RU2492048C1 - Method of making housing of transport-launch container of composite materials (versions) - Google Patents
Method of making housing of transport-launch container of composite materials (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2492048C1 RU2492048C1 RU2011153998/05A RU2011153998A RU2492048C1 RU 2492048 C1 RU2492048 C1 RU 2492048C1 RU 2011153998/05 A RU2011153998/05 A RU 2011153998/05A RU 2011153998 A RU2011153998 A RU 2011153998A RU 2492048 C1 RU2492048 C1 RU 2492048C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- profiles
- winding
- layer
- frames
- power layer
- Prior art date
Links
Landscapes
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к области ракетной техники, в частности, к способам изготовления транспортно-пусковых контейнеров (ТПК), предназначенных для хранения, транспортирования и запуска ракет, и может быть использовано при изготовлении корпусов ТПК трубчатой конструкции из композиционных материалов (КМ) на основе волокнистых армирующих материалов и полимерных связующих.The invention relates to the field of rocket technology, in particular, to methods for the manufacture of transport launch containers (TPK) for storing, transporting and launching missiles, and can be used in the manufacture of TPK shells of a tubular structure made of composite materials (KM) based on fiber reinforcing materials and polymer binders.
Уровень техникиState of the art
На современном этапе развития ракетной техники перспективными представляются разработки корпусов ТПК из КМ многослойной трубчатой конструкции, включающей между намотанными силовыми слоями промежуточный силовой слой из продольных многостеночных профилей, изготовленных из композиционных материалов методом пултрузии (далее: пултрудированные профили).At the present stage of development of rocket technology, the development of TPK casings from KM of a multilayer tubular structure, including between the wound power layers an intermediate power layer of longitudinal multi-walled profiles made of composite materials by the method of pultrusion (hereinafter: pultruded profiles), seems to be promising.
Трубчатая конструкция подобного типа описана в RU 2287106 C2, МПК F16L 9/12, опубл. 10.11.2006 Бюл. №31. Указанный источник не содержит сведений о технологии ее изготовления.A tubular structure of a similar type is described in RU 2287106 C2, IPC F16L 9/12, publ. 11/10/2006 Bull. No. 31. The specified source does not contain information about the technology of its manufacture.
Известны стеклопластиковые контейнеры, включающие расположенные между внешним и внутренним слоями прессованные стрингеры (SU авторские свидетельства по классу МПК F16L 9/12: №310060, опубл. 26.07.1971. Бюл. №23; №315623, опубл. 01.10.1971. Бюл. №29; 1281803, опубл. 07.01.1987. Бюл. №1). Перечисленные источники также не содержат сведений о последовательности технологических операций при изготовлении контейнеров.Fiberglass containers are known, including pressed stringers located between the outer and inner layers (SU copyright certificates according to IPC class F16L 9/12: No. 310060, publ. 07.26.1971. Bull. No. 23; No. 315623, publ. 01.10.1971. No. 29; 1281803, published on January 7, 1987. Bull. No. 1). The listed sources also do not contain information about the sequence of technological operations in the manufacture of containers.
Известен способ изготовления корпуса ТПК из КМ, включающий намотку на цилиндрическую оправку внутреннего силового слоя из стеклопластика, вклеивание промежуточного пенопластового слоя, выполнение в последнем кольцевых пазов для размещения шпангоутов, намотку заодно целое шпангоутов и наружного силового слоя из стеклопластика (RU №2390414, фиг.1-4, МПК B29C 53/60, F16L 9/12, F41F 3/042, опубл. 27.05.2010).A known method of manufacturing a housing TPK from KM, including winding on a cylindrical mandrel of the inner power layer of fiberglass, pasting the intermediate foam layer, making in the last ring grooves to accommodate the frames, winding at the same time a whole of frames and the outer power layer of fiberglass (RU No. 2390414, FIG. 1-4, IPC B29C 53/60, F16L 9/12, F41F 3/042, publ. 05.27.2010).
В известном способе пазы под шпангоуты выполняют путем полного разрезания вклеенного пенопластового, не силового, слоя до достижения внутреннего силового слоя, на который и наматывают шпангоуты. Вырезание пазов на вклеенном промежуточном слое связано с угрозой повреждения внутреннего слоя как инструментом, так и крошкой пенопласта, образующейся при резке, а последующая намотка шпангоутов на внутренний слой вызывает в процессе ее осуществления нежелательные избыточные кольцевые нагрузки на этот слой и осевые нагрузки на вклеенный пенопластовый промежуточный слой, недостаточно прочный и несовместимый со стеклопластиками наружного и внутреннего слоев. Вклеивание в известном способе не способно обеспечить необходимую прочность связи промежуточного слоя с силовыми слоями. Все это приводит к низкому качеству изготовленного изделия.In the known method, the grooves for the frames are performed by completely cutting the glued foam, non-force, layer until the inner force layer is reached, on which the frames are wound. Cutting out the grooves on the glued intermediate layer is associated with the risk of damage to the inner layer by both the tool and the polystyrene foam formed during cutting, and the subsequent winding of the frames on the inner layer causes undesirable excessive ring loads on this layer and axial loads on the glued foam intermediate during its implementation layer insufficiently strong and incompatible with fiberglass outer and inner layers. Gluing in the known method is not able to provide the necessary bond strength of the intermediate layer with the power layers. All this leads to low quality of the manufactured product.
Способ по патенту RU №2390414, фиг.1-4 является наиболее близким по технической сущности к заявленному и выбран в качестве ближайшего аналога (прототипа).The method according to patent RU No. 2390414, figures 1-4 is the closest in technical essence to the claimed and selected as the closest analogue (prototype).
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Техническая задача, которая ставилась при создании изобретения, заключалась в разработке способа изготовления корпуса ТПК из КМ, исключающего в процессе изготовления заданное или искаженное в результате деформаций изменение структуры слоев корпуса в результате их взаимодействия друг с другом, приводящее к саморасслаиванию корпуса.The technical problem, which was posed during the creation of the invention, was to develop a method for manufacturing a TPK case from KM, which excludes during the manufacturing process a change in the structure of the layers of the body that is predetermined or distorted as a result of deformations as a result of their interaction with each other, leading to self-delamination of the body.
Технический результат, который может быть получен при использовании изобретения, заключается в расширении технологических возможностей и в повышении качества корпуса (далее также: изделие).The technical result that can be obtained by using the invention is to expand technological capabilities and improve the quality of the housing (hereinafter also: product).
Для решения поставленной задачи и достижения заявленного результата в способе по первому варианту изготовления корпуса ТПК из КМ на основе волокнистого армирующего материала и полимерного связующего, включающем намотку на оправку внутреннего силового слоя, формирование промежуточного слоя с опорными поясами и пазами под торцевые и/или межторцевые шпангоуты, намотку указанных шпангоутов, намотку наружного силового слоя, термообработку и механическую обработку, согласно изобретению, изделие изготавливают заодно с технологическими «жертвенными» кольцевыми законцовками, аналогичной с изделием формы и структуры, на оправке суммарной длины изделия и указанных «жертвенных» законцовок, намотку наружного и внутреннего силовых слоев выполняют с различным натяжением армирующего материала, определяемым величиной предельных нагрузок для силового промежуточного слоя, для формирования последнего используют набор продольных пултрудированных многостеночных профилей из композиционных материалов, каждый из которых имеет суммарную длину изделия и «жертвенных» законцовок, преимущественно, замкнутое сечение сектора кольца, продольные заполненные или полые полости, образованные их формообразующими, кольцевыми и радиальными, стенками или теми же формообразующими и внутрипрофильными стенками, и в каждом из которых предварительно выполняют, единообразно для всех профилей, кольцевые вырезы под пазы для торцевых и/или межторцевых шпангоутов на глубину до обнажений внутренней кольцевой формообразующей стенки, и в полученных вырезах изолируют полые полости профилей поперечными упорами, при формировании промежуточного слоя путем укладки профилей встык друг с другом их радиальными формообразующими стенками на намотанный внутренний силовой слой осуществляют совмещение соответствующих вырезов и обнажений всех профилей, при этом пазы под торцевые и/или межторцевые шпангоуты образуют из вырезов, а опорные пояса для них - из мест обнажений, при укладке положение уложенных профилей временно фиксируют в фиксирующих устройствах и окончательно закрепляют путем бандажирования по опорным поясам лентами или жгутами из материалов, совместимых с материалами изделия или несовместимых и удаляемых перед намоткой шпангоутов, после чего удаляют упомянутые фиксирующие устройства и выполняют в промежуточном слое на опорные пояса в соответствующих пазах намотку шпангоутов заподлицо с упомянутым слоем, а после намотки наружного силового слоя и термообработки в процессе механической обработки удаляют «жертвенные» законцовки с достижением номинальных размеров изделия.To solve the problem and achieve the stated result in the method according to the first embodiment of manufacturing a TPK case from KM based on fiber reinforcing material and a polymer binder, including winding on the mandrel of the inner power layer, forming an intermediate layer with supporting belts and grooves for end and / or end frames , winding the specified frames, winding the outer power layer, heat treatment and machining, according to the invention, the product is made integrally with the technological sacrificial "ring endings, similar to the product of shape and structure, on the mandrel of the total length of the product and the indicated" sacrificial "endings, the winding of the outer and inner force layers is performed with different tension of the reinforcing material, determined by the value of ultimate loads for the power intermediate layer, for the formation of the latter use a set of longitudinal pultruded multi-walled profiles made of composite materials, each of which has the total length of the product and the “sacrificial” endings, p Rather, a closed section of the ring sector, longitudinal filled or hollow cavities formed by their shaping, annular and radial walls or the same shaping and interprofile walls, and in each of which preliminary performed, uniformly for all profiles, ring cutouts for grooves for end and / or inter-end frames to a depth of up to the exposures of the inner annular forming wall, and in the cut-outs, the hollow cavities of the profiles are insulated with transverse stops, when forming an intermediate of the exact layer by laying profiles end-to-end with each other with their radial forming walls on the wound inner power layer, the respective cuts and exposures of all profiles are combined, while the grooves for the end and / or inter-end frames are formed from cutouts, and the supporting belts for them from the places of exposures , when laying, the position of the laid profiles is temporarily fixed in fixing devices and finally fixed by banding along the support belts with tapes or bundles of materials compatible with material products or incompatible and removable frames before winding, after which the aforementioned fixing devices are removed and the windings of the frames are flush with the said layer in the intermediate layer on the support belts in the corresponding grooves, and after winding the outer power layer and heat treatment during the machining process, they remove the “sacrificial” ending with the achievement of the nominal dimensions of the product.
В частных случаях использования способа намотку внутреннего силового слоя выполняют с большим натяжением, чем намотку наружного силового слоя; вырезы в профилях под пазы для торцевых шпангоутов оформляют с заходом на законцовочные части профиля; укладку профилей производят на «сырой» намотанный внутренний силовой слой; укладку профилей производят после термообработки и промазывания клеем или связующим внутреннего силового слоя; профили, уложенные на внутренний силовой слой, бандажируют по опорным поясам для межторцевых шпангоутов лентами или жгутами из материалов, совместимых или несовместимых с материалами изделия, а по опорным поясам для торцевых шпангоутов - лентами или жгутами из материалов, совместимых с материалами изделия; перед укладкой указанных профилей на намотанный внутренний силовой слой на их радиальные стыковочные стенки наносят слой клея или связующего, а после укладки компенсируют зазор между профилями, в случае его образования, компенсационной пластиной из композиционного материала или клеевой композицией на основе связующего; опорный пояс, по меньшей мере, одного паза перфорируют; по меньшей мере, одну полость одного или нескольких профилей заполняют пенополиуретаном; в качестве устройств, фиксирующих положение профилей на внутреннем слое, используют, например, охватывающие металлические скобы или резиновые жгуты, и временную фиксацию положения профилей осуществляют на длине «жертвенных» законцовок; перед укладкой профилей на намотанный внутренний силовой слой, по меньшей мере, на одном профиле устанавливают маркеры-штыри для определения местоположения полостей в профиле; закладной прессованный, намотанный или пултрудированный элемент вклеивают в полость профиля впритык к ее стенкам с заполнением всего объема полости; наружный и/или внутренний силовые слои корпуса выполняют спиральной, продольно-поперечной или косослойной продольно-поперечной намоткой нити, жгута или ленты, или намоткой мультиаксиальной или текстильной ткани или ленты или нитепрошивного материала типа холста или мата или их комбинации; торцевые и межторцевые шпангоуты выполняют намоткой мультиаксиальной или текстильной ткани, ленты или холста, или косослойной продольно-поперечной или кольцевой намоткой нитей, жгутов или лент или их комбинацией; формообразующие и внутрипрофильные стенки многостеночных пултрудированных профилей выполняют трехслойными с наружными слоями из пересекающихся или переплетающихся волокон мультиаксиальной ткани или текстильной ткани, ленты или холста и внутренним слоем из продольно ориентированных волокон; в качестве волокнистого армирующего материала используют термостойкий материал, преимущественно, стекло-, угле- или базальтоволокнистый материал или их комбинации; в качестве связующего используют полимерные термореактивные смолы, преимущественно, эпоксидную, полиэфирную, винилэфирную, полиуретановую смолу или их комбинации; перед намоткой внутреннего силового слоя или после намотки наружного силового слоя наносят герметизирующее или эрозионностойкое покрытие.In special cases of using the method, the winding of the inner power layer is performed with greater tension than the winding of the outer power layer; cutouts in profiles for grooves for end frames are drawn with an approach to the ending parts of the profile; laying of profiles is carried out on a "raw" wound inner power layer; profiles are laid after heat treatment and spreading with an adhesive or a binder of the internal force layer; profiles laid on the inner power layer are bandaged along the support belts for the end-to-end frames with tapes or bundles of materials compatible or incompatible with the product materials, and on the support belts for the end frames - ribbons or bundles from materials compatible with the product materials; before laying the specified profiles on the wound inner power layer, a layer of glue or a binder is applied to their radial docking walls, and after laying, they compensate for the gap between the profiles, if it is formed, with a compensation plate made of a composite material or an adhesive composition based on a binder; the support belt of at least one groove is perforated; at least one cavity of one or more profiles is filled with polyurethane foam; as devices that fix the position of the profiles on the inner layer, use, for example, covering metal staples or rubber bands, and temporary fixation of the position of the profiles is carried out along the length of the “sacrificial” endings; before laying the profiles on the wound inner power layer, at least one profile is equipped with marker pins to determine the location of the cavities in the profile; the embedded mortar is pressed, wound or pultruded element glued into the cavity of the profile close to its walls with filling the entire volume of the cavity; the outer and / or inner power layers of the body are made by spiral, longitudinally-transverse or oblique longitudinally-transverse winding of a thread, bundle or tape, or by winding a multiaxial or textile fabric or tape or thread-piercing material such as canvas or mat, or a combination thereof; end and inter-end frames are made by winding multi-axial or textile fabric, tape or canvas, or oblique longitudinally-transverse or circular winding of threads, bundles or tapes, or a combination thereof; shape-forming and intra-profile walls of multi-walled pultruded profiles are performed as three-layer with the outer layers of intersecting or interwoven fibers of a multiaxial fabric or textile fabric, tape or canvas and an inner layer of longitudinally oriented fibers; as the fibrous reinforcing material, a heat-resistant material is used, mainly glass, carbon or basalt fiber material, or combinations thereof; as a binder, polymer thermosetting resins are used, mainly epoxy, polyester, vinyl ester, polyurethane resin, or combinations thereof; before winding the inner power layer or after winding the outer power layer, a sealing or erosion-resistant coating is applied.
Отличительными признаками заявленного способа изготовления корпуса ТПК из КМ по первому варианту являются следующие признаки:Distinctive features of the claimed method of manufacturing a housing TPK from KM according to the first embodiment are the following features:
а) признаки, обеспечивающие получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны:a) the signs that ensure the receipt of a technical result in all cases to which the requested amount of legal protection applies:
- изготовление изделия заодно с технологическими «жертвенными» кольцевыми законцовками, аналогичной с изделием формы и структуры, на оправке суммарной длины изделия и указанных «жертвенных» законцовок,- the manufacture of the product at the same time with the technological “sacrificial” ring endings, similar to the product of shape and structure, on the mandrel of the total length of the product and the specified “sacrificial” endings,
- намотка наружного и внутреннего силовых слоев с различным натяжением армирующего материала, определяемым величиной предельных нагрузок для силового промежуточного слоя,- winding of the outer and inner force layers with different tension of the reinforcing material, determined by the value of ultimate loads for the power intermediate layer,
- использование для формирования промежуточного слоя набора продольных пултрудированных многостеночных профилей из КМ, каждый из которых имеет суммарную длину изделия и «жертвенных» законцовок, преимущественно, замкнутое сечение сектора кольца, продольные заполненные или полые полости, образованные их формообразующими, кольцевыми и радиальными, стенками или теми же формообразующими и внутрипрофильными стенками,- the use for the formation of an intermediate layer of a set of longitudinal pultruded multi-walled profiles of KM, each of which has a total length of the product and “sacrificial” endings, mainly a closed section of the ring sector, longitudinal filled or hollow cavities formed by their forming, ring and radial walls or the same formative and internal walls,
- предварительное выполнение в каждом из указанных многостеночных профилей, единообразно для всех профилей, кольцевых вырезов под пазы для торцевых и/или межторцевых шпангоутов на глубину до обнажений внутренней кольцевой формообразующей стенки,- preliminary execution in each of these multi-wall profiles, uniform for all profiles, annular cutouts for grooves for end and / or inter-end frames to a depth of up to the exposed inner ring forming wall,
- изолирование поперечными упорами полых полостей профилей в полученных вырезах,- isolation by transverse stops of hollow cavity profiles in the resulting cuts,
- осуществление, при формировании промежуточного слоя путем укладки профилей встык друг с другом их радиальными формообразующими стенками на намотанный внутренний силовой слой, совмещения соответствующих вырезов и обнажений всех профилей с образованием пазов под торцевые и/или межторцевые шпангоуты из вырезов, а опорных поясов в пазах - из мест обнажений,- the implementation, when forming the intermediate layer by laying profiles end-to-end with each other with their radial forming walls on the wound inner power layer, combining the corresponding cutouts and exposures of all profiles with the formation of grooves for end and / or inter-end frames from cutouts, and support belts in grooves from places of outcrops,
- временное фиксирование положения профилей, уложенных на внутренний слой, в фиксирующих устройствах,- temporary fixation of the position of the profiles laid on the inner layer in fixing devices,
- закрепление положения профилей путем бандажирования по опорным поясам лентами или жгутами из материалов, совместимых с материалами изделия или несовместимых и удаляемых перед намоткой шпангоутов,- fixing the position of the profiles by banding along the supporting belts with tapes or braids of materials compatible with the materials of the product or incompatible and removed before winding the frames,
- удаление упомянутых фиксирующих устройств по окончании бандажирования,- removal of said fixing devices at the end of the banding,
- выполнение в промежуточном слое на опорные пояса в соответствующих пазах намотки торцевых и/или межторцевых шпангоутов заподлицо с упомянутым слоем,- execution in the intermediate layer on the support belts in the corresponding grooves of the winding end and / or inter-end frames flush with the aforementioned layer,
- удаление (после намотки наружного силового слоя и термообработки) в процессе механической обработки «жертвенных» законцовок с достижением номинальных размеров изделия;- removal (after winding the outer power layer and heat treatment) during the machining of the “sacrificial” endings with the achievement of the nominal dimensions of the product;
б) признаки, характеризующие изобретение в частных случаях:b) signs characterizing the invention in special cases:
- намотка внутреннего силового слоя с большим натяжением, чем намотка наружного силового слоя,- winding the inner power layer with greater tension than the winding of the outer power layer,
- оформление вырезов в профилях под пазы для торцевых шпангоутов с заходом на законцовочные части профиля,- the design of cutouts in the profiles for the grooves for the end frames with access to the ending parts of the profile,
- укладка профилей на «сырой» намотанный внутренний силовой слой,- laying profiles on the "raw" wound inner power layer,
- укладка профилей после термообработки и промазывания клеем или связующим внутреннего силового слоя,- laying profiles after heat treatment and coating with glue or a binder of the inner power layer,
- бандажирование профилей, уложенных на внутренний силовой слой, по опорным поясам межторцевых шпангоутов лентами или жгутами из материалов, совместимых или несовместимых с материалами изделия, а по опорным поясам торцевых шпангоутов - лентами или жгутами из материалов, совместимых с материалами изделия,- banding of profiles laid on the inner power layer, along the support belts of the end-face frames with tapes or bundles of materials compatible or incompatible with the materials of the product, and on the support belts of the end frames - tapes or bundles of materials compatible with the materials of the product,
- нанесение слоя клея или связующего на радиальные стыковочные стенки профилей перед укладкой их на намотанный внутренний силовой слой,- applying a layer of glue or binder to the radial connecting walls of the profiles before laying them on a wound inner power layer,
- компенсация зазора между профилями, в случае его образования после укладки всех профилей, компенсационной пластиной из композиционного материала или клеевой композицией на основе связующего,- compensation of the gap between the profiles, in the case of its formation after laying all the profiles, a compensation plate made of a composite material or adhesive composition based on a binder,
- перфорирование опорного пояса, по меньшей мере, одного паза,- perforation of the support belt of at least one groove,
- заполнение, по меньшей мере, одной полости одного или нескольких профилей пенополиуретаном,- filling at least one cavity of one or more profiles with polyurethane foam,
- использование, например, охватывающих металлических скоб или резиновых жгутов, в качестве устройств, фиксирующих положение профилей на внутреннем слое,- use, for example, covering metal brackets or rubber bands, as devices that fix the position of the profiles on the inner layer,
- временное фиксирование положения профилей на длине «жертвенных» законцовок,- temporary fixation of the position of the profiles along the length of the “sacrificial” endings,
- установка, по меньшей мере, на одном профиле, маркеров-штырей для определения местоположения полостей в профиле перед укладкой профилей на намотанный внутренний силовой слой,- installation, at least on one profile, of the marker pins to determine the location of the cavities in the profile before laying the profiles on the wound inner power layer,
- вклеивание закладного прессованного, намотанного или пултрудированного элемента в полость профиля впритык к ее стенкам с заполнением всего объема полости,- gluing the embedded pressed, wound or pultruded element into the cavity of the profile close to its walls with filling the entire volume of the cavity,
- выполнение наружного и/или внутреннего силовых слоев корпуса спиральной, продольно-поперечной или косослойной продольно-поперечной намоткой нити, жгута или ленты, или намоткой мультиаксиальной или текстильной ткани или ленты или нитепрошивного материала типа холста или мата или их комбинации;- the implementation of the outer and / or inner force layers of the body of a spiral, longitudinally-transverse or oblique longitudinally-transverse winding of a thread, bundle or tape, or winding a multiaxial or textile fabric or tape or thread-piercing material such as canvas or mat, or a combination thereof;
- выполнение торцевых и межторцевых шпангоутов намоткой мультиаксиальной или текстильной ткани, ленты или холста, или косослойной продольно-поперечной или кольцевой намоткой нитей, жгутов или лент или их комбинацией;- the implementation of the end and inter-end frames by winding a multi-axial or textile fabric, tape or canvas, or oblique longitudinally-transverse or circular winding of threads, bundles or tapes, or a combination thereof;
- выполнение формообразующих и внутрипрофильных стенок многостеночных пултрудированных профилей трехслойными с наружными слоями из пересекающихся или переплетающихся волокон мультиаксиальной ткани или текстильной ткани, ленты или холста и внутренним слоем из продольно ориентированных волокон;- the implementation of the formative and internal walls of multi-wall pultruded profiles three-layer with the outer layers of intersecting or interwoven fibers of multiaxial fabric or textile fabric, tape or canvas and the inner layer of longitudinally oriented fibers;
- использование термостойкого материала, преимущественно, стекло-, угле- или базальтоволокнистого материала или их комбинации в качестве волокнистого армирующего материала изделия,- the use of heat-resistant material, mainly glass, carbon or basalt fiber material or a combination thereof as a fibrous reinforcing material of the product,
- использование в качестве связующего полимерных термореактивных смол, преимущественно, эпоксидной, полиэфирной, винилэфирной, полиуретановой смолы или их комбинации,- the use as a binder of polymer thermosetting resins, mainly epoxy, polyester, vinyl ester, polyurethane resin, or a combination thereof,
- нанесение герметизирующего или эрозионностойкого покрытия на оправку перед намоткой внутреннего силового слоя или на наружный силовой слой после его намотки.- applying a sealing or erosion-resistant coating on the mandrel before winding the inner power layer or on the outer power layer after winding.
В способе по второму варианту изготовления корпуса ТПК из КМ на основе волокнистого армирующего материала и полимерного связующего, включающем намотку на оправку внутреннего силового слоя, формирование промежуточного слоя с опорными поясами и пазами под торцевые и/или межторцевые шпангоуты, намотку указанных шпангоутов, намотку наружного силового слоя, термообработку и механическую обработку, согласно изобретению, изделие с торцевыми герметизирующими поясками изготавливают заодно с технологическими «жертвенными» кольцевыми законцовками, аналогичной с изделием формы и структуры, на оправке суммарной длины изделия и указанных «жертвенных» законцовок, намотку наружного и внутреннего силовых слоев выполняют с различным натяжением армирующего материала, определяемым величиной предельных нагрузок для силового промежуточного слоя, для формирования последнего используют набор продольных пултрудированных многостеночных профилей из композиционных материалов, каждый из которых имеет длину меньше номинального размера изделия на общую длину торцевых герметизирующих поясков, преимущественно, замкнутое сечение сектора кольца, продольные заполненные или полые полости, образованные их формообразующими, кольцевыми и радиальными, стенками или теми же формообразующими и внутрипрофильными стенками, и в каждом из которых предварительно выполняют, единообразно для всех профилей, кольцевые вырезы под пазы для торцевых и/или межторцевых шпангоутов на глубину до обнажений внутренней кольцевой формообразующей стенки, и в полученных вырезах изолируют полые полости профилей поперечными упорами, при формировании промежуточного слоя путем укладки профилей встык друг с другом их радиальными формообразующими стенками на намотанный внутренний силовой слой осуществляют совмещение соответствующих вырезов и обнажений всех профилей, при этом пазы под торцевые и/или межторцевые шпангоуты образуют из вырезов, а опорные пояса для них - из мест обнажений, при укладке положение уложенных профилей временно фиксируют в фиксирующих устройствах и окончательно закрепляют путем бандажирования по опорным поясам лентами или жгутами из материалов, совместимых с материалами изделия или несовместимых и удаляемых перед намоткой шпангоутов, после чего удаляют упомянутые фиксирующие устройства, выполняют намотку торцевых герметизирующих поясков на внутренний силовой слой встык с опорными поясами для торцевых шпангоутов до набора высоты указанных поясов, выполняют в промежуточном слое на опорные пояса в соответствующих пазах намотку шпангоутов заподлицо с указанным слоем, причем торцевые шпангоуты наматывают на опорные пояса с примыкающими к ним торцевыми герметизирующими поясками, а после намотки наружного силового слоя и термообработки в процессе механической обработки удаляют «жертвенные» законцовки с достижением номинальных размеров изделия.In the method according to the second embodiment of manufacturing a TPK case from KM based on a fibrous reinforcing material and a polymer binder, including winding the mandrel of the inner power layer, forming an intermediate layer with supporting belts and grooves for the end and / or end faces of the frames, winding the said frames, winding the external power layer, heat treatment and machining, according to the invention, the product with the end sealing belts are made in conjunction with the technological "sacrificial" ring end with a sheep similar to the product of shape and structure, on the mandrel of the total length of the product and the indicated “sacrificial” endings, the winding of the outer and inner force layers is performed with different tension of the reinforcing material, determined by the value of ultimate loads for the power intermediate layer, for the formation of the latter use a set of longitudinal pultruded multi-walled profiles of composite materials, each of which has a length less than the nominal size of the product by the total length of the end sealing belts, mainly a closed section of the ring sector, longitudinal filled or hollow cavities formed by their shaping, annular and radial walls or the same shaping and interprofile walls, and in each of which preliminary perform, uniformly for all profiles, annular cutouts for grooves end and / or inter-end frames to a depth of up to the exposures of the inner annular forming wall, and hollow profile cavities are isolated in the cutouts by transverse stops, when formed and the intermediate layer by laying profiles end-to-end with their radial forming walls on the wound inner power layer, the respective cuts and exposures of all profiles are combined, while the grooves for the end and / or inter-end frames are formed from cutouts, and the support belts for them from places exposures, when laying, the position of the laid profiles is temporarily fixed in fixing devices and finally secured by banding along the support belts with tapes or bundles of materials compatible with the materials of the product or incompatible and removable frames before winding, after which the mentioned fixing devices are removed, the end sealing belts are wound end-to-end with the support belts for the end frames until the specified belts are climbed, they are performed in the intermediate layer on the support belts in the corresponding grooves the winding of the frames is flush with the specified layer, and the end frames are wound on support belts with adjacent end sealing belts, and after skeins outer layer of the power and heat treatment during mechanical processing removed "sacrificial" ending with the achievement of the nominal product size.
В частных случаях использования способа намотку внутреннего силового слоя выполняют с большим натяжением, чем намотку наружного силового слоя; укладку профилей производят на «сырой» намотанный внутренний силовой слой; укладку профилей производят после термообработки и промазывания клеем или связующим внутреннего силового слоя; профили, уложенные на внутренний силовой слой, бандажируют по опорным поясам для межторцевых шпангоутов лентами или жгутами из материалов, совместимых или несовместимых с материалами изделия, а по опорным поясам для торцевых шпангоутов - лентами или жгутами из материалов, совместимых с материалами изделия; перед укладкой указанных профилей на намотанный внутренний силовой слой на их радиальные стыковочные стенки наносят слой клея или связующего, а после укладки компенсируют зазор между профилями, в случае его образования, компенсационной пластиной из композиционного материала или клеевой композицией на основе связующего; опорный пояс, по меньшей мере, одного паза перфорируют; по меньшей мере, одну полость одного или нескольких профилей заполняют пенополиуретаном; в качестве устройств, фиксирующих положение профилей на внутреннем слое, используют, например, охватывающие металлические скобы или резиновые жгуты; перед укладкой профилей на намотанный внутренний силовой слой, по меньшей мере, на одном профиле устанавливают маркеры-штыри для определения местоположения полостей в профиле; закладной прессованный, намотанный или пултрудированный элемент вклеивают в полость профиля впритык к ее стенкам с заполнением всего объема полости; наружный и/или внутренний силовые слои корпуса выполняют спиральной, продольно-поперечной или косослойной продольно-поперечной намоткой нити, жгута или ленты, или намоткой мультиаксиальной или текстильной ткани или ленты или нитепрошивного материала типа холста или мата или их комбинации; торцевые и межторцевые шпангоуты выполняют намоткой мультиаксиальной или текстильной ткани, ленты или холста, или косослойной продольно-поперечной или кольцевой намоткой нитей, жгутов или лент или их комбинацией; формообразующие и внутрипрофильные стенки многостеночных пултрудированных профилей выполняют трехслойными с наружными слоями из пересекающихся или переплетающихся волокон мультиаксиальной ткани или текстильной ткани, ленты или холста и внутренним слоем из продольно ориентированных волокон; в качестве волокнистого армирующего материала используют термостойкий материал, преимущественно, стекло-, угле- или базальтоволокнистый материал или их комбинации; в качестве связующего используют полимерные термореактивные смолы, преимущественно, эпоксидную, полиэфирную, винилэфирную, полиуретановую смолу или их комбинации; перед намоткой внутреннего силового слоя или после намотки наружного силового слоя наносят герметизирующее или эрозионностойкое покрытие.In special cases of using the method, the winding of the inner power layer is performed with greater tension than the winding of the outer power layer; laying of profiles is carried out on a "raw" wound inner power layer; profiles are laid after heat treatment and spreading with an adhesive or a binder of the internal force layer; profiles laid on the inner power layer are bandaged along the support belts for the end-to-end frames with tapes or bundles of materials compatible or incompatible with the product materials, and on the support belts for the end frames - ribbons or bundles from materials compatible with the product materials; before laying the specified profiles on the wound inner power layer, a layer of glue or a binder is applied to their radial docking walls, and after laying, they compensate for the gap between the profiles, if it is formed, with a compensation plate made of a composite material or an adhesive composition based on a binder; the support belt of at least one groove is perforated; at least one cavity of one or more profiles is filled with polyurethane foam; as devices that fix the position of the profiles on the inner layer, use, for example, covering metal staples or rubber bands; before laying the profiles on the wound inner power layer, at least one profile is equipped with marker pins to determine the location of the cavities in the profile; the embedded mortar is pressed, wound or pultruded element glued into the cavity of the profile close to its walls with filling the entire volume of the cavity; the outer and / or inner power layers of the body are made by spiral, longitudinally-transverse or oblique longitudinally-transverse winding of a thread, bundle or tape, or by winding a multiaxial or textile fabric or tape or thread-piercing material such as canvas or mat, or a combination thereof; end and inter-end frames are made by winding multi-axial or textile fabric, tape or canvas, or oblique longitudinally-transverse or circular winding of threads, bundles or tapes, or a combination thereof; shape-forming and intra-profile walls of multi-walled pultruded profiles are performed as three-layer with the outer layers of intersecting or interwoven fibers of a multiaxial fabric or textile fabric, tape or canvas and an inner layer of longitudinally oriented fibers; as the fibrous reinforcing material, a heat-resistant material is used, mainly glass, carbon or basalt fiber material, or combinations thereof; as a binder, polymer thermosetting resins are used, mainly epoxy, polyester, vinyl ester, polyurethane resin, or combinations thereof; before winding the inner power layer or after winding the outer power layer, a sealing or erosion-resistant coating is applied.
Отличительными признаками заявленного по второму варианту способа изготовления корпуса ТПК из КМ являются следующие признаки:The distinctive features of the claimed method of manufacturing a housing of TPK from KM according to the second embodiment are the following features:
а) признаки, обеспечивающие получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны:a) the signs that ensure the receipt of a technical result in all cases to which the requested amount of legal protection applies:
- изготовление изделия с герметизирующими поясками заодно с технологическими «жертвенными» кольцевыми законцовками, аналогичной с изделием формы и структуры, на оправке суммарной длины изделия и указанных «жертвенных» законцовок,- the manufacture of the product with sealing belts along with the technological “sacrificial” ring endings, similar to the product of shape and structure, on the mandrel of the total length of the product and the specified “sacrificial” endings,
- намотка наружного и внутреннего силовых слоев с различным натяжением армирующего материала, определяемым величиной предельных нагрузок для силового промежуточного слоя,- winding of the outer and inner force layers with different tension of the reinforcing material, determined by the value of ultimate loads for the power intermediate layer,
- использование для формирования промежуточного слоя набора продольных пултрудированных многостеночных профилей из КМ, каждый из которых имеет длину меньше номинального размера изделия на общую длину герметизирующих поясков, преимущественно, замкнутое сечение сектора кольца, продольные заполненные или полые полости, образованные их формообразующими, кольцевыми и радиальными, стенками или теми же формообразующими и внутрипрофильными стенками,- use for the formation of an intermediate layer a set of longitudinal pultruded multi-walled profiles of KM, each of which has a length less than the nominal size of the product by the total length of the sealing belts, mainly a closed section of the ring sector, longitudinal filled or hollow cavities formed by their forming, ring and radial, walls or the same formative and internal walls,
- выполнение в каждом из указанных многостеночных профилей предварительно, единообразно для всех профилей, кольцевых вырезов под пазы для торцевых и/или межторцевых шпангоутов на глубину до обнажений внутренней кольцевой формообразующей стенки,- the implementation in each of these multi-wall profiles previously, uniformly for all profiles, annular cutouts for grooves for the end and / or inter-end frames to a depth of up to the exposed inner ring forming wall,
- изолирование в полученных вырезах полых полостей профилей поперечными упорами от попадания в них связующего,- isolation in the received cut-outs of hollow cavity profiles with transverse stops from contact with a binder,
- осуществление, при формировании промежуточного слоя путем укладки профилей встык друг с другом их радиальными формообразующими стенками на намотанный внутренний силовой слой, совмещения соответствующих вырезов и обнажений всех профилей с образованием пазов под торцевые и/или межторцевые шпангоуты из вырезов, а опорных поясов в пазах - из мест обнажений,- the implementation, when forming the intermediate layer by laying profiles end-to-end with each other with their radial forming walls on the wound inner power layer, combining the corresponding cutouts and exposures of all profiles with the formation of grooves for end and / or inter-end frames from cutouts, and support belts in grooves from places of outcrops,
- временное фиксирование положения уложенных на внутренний слой профилей в фиксирующих устройствах,- temporary fixation of the position of the profiles laid on the inner layer in fixing devices,
- окончательное закрепление положения профилей путем бандажирования по опорным поясам лентами или жгутами из материалов, совместимых с материалами изделия или несовместимых и удаляемых перед намоткой шпангоутов,- the final fixing of the position of the profiles by banding along the support belts with tapes or braids of materials compatible with the materials of the product or incompatible and removed before winding the frames,
- удаление упомянутых фиксирующих устройств по окончании бандажирования,- removal of said fixing devices at the end of the banding,
- намотка торцевых герметизирующих поясков на внутренний силовой слой встык с опорными поясами для торцевых шпангоутов до набора высоты указанных поясов,- winding end sealing belts on the inner power layer end-to-end with support belts for end frames to climb the specified belts,
- намотка шпангоутов в промежуточном слое на опорные пояса в соответствующих пазах заподлицо с указанным слоем,- winding the frames in the intermediate layer on the support belts in the corresponding grooves flush with the specified layer,
- намотка торцевых шпангоутов на опорные пояса с примыкающими к ним торцевыми герметизирующими поясками,- winding end frames on support belts with adjoining end sealing belts,
- удаление «жертвенных» законцовок с достижением номинальных размеров изделия в процессе механической обработки после намотки наружного силового слоя и термообработки;- removal of “sacrificial” endings with achieving the nominal dimensions of the product during the machining process after winding the outer power layer and heat treatment;
б) признаки, характеризующие изобретение в частных случаях:b) signs characterizing the invention in special cases:
- намотка внутреннего силового слоя с большим натяжением, чем намотка наружного силового слоя,- winding the inner power layer with greater tension than the winding of the outer power layer,
- укладка профилей на «сырой» намотанный внутренний силовой слой,- laying profiles on the "raw" wound inner power layer,
- укладка профилей после термообработки и промазывания клеем или связующим внутреннего силового слоя,- laying profiles after heat treatment and coating with glue or a binder of the inner power layer,
- бандажирование профилей, уложенных на внутренний силовой слой, по опорным поясам для межторцевых шпангоутов лентами или жгутами из материалов, совместимых или несовместимых с материалами изделия, а по опорным поясам для торцевых шпангоутов - лентами или жгутами из материалов, совместимых с материалами изделия,- banding of profiles laid on the inner power layer, along the support belts for end-to-end frames with tapes or bundles of materials compatible or incompatible with the product materials, and on the support belts for end frames - tapes or bundles of materials compatible with the materials of the product,
- нанесение слоя клея или связующего на радиальные стыковочные стенки профилей перед укладкой их на намотанный внутренний силовой слой,- applying a layer of glue or binder to the radial connecting walls of the profiles before laying them on a wound inner power layer,
- компенсация зазора между профилями, в случае его образования, после укладки всех профилей, компенсационной пластиной из композиционного материала или клеевой композицией на основе связующего,- compensation of the gap between the profiles, in the case of its formation, after laying all the profiles, a compensation plate made of composite material or an adhesive composition based on a binder,
- перфорирование опорного пояса, по меньшей мере, одного паза,- perforation of the support belt of at least one groove,
- заполнение, по меньшей мере, одной полости одного или нескольких профилей пенополиуретаном,- filling at least one cavity of one or more profiles with polyurethane foam,
- использование, например, охватывающих металлических скоб или резиновых жгутов, в качестве устройств, фиксирующих положение профилей на внутреннем слое,- use, for example, covering metal brackets or rubber bands, as devices that fix the position of the profiles on the inner layer,
- установка маркеров-штырей для определения местоположения полостей в профиле перед укладкой профилей на намотанный внутренний силовой слой, по меньшей мере, на одном профиле,- the installation of pins markers to determine the location of the cavities in the profile before laying the profiles on the wound inner power layer on at least one profile,
- вклеивание закладного прессованного, намотанного или пултрудированного элемента в полость профиля впритык к ее стенкам с заполнением всего объема полости,- gluing the embedded pressed, wound or pultruded element into the cavity of the profile close to its walls with filling the entire volume of the cavity,
- выполнение наружного и/или внутреннего силовых слоев корпуса спиральной, продольно-поперечной или косослойной продольно-поперечной намоткой нити, жгута или ленты, или намоткой мультиаксиальной или текстильной ткани или ленты или нитепрошивного материала типа холста или мата или их комбинации;- the implementation of the outer and / or inner force layers of the body of a spiral, longitudinally-transverse or oblique longitudinally-transverse winding of a thread, bundle or tape, or winding a multiaxial or textile fabric or tape or thread-piercing material such as canvas or mat, or a combination thereof;
- выполнение торцевых и межторцевых шпангоутов намоткой мультиаксиальной или текстильной ткани, ленты или холста, или косослойной продольно-поперечной или кольцевой намоткой нитей, жгутов или лент или их комбинацией;- the implementation of the end and inter-end frames by winding a multi-axial or textile fabric, tape or canvas, or oblique longitudinally-transverse or circular winding of threads, bundles or tapes, or a combination thereof;
- выполнение формообразующих и внутрипрофильных стенок многостеночных пултрудированных профилей трехслойными с наружными слоями из пересекающихся или переплетающихся волокон мультиаксиальной ткани или текстильной ткани, ленты или холста и внутренним слоем из продольно ориентированных волокон;- the implementation of the formative and internal walls of multi-wall pultruded profiles three-layer with the outer layers of intersecting or interwoven fibers of multiaxial fabric or textile fabric, tape or canvas and the inner layer of longitudinally oriented fibers;
- использование в качестве волокнистого армирующего материала термостойкого материала, преимущественно, стекло-, угле- или базальтоволокнистого материала или их комбинации,- the use as a fibrous reinforcing material of a heat-resistant material, mainly glass, coal or basalt fiber material, or a combination thereof,
- использование в качестве связующего полимерных термореактивных смол, преимущественно, эпоксидной, полиэфирной, винилэфирной, полиуретановой смолы или их комбинации,- the use as a binder of polymer thermosetting resins, mainly epoxy, polyester, vinyl ester, polyurethane resin, or a combination thereof,
- нанесение герметизирующего или эрозионностойкого покрытия на оправку перед намоткой внутреннего силового слоя или на наружный силовой слой после его намотки.- applying a sealing or erosion-resistant coating on the mandrel before winding the inner power layer or on the outer power layer after winding.
Указанные отличительные признаки, каждый в отдельности и все совместно, направлены на решение поставленной задачи и являются существенными. Использование этих признаков в известном уровне техники, аналогах и прототипе не обнаружено. Единая совокупность новых существенных признаков с общими известными позволяет решить поставленную задачу.These distinctive features, each individually and all together, are aimed at solving the problem and are significant. The use of these features in the prior art, analogues and prototype is not found. A single set of new essential features with common known allows you to solve the problem.
Заявленный способ по обоим вариантам обеспечивает повышенное качество изделия, так как позволяет получить корпус ТПК из КМ с высокой прочностью межслойной связи. Достичь такого качества позволяет надежное закрепление нового силового промежуточного слоя на внутреннем силовом слое витками шпангоутов без непосредственного воздействия шпангоутов на внутренний силовой слой. Возможность для подобного закрепления с использованием не только вклеивания, но и намотки предоставляет сам силовой промежуточный слой, состоящий из продольных многостеночных профилей, выполненных методом пултрузии из КМ и подвергнутых предварительной подготовке для создания пазов с опорными поясами единой основы (обнажений внутренних кольцевых стенок всех профилей) для всех шпангоутов корпуса.The claimed method for both options provides improved product quality, as it allows you to get the housing TPK from KM with high strength interlayer communication. Achieving this quality allows the reliable fastening of a new power intermediate layer on the inner power layer by coils of frames without the direct impact of the frames on the inner power layer. The possibility of such fixing using not only gluing, but also winding is provided by the power intermediate layer itself, consisting of longitudinal multi-walled profiles made by KM pultrusion and subjected to preliminary preparation to create grooves with supporting belts of a single base (exposing the inner ring walls of all profiles) for all frames of the hull.
Предварительная специальная подготовка профилей обеспечивает сохранение целостности промежуточного слоя в процессе изготовления корпуса.Preliminary special preparation of profiles ensures the integrity of the intermediate layer during the manufacturing process of the housing.
Повышенное качество изделия обеспечивает и временная фиксация каждого укладываемого на внутренний силовой слой профиля и последующее совместное бандажирование всех профилей по опорным поясам, исключающие нежелательную подвижность профилей при формировании промежуточного слоя.The increased quality of the product is ensured by the temporary fixation of each profile laid on the inner power layer and the subsequent joint banding of all profiles along the support belts, eliminating undesirable profile mobility during the formation of the intermediate layer.
Повышенное качество корпуса обеспечивает также более слабое натяжение армирующего материала при намотке наружного силового слоя, чем при намотке внутреннего силового слоя, что позволяет избежать деформации промежуточного слоя.Improved housing quality also provides a weaker tension of the reinforcing material when winding the outer power layer than when winding the inner power layer, which avoids deformation of the intermediate layer.
Прочную взаимосвязь всех слоев корпуса обеспечивает и формирование вместе с изделием технологических «жертвенных» законцовок, имеющих аналогичную с изделием форму поперечного сечения и структуру: в данном случае трубчатую форму, например, цилиндрическую или коробчатую, и слоистую структуру. Наличие «жертвенных» законцовок исключает вторжение в структуру изделия в процессе изготовления. Механическое удаление законцовок в конце процесса изготовления позволяет получить изделие, несклонное к саморасслаиванию.A strong interconnection of all layers of the body is ensured by the formation of technological “sacrificial” endings together with the product, which have a cross-sectional shape and structure similar to the product: in this case, a tubular shape, for example, a cylindrical or box-shaped, and a layered structure. The presence of "sacrificial" endings eliminates the invasion of the product structure during manufacturing. Mechanical removal of the tips at the end of the manufacturing process allows you to get a product that is not prone to self-delamination.
Изготовление корпусов ТПК из КМ производится с учетом климатических и эксплуатационных условий их работы. Корпуса по первому варианту предназначены для работы на суше в относительно благоприятных условиях, а корпуса по второму варианту предназначены для работы в условиях повышенной влажности. В связи с этим на корпусах по второму варианту выполняют намоткой отдельно или за одно целое со шпангоутами герметизирующие пояски.The manufacture of TPK cases from KM is made taking into account the climatic and operational conditions of their work. The cases according to the first option are designed to work on land in relatively favorable conditions, and the cases according to the second option are designed to work in high humidity conditions. In this regard, on the cases according to the second embodiment, the sealing belts are wound separately or in one piece with the frames.
Для изготовления корпуса используют различные типы намоток, например, намотку наружного и/или внутреннего силовых слоев корпуса выполняют спиральной, продольно-поперечной или косослойной продольно-поперечной намоткой нити, жгута или ленты, или намоткой мультиаксиальной или текстильной ткани или ленты или нитепрошивного материала типа холста или мата или их комбинации, а торцевые и межторцевые шпангоуты выполняют намоткой мультиаксиальной или текстильной ткани или холста, или косослойной продольно-поперечной или кольцевой намоткой нитей, жгутов или лент или их комбинацией.For the manufacture of the case, various types of windings are used, for example, the winding of the outer and / or inner force layers of the case is performed by spiral, longitudinally-transverse or oblique longitudinally-transverse winding of a thread, tow or tape, or by winding a multi-axial or textile fabric or tape or thread-piercing material such as canvas or mat, or combinations thereof, and end and inter-end frames are wound with multi-axial or textile fabric or canvas, or with a cross-layer longitudinal-transverse or ring winding products, harnesses or ribbons, or a combination thereof.
Формообразующие и внутрипрофильные стенки многостеночных пултрудированных профилей выполняют трехслойными с наружными слоями из пересекающихся или переплетающихся волокон мультиаксиальной ткани или текстильной ткани или ленты и внутренним слоем из продольно ориентированных волокон.The shaping and interprofile walls of multi-walled pultruded profiles are three-layered with the outer layers of intersecting or interwoven fibers of a multiaxial fabric or textile fabric or tape and an inner layer of longitudinally oriented fibers.
В качестве армирующего волокна нитей, жгутов, лент, холста, мата или тканей используют стеклянное, базальтовое, органическое, углеродное или полимерное волокно или их комбинация, а в качестве полимерного связующего используют связующее на основе полимерных смол, преимущественно, эпоксидной, полиэфирной, винилэфирной, фенольной, полиуретановой или их комбинации.As a reinforcing fiber of threads, tows, tapes, canvas, mat or fabrics, glass, basalt, organic, carbon or polymer fiber or a combination thereof is used, and as a polymer binder, a binder based on polymer resins, mainly epoxy, polyester, vinyl ester, is used, phenolic, polyurethane or combinations thereof.
Представленные преимущества способа при его реализации и многообразие материалов обеспечивают возможность выбора оптимального варианта изготовления корпуса ТПК из КМ.The presented advantages of the method during its implementation and the variety of materials provide the opportunity to choose the best option for manufacturing a TPK case from KM.
Способ заявлен в двух вариантах. Описание его осуществления поясняется чертежами, где на фиг.1 представлено изделие на оправке с «жертвенными» законцовками по первому варианту способа, поперечный разрез, на фиг.2 - изделие на оправке с герметизирующими поясками и «жертвенными» законцовками по второму варианту способа, поперечный разрез, на фиг.3а и 3б показаны многостеночные профили: на фиг.3а - по первому варианту, на фиг.3б - по второму варианту способа, на фиг.4 показан промежуточный слой из уложенных на внутренний силовой слой профилей, вид в аксонометрии.The method is claimed in two versions. A description of its implementation is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows a product on a mandrel with "sacrificial" endings according to the first variant of the method, cross section, Fig. 2 - a product on a mandrel with sealing belts and "sacrificial" endings according to the second variant of the method, transverse 3a and 3b show multi-wall profiles: in Fig. 3a - in the first embodiment, in Fig. 3b - in the second embodiment of the method, Fig. 4 shows an intermediate layer of profiles laid on the inner power layer, a perspective view.
Заявленный способ по обоим вариантам осуществляют на оправке 1 суммарной длины Lсум., состоящей из длины изделия 2, обозначенной Lизд., и удвоенной длины «жертвенной» законцовки 3, обозначенной lзак., причем длина lзак. составляет примерно 0,01-0,1 длины Lизд. (фиг.1, 2). Такой же суммарной длины Lсум. нарезают изготовленные методом пултрузии из КМ пултрудированные продольные многостеночные профили 4 по первому варианту способа (фиг.1 и 3а). Аналогичные профили 4 по второму варианту нарезают длиной lпроф., которая меньше длины Lизд. на удвоенную длину торцевого герметизирующего пояска 5, обозначенную lпояс., и составляет примерно 0,7-0,9 длины Lизд. (фиг.2 и 3б).The claimed method according to both options is carried out on the mandrel 1 of the total length L sum. consisting of the length of the product 2, designated L ed. , and twice the length of the "sacrificial" ending 3, denoted l Zak. , and the length l Zak. is approximately 0.01-0.1 length L ed. (figure 1, 2). The same total length L sum. pultruded longitudinal multi-walled profiles 4 made according to the first embodiment of the method (FIGS. 1 and 3a) are cut by CM pultrusion. Similar profiles 4 in the second embodiment are cut with a length l prof. which is less than the length L ed. twice the length of the end sealing strip 5, indicated by l belt. , and is approximately 0.7-0.9 length L ed. (Fig.2 and 3b).
В каждом из продольных полых многостеночных профилей 4 с поперечным сечением по форме сектора кольца, имеющем радиальные 6 и кольцевые, внутренние 7 и наружные 8, формообразующие стенки и внутрипрофильные стенки 9 (фиг.4), оформляют заданные места под кольцевые торцевые 10 и/или межторцевые 11 шпангоуты (фиг.1, 2). Для этого по первому варианту способа отступают с каждого конца профиля 4 на длину lзак. и на длине, равной длине Lизд., делают кольцевые вырезы 12 и/или 13 до обнажений 14 внутренней кольцевой формообразующей стенки 7 (фиг.3), при этом каждый вырез 12 предназначают для торцевого шпангоута 10 и делают его с превышением заданной ширины шпангоута путем захода на длину lзак., а вырезы 13 предназначают для шпангоутов 11 и их делают точно на ширину соответствующего шпангоута (фиг.3а). В способе по второму варианту выполняют вырезы 13, аналогичные вырезам 13 первого варианта, и вырезы 15 для торцевых шпангоутов 10, каждый из которых имеет ширину меньше заданной ширины шпангоута 10 на ширину герметизирующего пояска 5 (фиг.3б). Одно или несколько обнажений 14 в вырезах 12, 13 или 15 перфорируют во избежание накапливания излишков связующего под профилями 4 в процессе намотки шпангоутов 10 или 11.In each of the longitudinal hollow multi-walled profiles 4 with a cross-section in the shape of a ring sector having radial 6 and annular, inner 7 and outer 8, forming walls and inner-profile walls 9 (Fig. 4), they form the prescribed places for the annular end 10 and / or inter-end 11 frames (figure 1, 2). For this, according to the first variant of the method, they retreat from each end of profile 4 by a length l zak. and at a length equal to the length L ed. , make ring cutouts 12 and / or 13 to expose 14 of the inner annular forming wall 7 (Fig.3), with each cutout 12 is intended for the end frame 10 and make it exceed the specified width of the frame by approaching the length l Zack. and the cutouts 13 are intended for frames 11 and they are made exactly to the width of the corresponding frame (figa). In the method according to the second embodiment, cut-outs 13 similar to the cut-outs 13 of the first embodiment and cut-outs 15 for end frames 10, each of which has a width less than a predetermined width of the frame 10 by the width of the sealing girdle 5 (FIG. 3b), are performed. One or more exposures 14 in the cutouts 12, 13 or 15 are perforated to avoid accumulation of excess binder under the profiles 4 during the winding of the frames 10 or 11.
Далее, в способах по обоим вариантам на всю длину оправки 1 наматывают внутренний силовой слой 16, например, спиральной намоткой стекловолокна, пропитанного эпоксидным связующим (фиг.1, 2, 4). Затем после термообработки и промазывания связующим слоя 16 или без его термообработки производят на нем формирование промежуточного слоя 17 путем укладки профилей 4. Перед укладкой на одном или нескольких профилях 4 устанавливают маркеры-штыри 18 для определения местоположения полостей в профилях 4, а в вырезах 12, 13 и 15 изолируют открытые, незаполненные полости профилей 4 поперечными упорами 19 от попадания связующего внутрь профилей 4 (фиг.4). Далее на радиальные стенки 6 профилей 4 наносят слой клея или связующего, производят укладку профилей 4, а после укладки компенсируют зазор между профилями 4, в случае его образования, компенсационной пластиной 20 из КМ. Укладку осуществляют с плотным прилеганием профилей 4 их радиальными стенками 6 друг к другу при одновременном совмещении вырезов 12, 13 и обнажений 14 в первом варианте и вырезов 13, 15 и обнажений 14 во втором варианте с образованием из перечисленных вырезов 13 - кольцевых пазов 21, а из вырезов 12 и 15 - кольцевых пазов 22 и 23 с опорными поясами 24 в пазах 21 под шпангоуты 11 и с опорными поясами 25 и 26 в пазах 12 и 15, соответственно, под шпангоуты 10 (фиг.1-4). При укладке положение каждого профиля 4 временно фиксируют, например, металлической скобой (не показано), а затем закрепляют путем бандажирования по опорным поясам 24-26 в пазах 21-23, при этом бандажирование в пазах 22 и 23, предназначенных под шпангоуты 10, выполняют лентами или жгутами из материалов, совместимых с композиционными материалами изделия 2, например, стеклолентами, которые не удаляют перед намоткой шпангоутов 10 и которые позволяют удалить ленты или жгуты, использованные для бандажирования в пазах 21, предназначенных под шпангоуты 11, если они выполнены из материалов, несовместимых с материалами изделия 2.Further, in the methods according to both variants, the inner force layer 16 is wound over the entire length of the mandrel 1, for example, by spiral winding of fiberglass impregnated with an epoxy binder (Figs. 1, 2, 4). Then, after heat treatment and coating with a binder layer 16 or without heat treatment, an intermediate layer 17 is formed on it by laying profiles 4. Before laying on one or more profiles 4, marker pins 18 are installed to determine the location of the cavities in the profiles 4, and in the cutouts 12, 13 and 15 isolate the open, unfilled cavity profiles 4 transverse stops 19 from getting the binder inside the profiles 4 (figure 4). Next, a layer of glue or binder is applied to the radial walls 6 of the profiles 4, the profiles 4 are laid, and after laying, the gap between the profiles 4 is compensated, if it is formed, with a compensation plate 20 of KM. Laying is carried out with a snug fit of the profiles 4 with their radial walls 6 to each other while simultaneously aligning the cutouts 12, 13 and the outcrops 14 in the first embodiment and the cutouts 13, 15 and the outcrops 14 in the second embodiment with the formation of the listed cutouts 13 - ring grooves 21, from the cutouts 12 and 15, the annular grooves 22 and 23 with the support belts 24 in the grooves 21 under the frames 11 and with the support belts 25 and 26 in the grooves 12 and 15, respectively, under the frames 10 (Figs. 1-4). When laying, the position of each profile 4 is temporarily fixed, for example, with a metal bracket (not shown), and then secured by banding along the support belts 24-26 in the grooves 21-23, while the banding in the grooves 22 and 23, designed for frames 10, perform tapes or tows made of materials compatible with the composite materials of product 2, for example, glass tapes that are not removed before winding the frames 10 and which allow you to remove the tapes or bundles used for banding in the grooves 21 designed for frames 11, e If they are made of materials incompatible with the materials of the product 2.
По окончании укладки профилей 4 на слой 16 в способе по первому варианту выполняют намотку шпангоутов 11 и 10 на опорные пояса 24, 25 в пазах 21, 22, соответственно, а в способе по второму варианту сначала выполняют намотку герметизирующих поясков 5 на внутренний силовой слой 16, начиная от опорных поясов 26 до набора их высоты, а затем выполняют намотку шпангоутов 11 на опорные пояса 24 в пазах 21 и шпангоутов 10 на пояса 26 в пазах 23 с примыкающими к ним герметизирующими поясками 5. Намотку шпангоутов 10 и 11 по обоим вариантам выполняют заподлицо со сформированным из профилей 4 промежуточным слоем 17. Далее производят намотку наружного силового слоя 27 с меньшим натяжением армирующего материала, чем при намотке внутреннего силового слоя 16, чтобы избежать превышения несущей способности промежуточного слоя 17 в окружном направлении, проводят термообработку и механическую обработку. В процессе последней удаляют «жертвенные» законцовки 3 по пунктирным линиям (фиг.1, 2) и получают изделие 2 номинальных размеров.After laying the profiles 4 on the layer 16 in the method according to the first embodiment, the frames 11 and 10 are wound on the support belts 24, 25 in the grooves 21, 22, respectively, and in the method according to the second embodiment, the sealing belts 5 are first wound on the inner power layer 16 starting from the support belts 26 to gain their height, and then the frames 11 are wound on the support belts 24 in the grooves 21 and the frames 10 on the belts 26 in the grooves 23 with the sealing belts adjacent to them 5. The frames are winded 10 and 11 according to both options flush with the formations nnym profiles 4 of the intermediate layer 17. Further, the outer winding produces the power plane 27 with a smaller tension of the reinforcing material during winding than the internal power plane 16 to avoid exceeding the load capacity of the intermediate layer 17 in the circumferential direction, heat-treated and machined. In the process of the latter, the “sacrificial” endings 3 along dashed lines are removed (FIGS. 1, 2) and a product of 2 nominal sizes is obtained.
Заявленный технический результат, заключающийся в расширении технологических возможностей и в повышении качества изделия достигнут за счет эффективного использования для изготовления корпуса ТПК из КМ двух методов: пултрузии для предварительного изготовления из КМ многостеночных профилей со стабильными высокими механическими характеристиками для промежуточного слоя и намотки для обеспечения прочной взаимосвязи всех слоев между собой.The claimed technical result, which consists in expanding technological capabilities and improving product quality, is achieved through the effective use of two methods for the manufacture of TPK hulls from KM: pultrusion for prefabrication of KM multi-walled profiles with stable high mechanical characteristics for the intermediate layer and winding to ensure a strong relationship all layers together.
Промышленная применимостьIndustrial applicability
Заявленный способ осуществляют на оборудовании производства профилей, труб и оболочек из КМ методами пултрузии и намотки.The claimed method is carried out on the equipment for the production of profiles, pipes and shells from KM by pultrusion and winding methods.
Claims (34)
9 Способ по п.1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одну полость одного или нескольких профилей заполняют пенополиуретаном.8. The method according to claim 1, characterized in that the support belt of at least one groove is perforated.
9 The method according to claim 1, characterized in that at least one cavity of one or more profiles is filled with polyurethane foam.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011153998/05A RU2492048C1 (en) | 2011-12-29 | 2011-12-29 | Method of making housing of transport-launch container of composite materials (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011153998/05A RU2492048C1 (en) | 2011-12-29 | 2011-12-29 | Method of making housing of transport-launch container of composite materials (versions) |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011153998A RU2011153998A (en) | 2013-07-10 |
| RU2492048C1 true RU2492048C1 (en) | 2013-09-10 |
Family
ID=48787368
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011153998/05A RU2492048C1 (en) | 2011-12-29 | 2011-12-29 | Method of making housing of transport-launch container of composite materials (versions) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2492048C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2571794C1 (en) * | 2014-10-13 | 2015-12-20 | Публичное акционерное общество "Научно-производственное объединение "Искра" (ПАО НПО "Искра") | Fabrication of shells with inner radial cavities |
| RU2794891C1 (en) * | 2022-09-08 | 2023-04-25 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) | Composite wear-resistant material for manufacturing diaphragm piston pumps |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU403567A1 (en) * | 1971-03-18 | 1973-10-26 | In P i b | |
| SU1290030A1 (en) * | 1985-05-16 | 1987-02-15 | Московский Институт Радиотехники,Электроники И Автоматики | Glass plastic casing pipe |
| US4646618A (en) * | 1982-04-05 | 1987-03-03 | Dynamit Nobel Aktiengesellschaft | Launching tube for missiles |
| RU2287106C2 (en) * | 2004-09-28 | 2006-11-10 | Алексей Вадимович Асеев | Pipe-shell made of composition materials |
| RU2375174C1 (en) * | 2008-06-09 | 2009-12-10 | Закрытое акционерное общество "САФИТ" | Method for manufacturing of item of tubular shape (versions) and item of tubular shape (versions) |
| RU2390414C2 (en) * | 2008-01-28 | 2010-05-27 | Открытое акционерное общество Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения | Method for manufacturing of pipe from flaky composite material and pipe made of flaky composite material |
-
2011
- 2011-12-29 RU RU2011153998/05A patent/RU2492048C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU403567A1 (en) * | 1971-03-18 | 1973-10-26 | In P i b | |
| US4646618A (en) * | 1982-04-05 | 1987-03-03 | Dynamit Nobel Aktiengesellschaft | Launching tube for missiles |
| SU1290030A1 (en) * | 1985-05-16 | 1987-02-15 | Московский Институт Радиотехники,Электроники И Автоматики | Glass plastic casing pipe |
| RU2287106C2 (en) * | 2004-09-28 | 2006-11-10 | Алексей Вадимович Асеев | Pipe-shell made of composition materials |
| RU2390414C2 (en) * | 2008-01-28 | 2010-05-27 | Открытое акционерное общество Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения | Method for manufacturing of pipe from flaky composite material and pipe made of flaky composite material |
| RU2375174C1 (en) * | 2008-06-09 | 2009-12-10 | Закрытое акционерное общество "САФИТ" | Method for manufacturing of item of tubular shape (versions) and item of tubular shape (versions) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2571794C1 (en) * | 2014-10-13 | 2015-12-20 | Публичное акционерное общество "Научно-производственное объединение "Искра" (ПАО НПО "Искра") | Fabrication of shells with inner radial cavities |
| RU2794891C1 (en) * | 2022-09-08 | 2023-04-25 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) | Composite wear-resistant material for manufacturing diaphragm piston pumps |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2011153998A (en) | 2013-07-10 |
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 | |
| JP5146733B2 (en) | Truss structure and manufacturing method thereof | |
| US9624667B2 (en) | Hollow, composite rebar structure, associated fabrication methodology, and apparatus | |
| ES2573671T3 (en) | Fiber reinforced composite cores | |
| US20140150363A1 (en) | Lattice Support Structures | |
| US20110204611A1 (en) | Fiber reinforced polymer frame rail | |
| US9180638B2 (en) | Method and device for producing large cylindrical structures | |
| US9732889B2 (en) | Flange, and a method of manufacturing a flange | |
| WO2007010064A2 (en) | Method of producing large hollow parts based on composite materials | |
| US3674110A (en) | Wound filament ladder | |
| DE102010043645A1 (en) | Method for manufacturing pressure tank of pressure tank assemblage for receiving fluid stand under pressure, involves preparing molded body and arranging one or multiple elements on molded body | |
| JP2009545466A (en) | Method of forming a plurality of fiber composite components | |
| US20120263521A1 (en) | Joint element made of fiber-reinforced plastic and production process and use therefor | |
| CN105270599A (en) | Collapsible, coiled mandrel | |
| US3105786A (en) | Method of forming a fiber-reinforced resinous spool | |
| EP1628059B1 (en) | Process for producing glass fiber reinforced plastic pipes having every section and sandwich structured | |
| RU2492048C1 (en) | Method of making housing of transport-launch container of composite materials (versions) | |
| US10584491B2 (en) | Truss structure | |
| KR102464884B1 (en) | Method for manufacturing multilayer fiber reinforced resin composite and molded product using the same | |
| US20130105079A1 (en) | Method for producing a mechanical member from composite material, having an improved mechanical performance under traction-compression and bending | |
| JP6794152B2 (en) | Joint structure | |
| KR101820634B1 (en) | Composite material electric pole and manufacturing method | |
| EP1359089A2 (en) | Multi-beam panel structures | |
| CN204663110U (en) | Bamboo is wound around composite electric support member | |
| RU2390414C2 (en) | Method for manufacturing of pipe from flaky composite material and pipe made of flaky composite material |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| PD4A | Correction of name of patent owner |