RU2479432C1 - Method of making bicurved laminar composite shell - Google Patents
Method of making bicurved laminar composite shell Download PDFInfo
- Publication number
- RU2479432C1 RU2479432C1 RU2011136990/05A RU2011136990A RU2479432C1 RU 2479432 C1 RU2479432 C1 RU 2479432C1 RU 2011136990/05 A RU2011136990/05 A RU 2011136990/05A RU 2011136990 A RU2011136990 A RU 2011136990A RU 2479432 C1 RU2479432 C1 RU 2479432C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layers
- elastomer
- shell
- strips
- layer
- Prior art date
Links
Landscapes
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY
Изобретение относится к судостроению и другим отраслям машиностроения, где применяются изделия в виде оболочек двоякой кривизны из армированных полимероматричных композитов с покрытиями или промежуточными слоями из эластомеров.The invention relates to shipbuilding and other engineering industries, where products are used in the form of double-curvature shells of reinforced polymer matrix composites with coatings or intermediate layers of elastomers.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND
Традиционным способом нанесения покрытия из эластомера при малой толщине покрытия является напыление. Толстостенные покрытия наносятся путем приклеивания отвержденных элементов покрытия в виде плоских квадратов или прямоугольников. Для удержания элементов покрытия на поверхности оболочек двоякой кривизны до затвердевания клеевого слоя используются специальные приспособления, а образующиеся между приклеиваемыми элементами полости требуют заполнения материалом того же состава, что и эластомер, используемый для изготовления покрытия, или специальным герметиком.The traditional method of coating an elastomer with a small coating thickness is spraying. Thick-walled coatings are applied by gluing cured coating elements in the form of flat squares or rectangles. To hold the coating elements on the surface of shells of double curvature until the adhesive layer hardens, special devices are used, and the cavities formed between the glued elements require filling with the same material as the elastomer used to make the coating, or with special sealant.
Недостатками такого способа нанесения покрытия являются: высокая трудоемкость, связанная с монтажом и демонтажом устройств, удерживающих элементы покрытия в искривленном состоянии, соответствующем поверхности изделия, до отверждения клея; малые размеры и, следовательно, большое число элементов; необходимость дополнительных операций по заполнению пустот.The disadvantages of this method of coating are: high complexity associated with the installation and dismantling of devices that hold the coating elements in a curved state corresponding to the surface of the product, until the adhesive has cured; small sizes and, therefore, a large number of elements; the need for additional operations to fill the voids.
Еще одним недостатком такого способа нанесения покрытия является возникновение остаточных напряжений в клеевом соединении. Кроме того, материал для заполнения пустот обычно имеет свойства, отличающиеся от свойств покрытия, что создает неоднородность последнего.Another disadvantage of this method of coating is the occurrence of residual stresses in the adhesive joint. In addition, the material for filling the voids usually has properties that differ from the properties of the coating, which creates a heterogeneity of the latter.
Наиболее близким к предлагаемому является способ формирования покрытия (оболочки), раскрытый в ЕР 2014452 А1, заключающийся в том, что согласно этому способу покрытие (оболочку) составляют из большого количества лент заранее заданной длины и ширины. Ленты наносят по очереди, одну за другой, под небольшим углом друг к другу. Недостатком способа является то, что при нанесении могут возникать пустоты между элементами покрытия.Closest to the proposed is the method of forming a coating (shell), disclosed in EP 2014452 A1, which consists in the fact that according to this method, the coating (shell) is made up of a large number of tapes of a predetermined length and width. Tapes are applied in turn, one after another, at a slight angle to each other. The disadvantage of this method is that during application, voids may occur between the coating elements.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDESCRIPTION OF THE INVENTION
Задачей изобретения является создание способа нанесения покрытия, обеспечивающего минимизацию остаточных напряжений, устранение пустот между элементами покрытия и снижение трудоемкости монтажа.The objective of the invention is to provide a coating method that minimizes residual stresses, eliminates voids between the coating elements and reduces the complexity of installation.
Указанная задача решена с помощью предложенного способа изготовления многослойной композитной оболочки двоякой кривизны.This problem is solved using the proposed method for manufacturing a multilayer composite shell of double curvature.
Технический результат изобретения заключается в том, что между полосами не образуется незаполненных пустот, нанесение покрытия не требует обработки поверхности, на которую оно наносится, и не требуется использование клеев и герметиков.The technical result of the invention lies in the fact that no empty voids form between the strips, the coating does not require processing of the surface on which it is applied, and the use of adhesives and sealants is not required.
Согласно одному из вариантов реализации изобретения предложен способ изготовления многослойной композитной оболочки двоякой кривизны с наружными слоями из высокоэластичного полимерного материала - эластомера и промежуточными слоями из полимероматричного композиционного материала, которые чередуются со слоями из эластомера, включающий операции поочередного формования в технологической оснастке слоев эластомера и слоев композитного материала и отверждения набранного пакета, причемAccording to one embodiment of the invention, a method for manufacturing a multilayer composite shell of double curvature with outer layers of a highly elastic polymeric material - an elastomer and intermediate layers of a polymer matrix composite material, which alternate with layers of an elastomer, including the steps of alternately molding in the technological equipment of the layers of the elastomer and layers of the composite material and curing of the collected package, and
сначала плоскую пластину из недоотвержденного эластомера нарезают на полосы, укладывают их встык в оснастку парными слоями, в одном из которых полосы располагают параллельно одной линии главной кривизны, проходящей вблизи центра поверхности оболочки, в другом - параллельно второй линии главной кривизны до набора заданной толщины слоя эластомера, а затем формуют слой полимерного композиционного материала, и так до получения полной толщины оболочки с заданным чередованием слоев, после чего отверждают указанный материал с доотверждением эластомерных слоев.first, a flat plate of the uncured elastomer is cut into strips, stacked end-to-end in pairs in layers, in one of which the strips are parallel to one line of the main curvature that runs near the center of the shell surface, and in the other, parallel to the second line of the main curvature until the specified elastomer layer thickness and then form a layer of polymer composite material, and so on until the full thickness of the shell with a given alternation of layers is obtained, after which the specified material is cured with after-cure elastomeric layers.
Согласно одному из вариантов реализации изобретения оснастку размещают так, что нормаль к поверхности вблизи ее центра близка к вертикали.According to one embodiment of the invention, the snap is placed so that the normal to the surface near its center is close to the vertical.
Согласно другому варианту реализации изобретения формирование слоя эластомера начинают с полосы, расположенной вблизи центра поверхности оболочки, располагая следующие полосы с разных сторон от первой полосы.According to another embodiment of the invention, the formation of an elastomer layer begins with a strip located near the center of the surface of the shell, having the following stripes on different sides of the first strip.
Согласно следующему варианту реализации изобретения полосы эластомера изготавливают имеющими толщину, кратную половине толщины его слоя в оболочке, и нарезают на полосы шириной от 1/10 до 1/20 наименьшего радиуса кривизны оболочки.According to a further embodiment of the invention, the elastomer strip is made having a thickness that is a multiple of half the thickness of its layer in the shell, and cut into strips with a width of 1/10 to 1/20 of the smallest radius of curvature of the shell.
Согласно еще одному варианту реализации изобретения первую полосу в каждом парном слое укладывают в сечениях с максимальной кривизной.According to another embodiment of the invention, the first strip in each pair layer is laid in sections with maximum curvature.
Согласно одному из предпочтительных вариантов реализации изобретения эластомер представляет собой вспененный олигоэфир параоксибензойной кислоты или полиуретан. Другие подходящие вспененные полимеры могут быть выбраны специалистом из числа известных полимерных материалов, подходящих для целей настоящего изобретения.According to one preferred embodiment of the invention, the elastomer is a foamed paraoxybenzoic acid oligoester or polyurethane. Other suitable foamed polymers may be selected by one of ordinary skill in the art from known polymeric materials suitable for the purposes of the present invention.
При нанесении покрытия или промежуточного слоя многослойной оболочки из композитного материала в виде полос из недоотвержденного материала исключается возникновение в соединениях остаточных напряжений, которые релаксируют в процессе доотверждения.When applying a coating or an intermediate layer of a multilayer shell made of composite material in the form of strips of an uncured material, the occurrence of residual stresses in the compounds that relax during the post-curing process is excluded.
Укладываемые слои принимают форму поверхности матрицы или предыдущего слоя за счет высокоэластической деформации (текучести) недоотвержденного материала. По той же причине не возникает пустот между прилегающими друг к другу слоями. Расположение полос в направлениях главной кривизны оболочки предотвращает или уменьшает их искривление в плоскости полосы в процессе укладки и отверждения и сползание по поверхности оболочки. С этой же целью формирование оболочки начинают с полосы, проходящей через центр поверхности оболочки. Располагаемые с двух сторон от центральной полосы прижимаются к ней силой тяжести.Stacked layers take the form of the surface of the matrix or the previous layer due to the highly elastic deformation (fluidity) of the uncured material. For the same reason, voids do not occur between adjacent layers. The location of the strips in the directions of the main curvature of the shell prevents or reduces their curvature in the plane of the strip during laying and curing and sliding along the surface of the shell. For the same purpose, the formation of the shell begins with a strip passing through the center of the surface of the shell. Located on both sides of the central strip are pressed against it by gravity.
Расположение полос в двух взаимно перпендикулярных направлениях позволяет исключить совпадение на значительной длине границ между полосами.The location of the strips in two mutually perpendicular directions eliminates the coincidence on a significant length of the boundaries between the strips.
Ширина полосы выбирается из условия удобства ее укладки и возможности деформирования по поверхности оболочки без вспучивания. Преимуществом вспененного полиуретана и олигоэфиров параоксибензойной кислоты является их высокая звукопоглощающая способность и возможность доотверждения одновременно с отверждением композита.The width of the strip is selected from the conditions of convenience of its laying and the possibility of deformation along the surface of the shell without expansion. The advantage of foamed polyurethane and paraoxybenzoic acid oligoesters is their high sound absorption capacity and the possibility of curing simultaneously with the curing of the composite.
ПРИМЕРЫEXAMPLES
Приведенное выше описание можно лучше понять с помощью следующих примеров, предназначенных для иллюстрации способов реализации изобретения и не ограничивающих его объем.The above description can be better understood with the help of the following examples, intended to illustrate and not limit the scope of the invention.
Пример 1Example 1
Получение многослойной композитной оболочки путем формирования покрытия толщиной 16 мм из вспененного олигоэфира параоксибензойной кислоты с отвердителем на оболочке из стеклопластика, имеющей форму полусферы толщиной 22 мм.Obtaining a multilayer composite shell by forming a coating 16 mm thick from a foamed paraoxybenzoic acid oligoester with a hardener on a fiberglass shell having a hemisphere shape of 22 mm thick.
Радиус кривизны оболочки составлял 1.5 м, размер 3×3 м. Матрицу для изготовления оболочки устанавливали так, что в ее центре нормаль к касательной плоскости вертикальна.The radius of curvature of the shell was 1.5 m, size 3 × 3 m. The matrix for the manufacture of the shell was set so that in its center the normal to the tangent plane is vertical.
Смесь олигомера с отвердителем наносили на предварительно обработанную разделительным составом плоскую стеклянную или металлическую пластину размером 2×2 м. Слой смеси во вспененном состоянии должен составить 4±0,5 мм. Затем смесь выдерживали при температуре +60°С в течение 2 часов. Далее полученную полуотвержденную пластину разрезали на полосы шириной 100 мм, которые укладывали на матрицу параллельно, начиная с центральной линии. Далее процесс повторяли еще 3 раза, причем во 2 и 4 случае (2-й и 4-й повтор) полосы укладывали в направлении, перпендикулярном первому, а в 3-м случае - параллельно первому.The oligomer-hardener mixture was applied onto a 2 × 2 m flat glass or metal plate previously treated with a release agent. The layer of the mixture in the foamed state should be 4 ± 0.5 mm. Then the mixture was kept at a temperature of + 60 ° C for 2 hours. Next, the resulting semi-cured plate was cut into strips 100 mm wide, which were laid on the matrix in parallel, starting from the center line. Then the process was repeated 3 more times, and in the 2nd and 4th case (2nd and 4th repeat), the bands were laid in the direction perpendicular to the first, and in the 3rd case - parallel to the first.
Сформированное изделие отверждали по режиму, необходимому для отверждения стеклопластика: выдержка при температуре 80°С в течение 8 часов и при температуре 140°С в течение 2 часов с получением готового изделия.The formed product was cured according to the regime necessary for curing fiberglass: holding at a temperature of 80 ° C for 8 hours and at a temperature of 140 ° C for 2 hours to obtain the finished product.
Пример 2Example 2
Осуществляли формирование покрытия на стеклопластиковой оболочке аналогично Примеру 1, а затем дополнительно осуществляли нанесение внутреннего слоя покрытий согласно способу, описанному в Примере 1.The coating was formed on the fiberglass shell similarly to Example 1, and then additionally applied the inner coating layer according to the method described in Example 1.
Пример 3Example 3
Осуществляли формирование покрытия на стеклопластиковой оболочке аналогично Примеру 1 с той разницей, что в качестве материала покрытия использовали вспененный полиуретан.The coating was formed on a fiberglass shell similarly to Example 1 with the difference that foamed polyurethane was used as the coating material.
Для полученных многослойных композитных оболочек дефекты в виде пустот на линии стыков полос, между слоями покрытия и между покрытием и оболочкой при ультразвуковой дефектоскопии не были обнаружены. Остаточные напряжения путем надреза покрытия выявлены не были.For the obtained multilayer composite shells, defects in the form of voids on the line of the joints of the strips, between the coating layers and between the coating and the shell were not detected during ultrasonic inspection. Residual stresses by notching the coating were not identified.
Трудоемкость получения покрытия по сравнению с приклейкой элементов размером 500×500 мм и толщиной 16 мм снижается на 40-50%.The complexity of obtaining coatings compared with gluing elements of size 500 × 500 mm and a thickness of 16 mm is reduced by 40-50%.
Приведенные выше результаты показывают, что многослойная композитная оболочка, полученная по способу согласно настоящему изобретению, характеризуется отсутствием поддающихся обнаружению остаточных напряжений и отсутствием пустот между элементами покрытия, при этом трудозатраты на монтаж элементов оболочки сократились почти вдвое.The above results show that the multilayer composite shell obtained by the method according to the present invention is characterized by the absence of detectable residual stresses and the absence of voids between the coating elements, while the labor required to install the shell elements is almost halved.
Предпочтительные варианты реализации предложенного способа охарактеризованы ниже в зависимых пунктах формулы изобретения.Preferred embodiments of the proposed method are described below in the dependent claims.
Claims (6)
полосы укладывают встык в оснастку парными слоями, в одном из которых полосы располагают параллельно одной линии главной кривизны, проходящей вблизи центра поверхности оболочки, в другом - параллельно второй линии главной кривизны до набора заданной толщины слоя эластомера, а затем формуют слой полимерного композиционного материала, и так до получения полной толщины оболочки с заданным чередованием слоев, после чего отверждают указанный материал с доотверждением эластомерных слоев.1. A method of manufacturing a multilayer composite shell of double curvature with the outer layers of a highly elastic polymer material - elastomer and intermediate layers of a polymer matrix composite material, which alternate with layers of elastomer, which includes alternating operations in technological equipment of the layers of elastomer and layers of the composite material and curing the collected package wherein, first, a flat plate of an uncured elastomer is cut into strips, characterized in that
the strips are laid end-to-end in rigging in pairs of layers, in one of which the strips are parallel to one line of the main curvature, passing near the center of the shell surface, in the other, parallel to the second line of the main curvature until a specified thickness of the elastomer layer is set, and then a layer of polymer composite material is formed, and so until the full thickness of the shell is obtained with a predetermined alternation of layers, after which the specified material is cured with additional curing of the elastomeric layers.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011136990/05A RU2479432C1 (en) | 2011-09-08 | 2011-09-08 | Method of making bicurved laminar composite shell |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011136990/05A RU2479432C1 (en) | 2011-09-08 | 2011-09-08 | Method of making bicurved laminar composite shell |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2479432C1 true RU2479432C1 (en) | 2013-04-20 |
Family
ID=49152605
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011136990/05A RU2479432C1 (en) | 2011-09-08 | 2011-09-08 | Method of making bicurved laminar composite shell |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2479432C1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2106971C1 (en) * | 1994-09-30 | 1998-03-20 | Акционерное общество "Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения" | Load-bearing pipe-shell in the form of body of revolution of composite material, method and former for its manufacture |
RU2221695C2 (en) * | 1998-07-31 | 2004-01-20 | Пирелли Пнеуматичи С.П.А. | Method of making tire carcass structure and tire carcass structure for two-wheel vehicles |
EP2014452A1 (en) * | 2007-06-08 | 2009-01-14 | Sumitomo Rubber Industries, Ltd. | Pneumatic tire and method for manufacturing the same |
-
2011
- 2011-09-08 RU RU2011136990/05A patent/RU2479432C1/en active IP Right Revival
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2106971C1 (en) * | 1994-09-30 | 1998-03-20 | Акционерное общество "Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения" | Load-bearing pipe-shell in the form of body of revolution of composite material, method and former for its manufacture |
RU2221695C2 (en) * | 1998-07-31 | 2004-01-20 | Пирелли Пнеуматичи С.П.А. | Method of making tire carcass structure and tire carcass structure for two-wheel vehicles |
EP2014452A1 (en) * | 2007-06-08 | 2009-01-14 | Sumitomo Rubber Industries, Ltd. | Pneumatic tire and method for manufacturing the same |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101211383B1 (en) | Heat-insulating composite board, manufacturing method thereof and constructing method for heat-insulating using the same | |
US20230279624A1 (en) | Composite structural panel and method of fabrication | |
US10640986B2 (en) | Drywall joint tape and method | |
JPS6364304B2 (en) | ||
JP2007512977A5 (en) | ||
RU2479432C1 (en) | Method of making bicurved laminar composite shell | |
RU2669499C1 (en) | Method of manufacturing products of three-layer integral-type structure from polymer composite materials | |
US10022929B2 (en) | Tyre and method of manufacturing a tyre triangulation belt | |
RU2507352C1 (en) | Panel of middle layer and method of its production | |
WO2017091904A1 (en) | Methods and composition for structural reinforcement | |
US2827412A (en) | Multi-ply plastic laminate and method of forming same | |
EP3224395B1 (en) | A method of producing a sandwich panel core of mineral wool fibres | |
US20170284099A1 (en) | Composite structural element and method of producing the same | |
CN115030512A (en) | Concrete homogenizer | |
KR101508332B1 (en) | Connecting Type Fiber Reinforced Panel | |
EP2366524A1 (en) | Building panel | |
RU2039655C1 (en) | Method of reconditioning the highly charged three-layer structures made of composite material | |
CN102322097B (en) | SMC (sheet moulding compound) mould pressing resin finished well and manufacturing method thereof | |
JP2017002682A (en) | Method of manufacturing panel | |
WO2002095157A1 (en) | Method for curving plasterboard panels, and component thus obtained | |
KR101693555B1 (en) | Method for producing pipe with wear resistance liner layer and pipe thereof | |
RU2807265C1 (en) | Method for manufacturing a closed profile | |
RU2008131288A (en) | METHOD FOR PRODUCING COMPOSITE PANELS WITH U-SHAPED RIGIDITY ELEMENTS | |
RU2291057C1 (en) | Method of producing layered panels | |
RU2448833C2 (en) | Method of producing inclined belt conveyor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160909 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20190515 |