RU2238472C2 - Pipe-jacket of composite materials - Google Patents

Pipe-jacket of composite materials Download PDF

Info

Publication number
RU2238472C2
RU2238472C2 RU2002134723/06A RU2002134723A RU2238472C2 RU 2238472 C2 RU2238472 C2 RU 2238472C2 RU 2002134723/06 A RU2002134723/06 A RU 2002134723/06A RU 2002134723 A RU2002134723 A RU 2002134723A RU 2238472 C2 RU2238472 C2 RU 2238472C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pipe
composite materials
ribs
polymer binder
density
Prior art date
Application number
RU2002134723/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2002134723A (en
Inventor
Ю.В. Антипов (RU)
Ю.В. Антипов
В.А. Барынин (RU)
В.А. Барынин
Г.Г. Конкина (RU)
Г.Г. Конкина
А.А. Кульков (RU)
А.А. Кульков
В.Т. Шарафанов (RU)
В.Т. Шарафанов
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения" filed Critical Открытое акционерное общество "Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения"
Priority to RU2002134723/06A priority Critical patent/RU2238472C2/en
Publication of RU2002134723A publication Critical patent/RU2002134723A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2238472C2 publication Critical patent/RU2238472C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

FIELD: applicable in pipe-jackets of composite materials, in particular, in compartments, connecting bodies of flight vehicles.
SUBSTANCE: the pipe-jacket of composite materials has a load-bearing framework of an arch rib-cellular structure with end frames corresponding to its profile, with a light-weight aggregate between the ribs, formed by layers of systems of crossing high-modulus fibers of spiral and circular direction fastened by a solidified polymeric binder, the light-weight aggregate is made of foamed polyethylene made monolithic on the sides of the ribs of the load-bearing frame by solid films of polyethylene with a density of 0.6 to 0.8 g/cu/cm, at its specific density within 0.1 to 0.15 g/cu.cm, provided with a cellular backing of fiberglass or basalt fiber, fastened to it by an adhesive substance on the basis of chemically built-up polyolefine, located on the inner surface of the load-bearing frame of the arch rib-cellular structure fastened to it by a polymeric binder.
EFFECT: provided wide perfection, enhanced strength and reliability of structure.
3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к оболочечным конструкциям и может быть использовано в трубах-оболочках из композиционных материалов, в частности в отсеках, соединительных корпусах летательных аппаратов.The invention relates to shell structures and can be used in pipes-shells made of composite materials, in particular in compartments, connecting cases of aircraft.

К трубам-оболочкам из композиционных материалов предъявляются повышенные требования по обеспечению ими высокой жесткости, прочности и надежности при минимальных весовых показателях.Enclosed pipes made of composite materials are subject to increased requirements for ensuring high rigidity, strength and reliability with minimum weight indicators.

Известна труба-оболочка из композиционных материалов, содержащая соответствующий ее профилю силовой каркас реберно-ячеистой структуры с концевыми шпангоутами, с легким заполнителем между ребрами, образованный слоями систем перекрещивающихся высокомодульных нитей спирального и кольцевого направления, скрепленными отвержденным полимерным связующим (патент RU №2107215, МПК6 F 16 L 9/12, 1997).A well-known sheath pipe made of composite materials containing the power frame of a rib-mesh structure with end frames corresponding to its profile, with lightweight filler between the ribs, formed by layers of systems of intersecting high-modulus filaments of spiral and annular direction, fastened with a cured polymer binder (patent RU No. 2107215, IPC 6 F 16 L 9/12, 1997).

Известна труба-оболочка из композиционных материалов с легким заполнителем в ячейках (патент RU №2096678, МПК6 F 16 L 9/12, 1995).Known pipe shell of composite materials with a lightweight aggregate in the cells (patent RU No. 2096678, IPC 6 F 16 L 9/12, 1995).

Известна аналогичная оболочка из композиционных материалов (патент US №4278485, НКИ 156-173, 1989).A similar shell of composite materials is known (US patent No. 4278485, NKI 156-173, 1989).

К недостаткам известных труб-оболочек следует отнести наличие пористой структуры легкого заполнителя со стороны ребер, значительные геометрические отклонения профиля ребер от заданных, непроклеи и слабая прочностная связь указанных элементов, снижающих прочность и надежность конструкции, завышенные весовые параметры, неэффективное использование материалов при изготовлении. При выполнении пазов в легком заполнителе вскрываются поры.The disadvantages of the known pipe shells include the presence of a porous structure of a lightweight aggregate on the side of the ribs, significant geometric deviations of the profile of the ribs from the given, non-adhesive and weak strength bond of these elements, which reduce the strength and reliability of the structure, overestimated weight parameters, inefficient use of materials in the manufacture. When performing grooves in a lightweight filler, pores are opened.

Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа, является труба-оболочка по патенту RU №2107215.The closest analogue, selected as a prototype, is a pipe-shell according to patent RU No. 2107215.

Основной задачей является создание труб-оболочек с силовым каркасом реберно-ячеистой конструкции и легким заполнителем в его ячейках, в которых бы геометрические параметры многочисленных ребер соответствовали бы заданным.The main task is to create shell tubes with a power frame of a rib-mesh structure and a lightweight aggregate in its cells, in which the geometric parameters of numerous ribs would correspond to the given ones.

Техническим результатом от использования изобретения является повышение прочности, надежности и весового совершенства конструкции, повышение технологичности при изготовлении.The technical result from the use of the invention is to increase the strength, reliability and weight perfection of the design, increase manufacturability in the manufacture.

Основная задача решена и технический результат достигнут за счет изменения свойств легкого заполнителя, повышения монолитности, введения плотной структуры со стороны ребер каркаса, введения армирующей подложки по поверхности наименьшего радиуса, использования новой концепции распределения напряжений.The main problem is solved and the technical result is achieved by changing the properties of the lightweight aggregate, increasing the solidity, introducing a dense structure from the side of the frame ribs, introducing a reinforcing substrate over the surface of the smallest radius, using a new concept of stress distribution.

Для этого в трубе-оболочке из композиционных материалов, содержащей соответствующий ее профилю силовой каркас арочной реберно-ячеистой структуры с концевыми шпангоутами, с легким заполнителем между ребрами, образованным слоями систем перекрещивающихся высокомодульных нитей спирального и кольцевого направления, скрепленных отвержденным полимерным связующим, легкий заполнитель выполнен из вспененного полиэтилена, омоноличенного со стороны ребер силового каркаса сплошными пленками полиэтилена с плотностью 0,6-0,8 г/см3 при его удельной плотности 0,1-0,15 г/см3, снабженного сетчатой подложкой из стекло- или базальтоткани, скрепленной с ним клеевым составом на основе химически сшивающегося полиэтилена, расположенной по внутренней поверхности силового каркаса арочной реберно-ячеистой структуры и скрепленной с ним полимерным связующим. Сетчатая подложка может быть выполнена в виде одинарного слоя стекло- или базальтоткани, а в качестве клеевого состава для скрепления подложки с легким заполнителем использован химически сшивающийся полиолефин. Полимерное связующее в качестве основы может содержать эпоксидную смолу.To do this, in a pipe-shell made of composite materials containing a power frame of an arched rib-mesh structure with end frames with a lightweight filler between the ribs formed by layers of intersecting high-modular filaments of spiral and annular direction fastened with a cured polymer binder, the lightweight filler is made foamed polyethylene omonolichennogo side edges power skeleton solid films of polyethylene having a density of 0.6-0.8 g / cm 3 at its specific density of 0.1-0.15 g / cm 3, equipped with a mesh substrate of glass or bazaltotkani secured to them based on the adhesive composition is chemically crosslinkable polyethylene, located on the internal surface of the power frame arched edge-cellular structure and bonded to them a polymeric binder . The mesh substrate can be made in the form of a single layer of glass or basalt fabric, and a chemically crosslinkable polyolefin is used as an adhesive composition for bonding the substrate with a light filler. The polymer binder as a base may contain an epoxy resin.

Отличительными особенностями трубы-оболочки из композиционных материалов являются признаки:Distinctive features of the pipe-shell made of composite materials are the signs:

- выполнение легкого заполнителя из вспененного полиэтилена,- the implementation of a lightweight aggregate of foamed polyethylene,

- омоноличивание легкого заполнителя со сторон ребер силового каркаса сплошными пленками полиэтилена с плотностью 0,6-0,8 г/см3 при его удельной плотности 0,1-0,15 г/см3,- monolithic light filler on the sides of the ribs of the power frame with continuous films of polyethylene with a density of 0.6-0.8 g / cm 3 at a specific gravity of 0.1-0.15 g / cm 3

- снабжение легкого заполнителя сетчатой подложкой из стекло- или базальтоткани, расположенной по внутренней поверхности силового каркаса арочной реберно-ячеистой структуры,- supply of lightweight aggregate with a mesh substrate of glass or basalt fabric, located on the inner surface of the power frame of the arched rib-mesh structure,

- скрепление подложки полимерным связующим, например, содержащим эпоксидную смолу, а со стороны заполнителя химически сшивающимся полиолефином,- bonding the substrate with a polymer binder, for example, containing an epoxy resin, and from the side of the filler chemically crosslinking polyolefin,

- выполнение подложки в виде одинарного слоя стекло- или базальтоткани.- the implementation of the substrate in the form of a single layer of glass or basalt fabric.

Указанные отличительные признаки трубы-оболочки из композиционных материалов являются существенными, так как каждый из них в отдельности и совместно направлен на решение поставленной задачи и достижение нового технического результата. Наличие в легком заполнителе в поверхностных слоях со стороны ребер сплошных пленок большей плотности и армирующей подложки из тканого наполнителя позволяет с большей нагрузочной способностью подключать к работе реберно-ячеистой структуры в напряженно-деформированном состоянии легкий заполнитель, что позволяет создавать трубы-оболочки меньшей массы и повысить их весовое совершенствоThese distinctive features of the pipe-shell made of composite materials are significant, since each of them individually and jointly aims to solve the problem and achieve a new technical result. The presence of lightweight filler in the surface layers on the side of the ribs of higher density continuous films and a reinforcing woven filler substrate allows a lightweight filler to be connected to the work of the rib-cell structure in the stress-strain state, which allows the creation of smaller shell pipes and increase their weight excellence

Указанные отличительные существенные признаки являются новыми, так как их использование в известном уровне техники, аналогах и прототипе не обнаружены, что характеризует предложенное техническое решение соответствием критерию "Новизна".These distinctive essential features are new, since their use in the prior art, analogues and prototype were not found, which characterizes the proposed technical solution in accordance with the criterion of "Novelty".

Единая совокупность новых существенных признаков с общими известными существенными признаками позволяет решить поставленную задачу создания труб-оболочек более совершенной конструкции и достичь нового технического результата, что характеризует предложенное техническое решение существенными отличиями от известного уровня техники, аналогов и прототипа. Новое техническое решение является результатом научно-исследовательских и экспериментальных исследований, творческого вклада без использования стандартов или рекомендаций в данной области техники, является оригинальным и неочевидным для специалистов, создано с использованием новой концепции распределения напряжений по всему объему заполнителя, соответствует критерию "Изобретательский уровень".A single set of new essential features with common known essential features allows us to solve the problem of creating pipe shells of a more advanced design and achieve a new technical result, which characterizes the proposed technical solution by significant differences from the prior art, analogues and prototype. The new technical solution is the result of research and experimental research, creative contribution without the use of standards or recommendations in the technical field, is original and not obvious for specialists, created using the new concept of stress distribution throughout the entire volume of the filler, meets the criterion of "Inventive step".

Сущность изобретения поясняется чертежами с кратким их описанием.The invention is illustrated by drawings with a brief description.

На фиг.1 представлен общий вид трубы-оболочки из композиционных материалов; на фиг.2 - поперечное сечение трубы-оболочки в аксиально-радиальном направлении.Figure 1 presents a General view of the pipe-shell made of composite materials; figure 2 is a cross section of a pipe-shell in the axial radial direction.

Более подробное описание сущности изобретения с показом позиций на чертежах состоит в следующем.A more detailed description of the invention with the position shown in the drawings is as follows.

Труба-оболочка из композиционных материалов (фиг.1) содержит соответствующий ее профилю силовой каркас 1 арочной реберно-ячеистой структуры с концевыми шпангоутами 2, 3, с легким заполнителем 4 между ребрами 5-7, образованный слоями систем перекрещивающихся нитей 8-10 спирального и кольцевого направления, скрепленными отвержденным полимерным связующим. Легкий заполнитель 4 выполнен из вспененного полиэтилена, омоноличенного со сторон ребер 5-7 силового каркаса 1 сплошными пленками 11 полиэтилена с плотностью 0,6-0,8 г/см3 при его удельной плотности 0,1-0,15 г/см3, снабженный сетчатой подложкой 12 из стекло- или базальтоткани, скрепленной с ним клеевым составом на основе химически сшивающегося полиолефина, расположенной по внутренней поверхности 13 силового каркаса 1 арочной реберно-ячеистой структуры и скрепленной с ним полимерным связующим. Сетчатая подложка 12 может быть выполнена в виде одинарного слоя стекло- или базальтоткани. В качестве клеевого состава для скрепления подложки 12 с легким заполнителем 4 может быть использован химически сшивающийся полиолефин, а полимерное связующее для скрепления подложки 12 с каркасом 1 в качестве основы может содержать эпоксидную смолу.The pipe-shell made of composite materials (Fig. 1) contains a power frame 1 corresponding to its profile of an arched rib-cell structure with end frames 2, 3, with a light filler 4 between ribs 5-7, formed by layers of systems of intersecting threads 8-10 of spiral and ring direction bonded with a cured polymer binder. Lightweight aggregate 4 is made of foamed polyethylene, monolithic on the sides of the ribs 5-7 of the power frame 1 with continuous films of 11 polyethylene with a density of 0.6-0.8 g / cm 3 at a specific density of 0.1-0.15 g / cm 3 equipped with a mesh substrate 12 of glass or basalt fabric, bonded with it with an adhesive composition based on a chemically crosslinkable polyolefin, located on the inner surface 13 of the power frame 1 of the arched rib-cell structure and bonded with a polymer binder. The mesh substrate 12 can be made in the form of a single layer of glass or basalt fabric. As the adhesive composition for bonding the substrate 12 with a lightweight aggregate 4, a chemically crosslinkable polyolefin can be used, and the polymer binder for bonding the substrate 12 with the frame 1 may contain an epoxy resin as a base.

Функционирование трубы-оболочки из композиционных материалов заключается в восприятии ее силовым каркасом 1 арочной реберно-ячеистой структуры сжимающих, растягивающих, изгибающих нагрузок или их комбинации через воздействующие на него концевые шпангоуты 2, 3 и нахождении его ребер 5-7, легкого заполнителя 4 и подложки 12 в напряженно-деформированном состоянии. Передача нагрузки и деформаций в легкий заполнитель 4 происходит от ребер 5-7 через сплошные пленки 11 вспененного полиэтилена повышенной плотности и подложки 12 через клеевые прослойки.The functioning of the shell pipe made of composite materials consists in the perception by its power frame 1 of the arched rib-mesh structure of compressive, tensile, bending loads or their combination through the end frames 2, 3 acting on it and finding its ribs 5-7, light aggregate 4 and the substrate 12 in a stress-strain state. The load and deformations are transferred to the lightweight aggregate 4 from the ribs 5-7 through continuous films 11 of expanded high density polyethylene foam and the substrate 12 through adhesive layers.

Трубы-оболочки из композиционных материалов, изготовленные с использованием нового технического решения, обладали повышенным качеством, наиболее эффективным расположением армирующих нитей в ребрах. При испытаниях трубы-оболочки показали положительные результаты.Pipe-shells made of composite materials made using a new technical solution had high quality, the most efficient arrangement of reinforcing threads in the ribs. When testing the pipe-shell showed positive results.

Таким образом, новое техническое решение при реализации в трубах-оболочках из композиционных материалов воспроизводимо промышленным способом, подтверждено новым техническим результатом, выраженным повышенной прочностью, надежностью и весовым совершенством, соответствует и критерию "промышленная применимость", т.е. уровню изобретения.Thus, the new technical solution, when implemented in pipes-shells made of composite materials, is reproducible industrially, confirmed by the new technical result, expressed by increased strength, reliability and weight perfection, also meets the criterion of "industrial applicability", i.e. level of invention.

Объем изобретения следует понимать шире, чем то конкретное выполнение. приведенное в описании, формуле и чертежах. Форма выполнения изобретения представляет собой только возможные предпочтительные варианты его осуществления. Могут быть различные комбинации в отношении размеров и расположения отдельных элементов, если все это не выходит за пределы объема технического решения, изложенного в пунктах формулы, с проявлением этих и других свойств, изложенных в описании.The scope of the invention should be understood broader than that specific implementation. given in the description, formula and drawings. An embodiment of the invention represents only possible preferred embodiments thereof. There may be various combinations with respect to the size and arrangement of individual elements, if all this does not go beyond the scope of the technical solution set forth in the claims, with the manifestation of these and other properties set forth in the description.

Claims (3)

1. Труба-оболочка из композиционных материалов, содержащая соответствующий ее профилю силовой каркас арочной реберно-ячеистой структуры с концевыми шпангоутами, с легким заполнителем между ребрами, образованный слоями систем перекрещивающихся высокомодульных нитей спирального и кольцевого направления, скрепленными отвержденным полимерным связующим, отличающаяся тем, что легкий заполнитель выполнен из вспененного полиэтилена, омоноличенного со сторон ребер силового каркаса сплошными пленками полиэтилена с плотностью 0,6-0,8 г/см3 , при его удельной плотности 0,1-0,15 г/см3, снабженного сетчатой подложкой из стекло- или базальтоткани, скрепленной с ним клеевым составом на основе химически сшивающегося полиолефина, расположенной по внутренней поверхности силового каркаса арочной реберно-ячеистой структуры и скрепленной с ним полимерным связующим.1. A sheath pipe made of composite materials containing a power frame corresponding to its profile of an arched rib-cell structure with end frames, with a light filler between the ribs, formed by layers of systems of intersecting high-modulus filaments of spiral and annular direction, bonded by a cured polymer binder, characterized in that lightweight filler is made of foamed polyethylene, with the sides edges omonolichennogo power skeleton solid films of polyethylene having a density of 0.6-0.8 g / cm 3, etc. its specific density of 0.1-0.15 g / cm 3, equipped with a mesh substrate of glass or bazaltotkani secured to them based on the adhesive composition is chemically crosslinkable polyolefin situated on the inner surface of the carcass power arched edge-cellular structure and bonded to them polymer binder. 2. Труба-оболочка по п.1, отличающаяся тем, что сетчатая подложка выполнена в виде одинарного слоя стекло- или базальтоткани, а в качестве клеевого состава для скрепления подложки с легким заполнителем использован химически сшивающийся полиолефин.2. The sheath pipe according to claim 1, characterized in that the mesh substrate is made in the form of a single layer of glass or basalt fabric, and a chemically crosslinkable polyolefin is used as an adhesive composition for bonding the substrate with a light filler. 3. Труба-оболочка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что полимерное связующее в качестве основы ее содержит эпоксидную смолу.3. The pipe-shell according to claim 1 or 2, characterized in that the polymer binder as its basis contains epoxy resin.
RU2002134723/06A 2002-12-24 2002-12-24 Pipe-jacket of composite materials RU2238472C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002134723/06A RU2238472C2 (en) 2002-12-24 2002-12-24 Pipe-jacket of composite materials

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002134723/06A RU2238472C2 (en) 2002-12-24 2002-12-24 Pipe-jacket of composite materials

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2002134723A RU2002134723A (en) 2004-06-20
RU2238472C2 true RU2238472C2 (en) 2004-10-20

Family

ID=33537387

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002134723/06A RU2238472C2 (en) 2002-12-24 2002-12-24 Pipe-jacket of composite materials

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2238472C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2686365C1 (en) * 2018-04-23 2019-04-25 Акционерное общество "Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения" (АО "ЦНИИСМ") Shell from composite materials

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2686365C1 (en) * 2018-04-23 2019-04-25 Акционерное общество "Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения" (АО "ЦНИИСМ") Shell from composite materials

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2099194C1 (en) Carrying pipe-shell in the form of body of revolution made of composite materials, method and mandrel for its manufacture
US5460865A (en) Hybrid honeycomb sandwich panel
RU2103200C1 (en) Load-bearing pipe-envelope made from composite material
JPH07144381A (en) Proximate surface reinforcement of honeycomb sandwich structure by enhancing durability using foamable adhesive
US20230279624A1 (en) Composite structural panel and method of fabrication
RU2014129287A (en) CONSTRUCTIVE INSERTS FOR CELL STRUCTURES
CA2763113A1 (en) Structural component and production method for a structural component
EP2021237A1 (en) Sandwich element for sound-absorbing inner cladding of transport means, especially for sound-absorbing inner cladding of aircraft fuselage cells
US20030175455A1 (en) Structural element made from fibre-reinforced plastic
RU2518519C2 (en) Panel of laminar composites
CN105986639A (en) Composite panel for green building
RU2238472C2 (en) Pipe-jacket of composite materials
CN106080957B (en) A kind of sandwich composite pneumatic shell for submersible
RU2153419C1 (en) Screen shell of revolution (versions)
JPH06508935A (en) noise damping panel
JPWO2016198884A5 (en)
RU2322354C1 (en) Support unit for three-layer panel
CN208438808U (en) Composite material and its core material
RU2489264C1 (en) Structural material based on syntactic foam plastic, method of its production and method of production of composite based on said structural material
Pandit et al. Applications of composites materials for environmental aspects
RU165092U1 (en) FISHING HOUSING
CN208484795U (en) A kind of fiberglass fishing boat core structure
RU2685743C1 (en) Shipborne hydroacoustic station antenna keel fairing
KR20230002552A (en) Water slide segment with spacer layer and manufacturing method thereof
CN112519371A (en) Novel high-thermoplasticity PP (polypropylene) super-thick plate and processing method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20161225