фиг. 4 - четырехгранный профиль кольцевого ребра в виде трапеции; на фиг. 5 - вариант сетчатой оболочки с дифференцированными площадями поперечного сечения кольцевых ребер, возрастающими в направлении к большему диаметру оболочки; на фиг. 6 - вариант сетчатой оболочки с кольцевыми выступами на кольцевых ребрах. In FIG. 1 shows a general view of the adapter in the form of a mesh shell of revolution from composite materials of a conical or hyperbolic shape; in FIG. 2 - axial radial section of the adapter; in FIG. 3 - tetrahedral profile of an annular rib with a cross section in the form of a parallelogram; in FIG. 4 - tetrahedral profile of the annular rib in the form of a trapezoid; in FIG. 5 is a variant of the mesh shell with differentiated cross-sectional areas of the annular ribs increasing towards the larger diameter of the shell; in FIG. 6 is a variant of the mesh shell with annular protrusions on the annular ribs.
Адаптер в виде сетчатой оболочки вращения из композиционных материалов конической или гиперболической формы содержит множество образующих его, пересекающихся, выполненных за одно целое, спиральных и кольцевых ребер 1, 2 из повторяющихся по толщине стенки оболочки слоев 3, 4 систем перекрещивающихся спиральных и кольцевых лент 5, 6 и 7, равномерно смещенных друг относительно друга в окружном и спиральном направлениях с соответственно ориентированными в них однонаправленными нитями 8, скрепленных полимерным связующим 9. Кольцевые ребра 2 сетчатой оболочки адаптера выполнены с четырехгранным профилем в виде параллелограмма (фиг. 3) или трапеции (фиг. 4) в аксиальном поперечном сечении, образованным плоскими, радиально направленными торцевыми гранями 10, 11, перпендикулярно расположенными к ее оси симметрии 12, пересекающимися с внутренней и наружной коническими или гиперболическими поверхностями 13, 14 оболочки. Кольцевые ребра 2 могут быть выполнены с дифференцированными площадями 15, 16 поперечных сечений (фиг. 3 и 4), возрастающими по величине по направлению к наибольшему диаметру 17 оболочки. Кольцевые ребра 2 оболочки могут быть выполнены с внутренними кольцевыми выступами 18, имеющими внутренний диаметр меньше внутреннего диаметра внутренней конической или гиперболической поверхности 13 оболочки. Оболочка со стороны наибольшего диаметра 17 и наименьшего диаметра 19 выполнена с концевыми утолщениями 20, 21, имеющими внутренние и наружные кольцевые выступы 22, 23 и 24, 25. The adapter in the form of a mesh shell of revolution from composite materials of a conical or hyperbolic shape contains many of its components, intersecting, made in one piece, spiral and
Функционирование адаптера в виде сетчатой оболочки вращения из композиционных материалов заключается в одновременном подключении к работе всех пересекающихся спиральных и кольцевых ребер 1, 2, выполненных из перекрещивающихся спиральных и кольцевых лент 5, 6 и 7 из однонаправленных нитей 8, скрепленных полимерным связующим 9. The functioning of the adapter in the form of a mesh shell of revolution made of composite materials consists in simultaneously connecting all intersecting spiral and
Проведенные испытания адаптера в виде сетчатой оболочки на основе нового технического решения подтвердили его высокую прочность и надежность. Испытания адаптера проводились на сжатие в осевом направлении. Реализация предложенных технических решений позволяет получить высококачественные изделия для адаптеров, промежуточных отсеков, корпусов летательных аппаратов на основе использования высокомодульных нитей и эпоксисодержащего связующего. Изделия обладают повышенной устойчивостью к воздействию вибрационно-колебательных нагрузок. The tests of the adapter in the form of a mesh shell based on a new technical solution confirmed its high strength and reliability. The adapter was tested in axial compression. The implementation of the proposed technical solutions allows to obtain high-quality products for adapters, intermediate compartments, aircraft bodies based on the use of high-modulus threads and an epoxy-containing binder. Products have increased resistance to vibrational and vibrational loads.
Таким образом, предложенное техническое решение по конструктивному исполнению является новым и эффективным по сравнению с известным уровнем техники. Thus, the proposed technical solution for the design is new and effective compared to the prior art.
Объем предлагаемого изобретения следует понимать шире, чем то конкретное выполнение, приведенное в описании, формуле, чертежах. Следует иметь ввиду, что форма выполнения изобретения представляет собой только возможные предпочтительные варианты его осуществления, могут быть различные комбинации в отношении формы, размеров и расположения отдельных элементов, если все это не выходит за пределы объема технического решения, изложенного в пунктах формулы. The scope of the invention should be understood more broadly than the specific implementation given in the description, formula, drawings. It should be borne in mind that the form of the invention is only possible preferred options for its implementation, there may be various combinations with respect to the shape, size and location of the individual elements, if all this does not fall outside the scope of the technical solution set forth in the claims.
Кроме того, предложенное техническое решение не ограничивается его использованием в адаптерах в виде сетчатых оболочек для летательных аппаратов, может быть использовано в других областях техники, где требуется применение сетчатой оболочки вращения из композиционных материалов, повышенной жесткости, прочности и надежности, и других свойств, описанных в материалах заявки. In addition, the proposed technical solution is not limited to its use in adapters in the form of mesh shells for aircraft, can be used in other areas of technology where the use of a mesh shell of revolution made of composite materials, increased rigidity, strength and reliability, and other properties described in the application materials.
Новое техническое решение в предложенной совокупности новых и общих известных существенных признаков соответствует и критерию "промышленная применимость", т.е. уровню изобретения. The new technical solution in the proposed combination of new and common known essential features meets the criterion of "industrial applicability", i.e. level of invention.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99115637A RU2148496C1 (en) | 1999-07-19 | 1999-07-19 | Adapter in form of screen shell of revolution made from composite material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99115637A RU2148496C1 (en) | 1999-07-19 | 1999-07-19 | Adapter in form of screen shell of revolution made from composite material |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2148496C1 true RU2148496C1 (en) | 2000-05-10 |
Family
ID=20222834
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99115637A RU2148496C1 (en) | 1999-07-19 | 1999-07-19 | Adapter in form of screen shell of revolution made from composite material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2148496C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2483927C2 (en) * | 2011-05-27 | 2013-06-10 | Открытое акционерное общество "Пластик" | Adapter composed of reinforced tapered shell of revolution from polymer composite materials |
-
1999
- 1999-07-19 RU RU99115637A patent/RU2148496C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| УСЮКИН В.И. Строительная механика конструкций космической техники. - М.: Машиностроение, 1988, с.360, 361. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2483927C2 (en) * | 2011-05-27 | 2013-06-10 | Открытое акционерное общество "Пластик" | Adapter composed of reinforced tapered shell of revolution from polymer composite materials |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4366658A (en) | Annular three-dimensional structure | |
| US6155450A (en) | Composite shell shaped as a body of revolution | |
| EP2937198B1 (en) | Circumferential stiffeners for composite fancases | |
| US11859739B2 (en) | Composite connectors and methods of manufacturing the same | |
| RU2207902C2 (en) | Shaped packing element | |
| US5693166A (en) | Method for fabricating a high-damping rib-stiffened composite hollow cylinder core configuration | |
| EP0497142A2 (en) | Energy absorbing structure | |
| RU95120432A (en) | BEARING TUBE-SHELL AS A BODY OF ROTATION FROM COMPOSITE MATERIALS, METHOD AND CORRECTION FOR ITS MANUFACTURE | |
| DK2361752T3 (en) | Component-component fiber and process for producing same | |
| RU2384460C2 (en) | Meshed cover in the form of rotation body from composite materials | |
| US3608767A (en) | Deep submergence vessels of interconnected radial-filament spheres | |
| RU2103198C1 (en) | Load-bearing pipe-envelope, panel made from composite materials and unit for connecting panels | |
| RU2148496C1 (en) | Adapter in form of screen shell of revolution made from composite material | |
| RU2153419C1 (en) | Screen shell of revolution (versions) | |
| US5993941A (en) | Composite transverse wing rib and apparatus for producing flat cellular-ribbed structure thereof | |
| RU2189907C2 (en) | Adapter in form of gauze shell of revolution made of composite materials | |
| EP0082021B1 (en) | Attachment of rings to articles | |
| RU2149761C1 (en) | Reticular sheathing in the form of body of rotation of composite materials and method for its manufacture | |
| RU2514980C1 (en) | Reinforced shell of laminar composite for inner pressure | |
| RU2205328C1 (en) | Reinforced high internal pressure shell made from laminated composite material | |
| RU2287106C2 (en) | Pipe-shell made of composition materials | |
| RU2684699C1 (en) | Grid shell from composition materials | |
| US3295558A (en) | Filament wound structure | |
| RU2190150C1 (en) | Reinforced envelope for high pressure made from laminate composite (versions) | |
| RU2084343C1 (en) | Carrying pipe-shell of composite materials, method and mandrel for its manufacture |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180720 |