RU2270393C1 - Tube-envelope made from composite material - Google Patents

Tube-envelope made from composite material Download PDF

Info

Publication number
RU2270393C1
RU2270393C1 RU2004127255/06A RU2004127255A RU2270393C1 RU 2270393 C1 RU2270393 C1 RU 2270393C1 RU 2004127255/06 A RU2004127255/06 A RU 2004127255/06A RU 2004127255 A RU2004127255 A RU 2004127255A RU 2270393 C1 RU2270393 C1 RU 2270393C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wall
tapes
slots
pipe
composite material
Prior art date
Application number
RU2004127255/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Витальевич Васильев (RU)
Валерий Витальевич Васильев
Александр Федорович Разин (RU)
Александр Федорович Разин
Виктор Александрович Никитюк (RU)
Виктор Александрович Никитюк
Ирина Викторовна Козлова (RU)
Ирина Викторовна Козлова
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Центр перспективных разработок Открытого акционерного общества "Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения" (ЗАО "Центр перспективных разработок ОАО ЦНИИСМ")
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 Закрытое акционерное общество "Центр перспективных разработок Открытого акционерного общества "Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения" (ЗАО "Центр перспективных разработок ОАО ЦНИИСМ") filed Critical Закрытое акционерное общество "Центр перспективных разработок Открытого акционерного общества "Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения" (ЗАО "Центр перспективных разработок ОАО ЦНИИСМ")
Priority to RU2004127255/06A priority Critical patent/RU2270393C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2270393C1 publication Critical patent/RU2270393C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Moulding By Coating Moulds (AREA)

Abstract

FIELD: manufacture of parts from composite materials having form of bodies of revolution; manufacture of cases and compartments of flying vehicles; rocketry and aeronautical engineering.
SUBSTANCE: proposed tube-envelope made from composite material has wall of spatial-slotted structure formed by spiral and circular tapes alternating to each other and wound discretely in cross-like manner; tapes are fastened together in cross lines and are separated by slots in inter-unit gaps. Tapes forming structure are shifted relative to one another in height of wall and slots between them have varying magnitude and are chaotically distributed over wall structure.
EFFECT: enhanced reliability of structure due to enhanced strength and rigidity.
2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к созданию изделий из композиционных материалов (КМ), в частности изделий, имеющих форму тел вращения, и может быть использовано при производстве корпусов и отсеков летательных аппаратов, применяемых в ракетной и авиационной технике.The invention relates to the creation of products from composite materials (CM), in particular products having the form of bodies of revolution, and can be used in the manufacture of bodies and compartments of aircraft used in rocket and aviation technology.

Решение вопросов снижения массы оболочечных конструкций, выполненных из КМ, привело к созданию облегченных прочных и жестких конструкций труб-оболочек с монолитными ребрами, составляющими основу их структуры (RU патент №2149761, кл. В 32 В 1/00, 3/12; В 29 С 53/56, опубл.27.05.2000 г., бюл.№15; RU патент №2083371, кл. В 32 В 3/12, опубл.1986 г.).The solution to the problems of reducing the mass of shell structures made of KM led to the creation of lightweight, strong and rigid pipe shell structures with monolithic ribs that form the basis of their structure (RU Patent No. 2149761, class B 32 V 1/00, 3/12; B 29 C 53/56, publ. 27.05.2000, bull. No. 15; RU patent No. 2083371, class B 32 3/12, publ. 1986).

Монолитность ребер вследствие избытка в них связующего препятствует снижению массы известных труб-оболочек. Сложность и длительность процесса изготовления с использованием специального оборудования (оправок с пазами) делают известные конструкции дорогими по затратам труда, денежных средств и времени.The monolithicity of the ribs due to an excess of binder in them prevents the weight loss of known pipe shells. The complexity and duration of the manufacturing process using special equipment (mandrels with grooves) make well-known designs expensive in terms of labor, money and time.

Известна конструкция трубы-оболочки из КМ, стенка которой выполнена с пространственно-щелевой структурой из лент волокнистого материала, намотанных дискретно и перекрестно; ленты скреплены связующим только в узлах взаимных перекрестий, а между перекрестьями они не скреплены между собою и разделены сквозными щелями (RU патент №2215227, кл. F 16 L 9/12, 47/00, опубл.27.10.2003 г., бюл.№30).A known design of the pipe shell of KM, the wall of which is made with a spatially slit structure of ribbons of fibrous material wound discretely and crosswise; the tapes are fastened with a binder only at the nodes of mutual crosshairs, and between the crosshairs they are not fastened together and are separated by through slots (RU patent No. 2215227, class F 16 L 9/12, 47/00, publ. October 27, 2003, bull. No. 30).

Эта известная конструкция легче вышеописанных за счет многочисленных щелей между ее лентами, исключающими избыток связующего. Она проста в изготовлении, не требует специального оборудования для производства; ее изготавливают методом намотки на гладкую (без пазов) поверхность оправки. Однако она неустойчива, обладает низкими характеристиками по прочности и жесткости. Строгая укладка спиральных лент друг на друга с формированием строгой ребристой структуры обеспечивает получение сквозных щелей, одинаково расположенных во всех ребрах по толщине стенки, но именно она и является причиной неустойчивости конструкции, ее невысокой прочности и жесткости.This known design is lighter than the above due to the numerous slots between its tapes, eliminating excess binder. It is easy to manufacture, does not require special equipment for production; it is made by winding on a smooth (without grooves) surface of the mandrel. However, it is unstable, has low characteristics of strength and stiffness. Strict laying of spiral ribbons on top of each other with the formation of a strict ribbed structure provides through holes that are equally located in all ribs along the wall thickness, but it is this that causes the instability of the structure, its low strength and rigidity.

Труба-оболочка по RU патенту №2215227 является, наиболее близкой по технической сущности к заявляемой и выбрана в качестве ближайшего аналога (прототипа).The sheath pipe according to RU patent No. 2215227 is the closest in technical essence to the claimed one and is selected as the closest analogue (prototype).

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является разработка конструкции трубы-оболочки, которая была бы такой же легкой, как ее ближайший аналог, но при этом более эффективной в работе.The technical problem to which the invention is directed is the development of the design of the pipe-shell, which would be as light as its closest analogue, but more effective in operation.

Технический результат, который может быть достигнут при использовании изобретения, заключается в повышении надежности конструкции за счет повышения ее прочности и жесткости.The technical result that can be achieved by using the invention is to increase the reliability of the structure by increasing its strength and rigidity.

Для решения поставленной задачи с достижением указанного результата в известной трубе-оболочке из КМ, содержащей стенку пространственно-щелевой структуры, образованной дискретно и перекрестно намотанными лентами из волокнистого материала, скрепленными полимерным связующим в узлах их взаимных перекрестий и разделенных щелями в межузловых промежутках, согласно изобретению ленты указанной структуры смещены относительно друг друга по высоте стенки, а щели между ними образованы переменной величины и хаотично распределены по структуре стенки, при этом указанная пространственно-щелевая структура стенки образована спиральными и кольцевыми лентами, размещенными с чередованием относительно друг друга.To solve the problem with the achievement of the specified result in a well-known pipe sheath of KM containing a wall of a spatially slit structure formed by discrete and cross-wound ribbons of fibrous material, fastened with a polymer binder at the nodes of their mutual crosshairs and separated by slots in the interstitial spaces, according to the invention the tapes of this structure are offset relative to each other along the height of the wall, and the gaps between them are formed of variable size and randomly distributed over the structure Tenkai, wherein said spatial-gap structure is formed by the spiral wall and the annular belts placed alternately in relation to each other.

Отличительными особенностями заявляемой трубы-оболочки являются следующие признаки:Distinctive features of the claimed pipe-shell are the following features:

- смещение лент пространственно-щелевой структуры относительно друг друга по высоте стенки;- the displacement of the tapes of the spatial-slot structure relative to each other along the height of the wall;

- образование щелей между лентами в межузловых промежутках переменной величины;- the formation of gaps between the tapes in the interstitial spaces of variable size;

- хаотичное распределение щелей по структуре стенки;- chaotic distribution of cracks in the structure of the wall;

- образование вышеуказанной структуры спиральными и кольцевыми лентами, размещенными с чередованием относительно друг друга.- the formation of the aforementioned structure with spiral and annular ribbons placed alternately relative to each other.

Указанные признаки являются существенными, так как каждый из них направлен на достижение заявленного технического результата в соответствии с поставленной задачей. В технических решениях предшествующего уровня техники их использование не обнаружено.These signs are significant, since each of them is aimed at achieving the claimed technical result in accordance with the task. In the technical solutions of the prior art, their use is not found.

Заявленная труба-оболочка выполнена с изменением геометрии поверхности после укладки лент любого из направлений за счет смещения каждой последующей ленты одного направления относительно предыдущей ленты того же направления. Этим достигнуто получение безреберной, или псевдореберной, структуры как более устойчивой, прочной и жесткой по сравнению со структурой прототипа. Положение лент одного направления относительно друг друга зафиксировано в узлах их пересечений с лентами другого направления. Несовпадение лент по высоте стенки, с учетом того, что для ее набора необходимо не менее трех лент по высоте в каждом из направлений, обеспечивает образование в межузловых промежутках разновеликих по размерам (длине, ширине) хаотично размещенных несквозных щелей. Наличие щелей обеспечивает малую массу в условиях сжимающих усилий в трубе-оболочке.The claimed pipe-shell is made with a change in the geometry of the surface after laying the tapes in any of the directions due to the displacement of each subsequent tape in one direction relative to the previous tape in the same direction. This has achieved the production of a ribless, or pseudo-rib, structure as more stable, durable and rigid in comparison with the structure of the prototype. The position of the tapes of one direction relative to each other is fixed at the nodes of their intersections with the tapes of another direction. The mismatch of the tapes along the height of the wall, taking into account the fact that its collection requires at least three tapes in height in each direction, ensures the formation of inter-nodal spaces of randomly sized non-through gaps. The presence of slots provides a small mass under compressive forces in the pipe-shell.

Заявленная труба-оболочка со стенкой пространственно-щелевой структуры может быть выполнена из любых наборов дискретно и перекрестно намотанных лент, например спиральных с осевыми или спиральных с кольцевыми. Наилучшие результаты по прочности и жесткости достигнуты в трубе-оболочке, выполненной из чередующихся спиральных и кольцевых лент. Именно такая труба-оболочка описана ниже в качестве примера исполнения изобретения.The claimed pipe-shell with a wall of a spatially slotted structure can be made of any sets of discrete and cross-wound tapes, for example spiral with axial or spiral with ring. The best results in strength and stiffness are achieved in a pipe-shell made of alternating spiral and ring bands. It is such a pipe-shell is described below as an example of execution of the invention.

Изобретение поясняется фиг.1-3. На фиг.1 представлен общий вид заявленной трубы-оболочки, на фиг.2 - вид А фиг.1, на фиг.3 - разрез Б-Б фиг.2.The invention is illustrated in figures 1-3. Figure 1 presents a General view of the claimed pipe-shell, figure 2 is a view a of figure 1, figure 3 is a section bB of figure 2.

Труба-оболочка из КМ (фиг.1, 2) содержит стенку 1 пространственно-щелевой структуры, образованную дискретно и перекрестно намотанными спиральными 2 и кольцевыми 3 лентами из волокнистого материала, размещенными с чередованием относительно друг друга. Ленты 2 и 3 скреплены между собой полимерным связующим в узлах 4 их взаимных перекрестий и разделены щелями 5 в межузловых промежутках (фиг.3).The pipe sheath made of KM (FIGS. 1, 2) contains a wall 1 of a spatially slit structure formed by discrete and cross-wound spiral 2 and annular 3 ribbons of fibrous material placed alternately relative to each other. Tapes 2 and 3 are fastened together by a polymer binder in nodes 4 of their crosshairs and are separated by slots 5 in the interstitial spaces (figure 3).

Каждая последующая лента 2 (или 3) относительно такой же предыдущей ленты 2 (или 3) по высоте стенки 1 смещена в ту или другую сторону так, что щели 5 между любыми соседними лентами 2 (или 3) практически не совпадают ни по размеру, ни по месту их расположения.Each subsequent tape 2 (or 3) with respect to the same previous tape 2 (or 3) is shifted in one direction or another along the height of the wall 1 so that the slots 5 between any adjacent tapes 2 (or 3) practically do not coincide in size or at their location.

Трубу-оболочку изготавливают на стандартном оборудовании методом намотки на гладкую поверхность оправки. В качестве связующего используют полимерные материалы, в качестве материала лент - однонаправленные жгуты: углеродные, органические, стеклянные или любые другие, пригодные для этой цели. Возможно использование частично отвержденной ленты, состоящей из профилированных однонаправленных жгутов, пропитанных связующим с профилем поперечного сечения в виде круга, прямоугольника, эллипса и др.The pipe-shell is made on standard equipment by winding on a smooth surface of the mandrel. Polymeric materials are used as a binder, unidirectional tows are used as the material of tapes: carbon, organic, glass or any other suitable for this purpose. It is possible to use a partially cured tape consisting of profiled unidirectional strands impregnated with a binder with a cross-sectional profile in the form of a circle, rectangle, ellipse, etc.

Заявленная труба-оболочка может иметь снаружи и/или изнутри выполненные за одно целое с ней или отдельно намотанные обшивки.The claimed pipe-shell may be externally and / or internally made integrally with it or separately wound sheathing.

Толщина стенки, углы укладки спиральных лент, расстояние между витками зависят от конкретного задания и определяются расчетом.Wall thickness, laying angles of spiral tapes, the distance between the turns depend on the specific task and are determined by calculation.

Предложенную трубу-оболочку используют в качестве элемента конструкции отсека летательного аппарата. Ее преимущества: высокая прочность и жесткость при минимальной массе, технологичность, были подтверждены испытаниями на действие осевых сжимающих и растягивающих нагрузок.The proposed pipe shell is used as a structural element of the compartment of the aircraft. Its advantages: high strength and rigidity with minimal weight, manufacturability, were confirmed by tests for the action of axial compressive and tensile loads.

Claims (2)

1. Труба-оболочка из композиционного материала, содержащая стенку пространственно-щелевой структуры, образованной дискретно и перекрестно намотанными лентами из волокнистого материала, скрепленными полимерным связующим в узлах их взаимных перекрестий и разделенных щелями в межузловых промежутках, отличающаяся тем, что ленты указанной структуры смещены относительно друг друга по высоте стенки, а щели между ними образованы переменной величины и хаотично распределены по структуре стенки.1. A sheath pipe made of a composite material containing a wall of a spatially slit structure formed by discrete and cross-wound ribbons of fibrous material, fastened with a polymer binder at the nodes of their mutual crosshairs and separated by slots in the interstitial spaces, characterized in that the tapes of this structure are offset relative to each other along the height of the wall, and the gaps between them are formed of variable size and randomly distributed over the wall structure. 2. Труба-оболочка по п.1, отличающаяся тем, что пространственно-щелевая структура ее стенки образована спиральными и кольцевыми лентами, размещенными с чередованием относительно друг друга.2. The pipe-shell according to claim 1, characterized in that the spatially slotted structure of its wall is formed by spiral and annular tapes placed alternately relative to each other.
RU2004127255/06A 2004-09-14 2004-09-14 Tube-envelope made from composite material RU2270393C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004127255/06A RU2270393C1 (en) 2004-09-14 2004-09-14 Tube-envelope made from composite material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004127255/06A RU2270393C1 (en) 2004-09-14 2004-09-14 Tube-envelope made from composite material

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2270393C1 true RU2270393C1 (en) 2006-02-20

Family

ID=36051088

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004127255/06A RU2270393C1 (en) 2004-09-14 2004-09-14 Tube-envelope made from composite material

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2270393C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2450130C2 (en) * 2007-02-23 2012-05-10 Снекма Method of producing gas turbine housing from composite material and housing thus made

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2450130C2 (en) * 2007-02-23 2012-05-10 Снекма Method of producing gas turbine housing from composite material and housing thus made

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
CN111836722B (en) Method for producing an ordered array of interconnected acoustic microchannels
SU528025A3 (en) Reinforced plastic pipe
DK2361752T3 (en) Component-component fiber and process for producing same
US20140150363A1 (en) Lattice Support Structures
US20180251979A1 (en) Truss structure
US5151144A (en) Process for the manufacturing of a perforated tube for an expansion shaft
RU2270393C1 (en) Tube-envelope made from composite material
RU2518519C2 (en) Panel of laminar composites
US4187738A (en) Rim for rotary inertial energy storage device and method
RU2602255C1 (en) Method of making composite module for overhead transmission line support
US20060032178A1 (en) Three-dimensional grid panel
US20190003181A1 (en) Truss structure
AU2021379479A1 (en) Composite rod and manufacturing method therefor
US10336460B2 (en) Acoustic panel for aircraft nacelle, and method of manufacturing the acoustic panel
US20130105079A1 (en) Method for producing a mechanical member from composite material, having an improved mechanical performance under traction-compression and bending
JP6077699B1 (en) Cylindrical wooden laminated column and method for manufacturing the same
RU2265520C1 (en) Lamellar sheathing
RU2531108C1 (en) Shell of composite
RU183464U1 (en) TRIAXIAL NET DESIGN FROM COMPOSITE MATERIAL
US3295558A (en) Filament wound structure
RU2197670C1 (en) Laminated pipe
RU2084343C1 (en) Carrying pipe-shell of composite materials, method and mandrel for its manufacture
RU2643875C1 (en) Composite profile elements with a grid structure (versions)
RU2730123C1 (en) Method of making pipe from composite material with annular reinforcement

Legal Events

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

Effective date: 20180915