RU2531108C1 - Shell of composite - Google Patents

Shell of composite Download PDF

Info

Publication number
RU2531108C1
RU2531108C1 RU2013133486/06A RU2013133486A RU2531108C1 RU 2531108 C1 RU2531108 C1 RU 2531108C1 RU 2013133486/06 A RU2013133486/06 A RU 2013133486/06A RU 2013133486 A RU2013133486 A RU 2013133486A RU 2531108 C1 RU2531108 C1 RU 2531108C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
threads
layers
rib
shell according
unidirectional
Prior art date
Application number
RU2013133486/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виталий Ираклиевич Сисаури
Анатолий Федорович Романов
Владимир Александрович Алеев
Олег Дмитриевич Никитин
Эдуард Борисович Медведев
Original Assignee
Открытое акционерное общество Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения filed Critical Открытое акционерное общество Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения
Priority to RU2013133486/06A priority Critical patent/RU2531108C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2531108C1 publication Critical patent/RU2531108C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

FIELD: transport.
SUBSTANCE: shell of composite is intended for use in aircraft and aerospace engineering. Foam plastic ply is arranged between rings 1, 2 and shell and composed of basic parts 3 to make intersecting channels. Said channels accommodate rib-like cellular structure 4 extending to edge frames 5. The latter are made of the sets of solid circular plies 9, 10 arranged across unidirectional bundles and/or threads. The latter alternate with the set of plies of rib-like cellular structure 11. Note here that depth of the latter in the frame makes 0.4-0.6 of its width outside the frame. Circular plies arranged cross unidirectional bundles and/or threads can be made of woven and/or braided materials, e.g. glass, organic or carbon threads or combination thereof.
EFFECT: increased strength of shell.
17 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в конструкциях авиационной, ракетной и космической техники.The invention relates to the field of engineering and can be used in the construction of aviation, rocket and space technology.

Оболочки из композиционных материалов с реберно-ячеистой (сетчатой) структурой широко используются в виде корпусных элементов, переходных и соединительных отсеков, внешних защитных оболочек и т.д. Использование реберно-ячеистой структуры позволяет существенно повысить прочностные и жесткостные характеристики оболочки при незначительном увеличении погонной массы.Shells made of composite materials with a rib-mesh (mesh) structure are widely used in the form of hull elements, transitional and connecting compartments, external protective shells, etc. The use of rib-mesh structure can significantly increase the strength and stiffness characteristics of the shell with a slight increase in linear mass.

Известна сетчатая оболочка вращения из композиционных материалов, образованная из повторяющихся по толщине стенки оболочки слоев систем перекрещивающихся спиральных, продольных и кольцевых лент из однонаправленных нитей, скрепленных полимерным связующим, образующих спиральные, кольцевые, продольные и дополнительные ребра (заявка RU 2008144082, 05.11.2008).Known mesh shell rotation of composite materials, formed from repeating the thickness of the shell wall layers of systems of intersecting spiral, longitudinal and annular ribbons of unidirectional threads, fastened with a polymeric binder, forming spiral, annular, longitudinal and additional ribs (application RU 2008144082, 05.11.2008) .

Известна сетчатая оболочка в виде тела вращения из композиционных материалов, содержащая множество пересекающихся, выполненных за одно целое спиральных и кольцевых ребер, и покрывающие их слои наружной обшивки с соответственно ориентированными в них однонаправленными нитями, скрепленными полимерным связующим (заявка RU 2008119261, 15.05.2008).Known mesh shell in the form of a body of revolution made of composite materials, containing many intersecting, made in one piece spiral and annular ribs, and covering their outer skin layers with respectively oriented unidirectional filaments bonded with a polymer binder (application RU 2008119261, 05.15.2008) .

Известна труба-оболочка, содержащая силовой каркас в виде наружной и внутренней обечаек с промежуточным слоем пенопласта между ними, с арочной реберно-ячеистой структурой и концевыми шпангоутами, образованными слоями систем перекрывающихся высокомодульных нитей, скрепленными отвержденным полимерным связующим, а в слой пенопласта введена промежуточная обечайка слоистой структуры (заявка RU 96105734, 26.03.1996).A known pipe-shell containing a power frame in the form of an outer and inner shells with an intermediate layer of foam between them, with an arched rib-mesh structure and end frames, formed by layers of systems of overlapping high-modulus threads, fastened with a cured polymer binder, and an intermediate layer is introduced into the foam layer layered structure (application RU 96105734, 03/26/1996).

Недостатком оболочек по приведенным заявкам является их узкая функциональная направленность по конструктивному исполнению и, как следствие, невозможность использования в поле широкого спектра внешних усилий и воздействий при сохранении высоких габаритно-массовых характеристик.The disadvantage of the shells according to the above applications is their narrow functional focus on the design and, as a consequence, the inability to use a wide range of external forces and influences in the field while maintaining high overall mass characteristics.

Оболочка из композиционных материалов по заявке на изобретение №96105734, 26.03.1996 является наиболее близкой к заявляемой по технической сущности и достигаемому результату и выбрана в качестве ближайшего аналога (прототипа).The shell of composite materials according to the application for the invention No. 96105734, 03/26/1996 is the closest to the claimed technical essence and the achieved result and is selected as the closest analogue (prototype).

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является разработка сравнительно простой и наиболее технологичной в изготовлении конструкции оболочки из композиционных материалов с повышенными эксплуатационными характеристиками.The technical problem to which the invention is directed is the development of a relatively simple and most technologically advanced in the manufacture of the design of the shell of composite materials with enhanced performance characteristics.

Технический результат, который может быть получен при использовании изобретения, заключается в расширении области применимости оболочек из композиционных материалов из-за повышения прочности, жесткости и надежности конструкции за счет расположения реберно-ячеистой структуры между двумя обечайками, повышении эксплуатационной и экономической эффективности конструкций оболочки за счет надежного скрепления реберно-ячеистой структуры с торцевыми шпангоутами, соизмеримыми по прочности и массовому совершенству с самой оболочкой, с обеспечением высоких уровней надежности и эксплуатационных качеств конструкции таких оболочек, за счет возможности оформления стыковочных торцев с обеспечением необходимой прочности, герметичности и технологичности соединения.The technical result that can be obtained by using the invention is to expand the field of applicability of shells made of composite materials due to increased strength, rigidity and reliability of the structure due to the location of the rib-cell structure between two shells, increasing the operational and economic efficiency of shell structures due to reliable fastening of the rib-mesh structure with end frames, comparable in strength and mass perfection with the shell itself, with baking high levels of reliability and performance of the design of such shells, due to the possibility of designing the connecting ends to ensure the necessary strength, tightness and manufacturability of the connection.

Техническая задача решается, а технический результат достигается тем, что в оболочке из композиционных материалов, содержащей соответствующий ее профилю силовой каркас в виде наружной и внутренней обечаек с промежуточным слоем пенопласта между ними, с реберно-ячеистой структурой и концевыми шпангоутами, образованными слоями систем перекрывающихся высокомодульных нитей, скрепленными отвержденным полимерным связующим, согласно изобретению пенопластовый слой выполнен в виде отдельных краеугольных частей, мозаично распределенных по поверхности своего расположения с образованием системы пересекающихся, с выходом на шпангоуты, каналов, в которых расположена реберно-ячеистая структура с продолжением на всю ширину шпангоутов в местах их взаимного пересечения, шпангоуты выполнены в виде групп сплошных кольцевых слоев перекрестно расположенных однонаправленных жгутов и/или нитей, чередующихся с группами слоев реберно-ячеистой структуры, при этом у реберно-ячеистой структуры высота ребер равна толщине пенопласта, боковые поверхности конгруэнтны противолежащим краевым поверхностям частей пенопласта, нижние и верхние поверхности скреплены с противолежащими поверхностями обечаек, а суммарная толщина hp шп в шпангоуте равна (0,4-0,6)hp об, где hp об - высота реберно-ячеистой структуры вне шпангоута, причем в частных случаях выполнения изобретения, сплошные кольцевые слои перекрестно расположенных однонаправленных жгутов и/или нитей выполнены в виде тканого материала с расположением нитей основы по окружности, а нитей утка по образующей, в слоях тканого материала в окружном направлении расположены нити на основе органических волокон, а в осевом направлении нити на основе стеклянных волокон, в слоях тканого материала в окружном направлении расположены нити на основе органических волокон, а в осевом направлении нити на основе углеродных волокон, в слоях тканого материала в окружном и осевом направлениях расположены нити на основе углеродных волокон, сплошные кольцевые слои перекрестно расположенных однонаправленных жгутов и/или нитей выполнены в виде кольцевых жгутов, оплетенных семейством нитей, расположенных по спиральным кривым, группы сплошных кольцевых слоев перекрестно расположенных однонаправленных жгутов и/или нитей выполнены в виде слоев тканого материала, охваченных и утянутых, по меньшей мере, одним кольцевым слоем на основе жгутов или нитей, в слоях тканого материала в окружном направлении расположены нити на основе органических волокон, а в осевом направлении нити на основе стеклянных волокон, в слоях тканого материала в окружном направлении расположены нити на основе органических волокон, а в осевом направлении нити на основе углеродных волокон, в слоях тканого материала в окружном и осевом направлениях расположены нити на основе углеродных волокон, реберно-ячеистая структура выполнена из слоев систем перекрещивающихся продольных и кольцевых лент из однонаправленных нитей, скрепленных полимерным связующим, образующих продольные и кольцевые ребра, реберно-ячеистая структура выполнена из слоев систем перекрещивающихся спиральных лент из однонаправленных нитей, скрепленных полимерным связующим, образующих спиральные ребра, реберно-ячеистая структура выполнена из слоев систем перекрещивающихся спиральных и кольцевых лент из однонаправленных нитей, скрепленных полимерным связующим, образующих спиральные и кольцевые ребра, реберно-ячеистая структура выполнена из слоев систем перекрещивающихся спиральных и продольных лент из однонаправленных нитей, скрепленных полимерным связующим, образующих спиральные и продольные ребра, реберно-ячеистая структура выполнена из слоев систем перекрещивающихся спиральных, продольных и кольцевых лент из однонаправленных нитей, скрепленных полимерным связующим, образующих спиральные, продольные и кольцевые ребра, реберно-ячеистая структура выполнена из слоев однонаправленных углеродных нитей, скрепленных полимерным связующим, шпангоут содержит профилированные поверхности и/или полости для размещения опорных узлов и/или крепежных элементов.The technical problem is solved, and the technical result is achieved by the fact that in a shell made of composite materials containing a power frame corresponding to its profile in the form of an outer and inner shell with an intermediate layer of foam between them, with a rib-mesh structure and end frames formed by layers of overlapping high-modular systems filaments fastened with a cured polymer binder, according to the invention, the foam layer is made in the form of separate corner parts, mosaic distributed over the surface of its location with the formation of a system of intersecting, with access to the frames, channels, in which there is a rib-mesh structure with the extension of the entire width of the frames in the places of their mutual intersection, frames are made in the form of groups of continuous annular layers of cross-located unidirectional bundles and / or threads alternating with groups of layers of the rib-mesh structure, while the rib-honeycomb structure of the ribs is equal to the thickness of the foam, the side surfaces are congruent with the opposite edges surfaces of the foam parts, lower and upper surfaces are attached to the opposite surfaces of the shells, and the total thickness h p wn in the frames is (0,4-0,6) h p of where h p of the - height cellular-cellular structure is the frame, wherein in particular cases of carrying out the invention, the continuous annular layers of cross-located unidirectional strands and / or threads are made in the form of a woven material with the warp threads arranged around the circumference, and the weft threads along the generatrix, the threads on the new organic fibers, and in the axial direction of the filament based on glass fibers, in the layers of the woven material in the circumferential direction are filaments based on organic fibers, and in the axial direction of the filament based on carbon fibers, in the layers of the woven material in the circumferential and axial directions are filaments based on carbon fibers, continuous annular layers of cross-arranged unidirectional strands and / or threads are made in the form of annular braids braided by a family of threads arranged along spiral curves, groups continuous annular layers of cross-located unidirectional tows and / or threads are made in the form of layers of woven material, covered and pulled by at least one annular layer based on tows or threads, in the layers of the woven material in the circumferential direction are threads based on organic fibers, and in the axial direction of the filament based on glass fibers, in the layers of the woven material in the circumferential direction are filaments based on organic fibers, and in the axial direction of the filament based on carbon fibers, in the layers of fabric In the circumferential and axial directions, carbon fiber-based filaments are arranged, the rib-cellular structure is made of layers of intersecting longitudinal and annular ribbons from unidirectional filaments bonded with a polymeric binder, forming longitudinal and annular ribs, the rib-cellular structure is made of layers of intersecting intersecting systems spiral ribbons of unidirectional filament bonded with a polymeric binder, forming spiral ribs, rib-cell structure made of layers of crossover systems of spiraling and annular ribbons of unidirectional filaments bonded with a polymeric binder, forming spiral and circular ribs, the rib-mesh structure is made of layers of systems of intersecting spiral and longitudinal ribbons of unidirectional filaments, bonded with a polymeric binder, forming spiral and longitudinal ribs, rib-mesh structure made of layers of intersecting spiral, longitudinal and annular ribbons from unidirectional threads bonded with a polymer binder, forming a spiral second, longitudinal and annular ribs, a rib-honeycomb structure made of layers of unidirectional carbon filaments bonded with a polymeric binder, the frame contains profiled surfaces and / or cavities for accommodating support nodes and / or fasteners.

Отличительными от прототипа признаками заявленной оболочки являются следующие:Distinctive features of the prototype features of the claimed shell are the following:

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:

- пенопластовый слой выполнен в виде отдельных краеугольных частей, мозаично распределенных по поверхности своего расположения с образованием системы пересекающихся, с выходом на шпангоуты, каналов,- the foam layer is made in the form of separate corner parts, mosaic distributed over the surface of its location with the formation of a system of intersecting channels with access to the frames,

- в которых расположена реберно-ячеистая структура с продолжением на всю ширину шпангоутов в местах их взаимного пересечения,- in which the rib-mesh structure is located with the extension of the entire width of the frames in the places of their mutual intersection,

- шпангоуты выполнены в виде групп сплошных кольцевых слоев перекрестно расположенных однонаправленных жгутов и/или нитей, чередующихся с группами слоев реберно-ячеистой структуры,- frames made in the form of groups of continuous annular layers of cross-located unidirectional tows and / or threads, alternating with groups of layers of rib-mesh structure,

- при этом у реберно-ячеистой структуры высота ребер равна толщине пенопласта,- in this case, in the rib-cellular structure, the height of the ribs is equal to the thickness of the foam,

- боковые поверхности конгруэнтны противолежащим краевым поверхностям частей пенопласта,- the lateral surfaces are congruent to the opposite edge surfaces of the foam parts,

- нижние и верхние поверхности скреплены с противолежащими поверхностями обечаек,- the lower and upper surfaces are bonded to the opposite surfaces of the shells,

- а суммарная толщина hp шп в шпангоуте равна (0,4-0,6)hp об, где hp об - высота реберно-ячеистой структуры вне шпангоута;- and the total thickness h p cp in the frame is (0.4-0.6) h p about , where h p about is the height of the rib-mesh structure outside the frame;

б) признаки, характеризующие изобретение в частных случаях:b) signs characterizing the invention in special cases:

- сплошные кольцевые слои перекрестно расположенных однонаправленных жгутов и/или нитей выполнены в виде тканого материала с расположением нитей основы по окружности, а нитей утка по образующей,- continuous annular layers of cross-located unidirectional tows and / or threads are made in the form of a woven material with the warp threads arranged around the circumference, and the weft threads along the generatrix,

- в слоях тканого материала в окружном направлении расположены нити на основе органических волокон, а в осевом направлении нити на основе стеклянных волокон,- in the layers of the woven material in the circumferential direction are threads based on organic fibers, and in the axial direction, threads based on glass fibers,

- в слоях тканого материала в окружном направлении расположены нити на основе органических волокон, а в осевом направлении нити на основе углеродных волокон,- in the layers of the woven material in the circumferential direction are threads based on organic fibers, and in the axial direction, threads based on carbon fibers,

- в слоях тканого материала в окружном и осевом направлениях расположены нити на основе углеродных волокон,- in the layers of the woven material in the circumferential and axial directions are threads based on carbon fibers,

- сплошные кольцевые слои перекрестно расположенных однонаправленных жгутов и/или нитей выполнены в виде кольцевых жгутов, оплетенных семейством нитей, расположенных по спиральным кривым,- continuous annular layers of cross-sectional unidirectional bundles and / or threads are made in the form of ring bundles braided by a family of threads located along spiral curves,

- группы сплошных кольцевых слоев перекрестно расположенных однонаправленных жгутов и/или нитей выполнены в виде слоев тканого материала, охваченных и утянутых, по меньшей мере, одним кольцевым слоем на основе жгутов или нитей,- groups of continuous annular layers of cross-located unidirectional tows and / or threads are made in the form of layers of woven material, covered and pulled by at least one annular layer based on tows or threads,

- в слоях тканого материала в окружном направлении расположены нити на основе органических волокон, а в осевом направлении нити на основе стеклянных волокон,- in the layers of the woven material in the circumferential direction are threads based on organic fibers, and in the axial direction, threads based on glass fibers,

- в слоях тканого материала в окружном направлении расположены нити на основе органических волокон, а в осевом направлении нити на основе углеродных волокон,- in the layers of the woven material in the circumferential direction are threads based on organic fibers, and in the axial direction, threads based on carbon fibers,

- в слоях тканого материала в окружном и осевом направлениях расположены нити на основе углеродных волокон,- in the layers of the woven material in the circumferential and axial directions are threads based on carbon fibers,

- реберно-ячеистая структура выполнена из слоев систем перекрещивающихся продольных и кольцевых лент из однонаправленных нитей, скрепленных полимерным связующим, образующих продольные и кольцевые ребра,- rib-cellular structure is made of layers of systems of intersecting longitudinal and annular ribbons of unidirectional filaments bonded with a polymeric binder, forming longitudinal and annular ribs,

- реберно-ячеистая структура выполнена из слоев систем перекрещивающихся спиральных лент из однонаправленных нитей, скрепленных полимерным связующим, образующих спиральные ребра,- the rib-cellular structure is made of layers of systems of intersecting spiral ribbons of unidirectional threads, bonded with a polymer binder, forming spiral ribs,

- реберно-ячеистая структура выполнена из слоев систем перекрещивающихся спиральных и кольцевых лент из однонаправленных нитей, скрепленных полимерным связующим, образующих спиральные и кольцевые ребра,- the rib-cellular structure is made of layers of systems of intersecting spiral and annular ribbons of unidirectional threads, bonded with a polymeric binder, forming spiral and annular ribs,

- реберно-ячеистая структура выполнена из слоев систем перекрещивающихся спиральных и продольных лент из однонаправленных нитей, скрепленных полимерным связующим, образующих спиральные и продольные ребра,- the rib-cellular structure is made of layers of systems of intersecting spiral and longitudinal tapes of unidirectional threads, bonded with a polymer binder, forming spiral and longitudinal ribs,

- реберно-ячеистая структура выполнена из слоев систем перекрещивающихся спиральных, продольных и кольцевых лент из однонаправленных нитей, скрепленных полимерным связующим, образующих спиральные, продольные и кольцевые ребра,- rib-cellular structure is made of layers of systems of intersecting spiral, longitudinal and annular ribbons of unidirectional filaments bonded with a polymer binder, forming spiral, longitudinal and annular ribs,

- реберно-ячеистая структура выполнена из слоев однонаправленных углеродных нитей, скрепленных полимерным связующим,- rib-cellular structure made of layers of unidirectional carbon filaments bonded with a polymer binder,

- шпангоут содержит профилированные поверхности и/или полости для размещения опорных узлов и/или крепежных элементов.- the frame contains profiled surfaces and / or cavities for placing the support nodes and / or fasteners.

Указанные отличительные признаки, каждый в отдельности и все вместе, направлены на достижение заявленного результата и являются существенными. В предшествующем уровне техники представленная в формуле изобретения совокупность известных и отличительных признаков не известна и, следовательно, изобретение соответствует критерию «новизна».These distinctive features, individually and collectively, are aimed at achieving the stated result and are significant. In the prior art, the totality of the known and distinctive features presented in the claims is not known and, therefore, the invention meets the criterion of "novelty."

Оболочка, в отличие от оболочки по прототипу, обладает высокой прочностью и жесткостью, так как расположение реберно-ячеистой структуры между двумя обечайками позволяет получать монолитную конструкцию с надежным скреплением оболочек, оболочка более надежна в части восприятия и передачи внешних усилий от стыкуемых частей общей конструкции, так как реберно-ячеистая структура, эффективно работающая при действии осевых сил, своими торцевыми частями надежно соединена с шпангоутами (в местах взаимного пересечения ребер и шпангоута), монолитная структура которого позволяет обеспечивать надежное перераспределение внешних нагрузок на несущую реберно-ячеистую структуру, оболочка технологична, так как все изготовление (намотка слоев) происходит на одном и том же технологическом оборудовании.The shell, unlike the prototype shell, has high strength and rigidity, since the location of the rib-mesh structure between the two shells allows to obtain a monolithic structure with reliable bonding of the shells, the shell is more reliable in terms of perception and transmission of external forces from the joined parts of the overall structure, since the rib-mesh structure, which effectively operates under the action of axial forces, is firmly connected to the frames by its end parts (at the points of mutual intersection of the ribs and the frame), monol Naya structure which allows the redistribution to provide reliable external loads on the bearing edge-cellular structure, the shell is technological, as all the fabrication (winding layers) occurs in one and the same process equipment.

Выполнение ребер с расположением боковых поверхностей конгруэнтно с краевыми поверхностями пенопласта позволяет повысить жесткость реберно-ячеистой структуры, а соединение их с обечайками обеспечивает получение прочной монолитной оболочки.The implementation of the ribs with the location of the side surfaces congruently with the edge surfaces of the foam allows you to increase the rigidity of the rib-mesh structure, and their connection with the shells provides a solid monolithic shell.

Расположение слоев реберно-ячеистой структуры между слоями перекрещивающихся высокомодульных нитей шпангоута с общей толщиной равной 0,4-0,6 от их толщины в оболочке, за счет ужатия толщины и, соответственно, увеличения ширины и площади контакта со слоями шпангоута, позволяет получать более надежное соединение и плавное перераспределение усилий от шпангоута к реберно-ячеистой структуре.The location of the layers of the rib-mesh structure between the layers of intersecting high-modulus frame yarns with a total thickness of 0.4-0.6 of their thickness in the shell, due to the narrowing of the thickness and, accordingly, increasing the width and area of contact with the frame layers, allows to obtain a more reliable connection and smooth redistribution of efforts from the frame to the rib-mesh structure.

В частном случае исполнения, для расширения прочностных, жесткостных и эксплуатационных характеристик оболочки слои перекрестно расположенных однонаправленных жгутов и/или нитей могут быть выполнены из тканого материала с возможным дополнительным утягиванием слоями однонаправленных нитей или жгутов, могут быть выполнены из слоев оплетенных нитями жгутов, реберно-ячеистая структура может состоять из системы спиральных, кольцевых, продольных ребер или комбинаций из них, на/в шпангоуте могут быть выполнены поверхности и/или полости для установки соединительных элементов.In the particular case of execution, in order to expand the strength, stiffness and operational characteristics of the sheath, the layers of cross-arranged unidirectional bundles and / or threads can be made of woven material with the possibility of additional pulling down by layers of unidirectional threads or bundles, can be made of layers of braids, ribbed the cellular structure may consist of a system of spiral, annular, longitudinal ribs or combinations of them, surfaces and / or cavities can be made on / in the frame for Fitting connecting elements.

Изобретение поясняется описанием конкретного, но не ограничивающего его примера реализации и прилагаемыми чертежами.The invention is illustrated by the description of a specific, but not limiting example of implementation and the accompanying drawings.

На фиг.1 представлена заявленная оболочка, на фиг.2 - расположение слоев реберно-ячеистой структуры в шпангоуте и вне него.Figure 1 presents the claimed shell, figure 2 - the location of the layers of the rib-mesh structure in the frame and outside it.

Оболочка из композиционных материалов содержит наружную 1 и внутреннюю 2 обечайки, с отдельными краеугольными частями пенопласта 3 между ними, с реберно-ячеистой структурой 4 в нем и концевыми шпангоутами 5.The shell of composite materials contains an outer 1 and an inner 2 shell, with separate corner parts of the foam 3 between them, with a rib-mesh structure 4 in it and end frames 5.

Реберно-ячеистая структура 4 состоит из кольцевых 6, продольных 7 и спиральных 8 систем ребер, образующих замкнутые ячейки по конфигурации краеугольных частей пенопласта 3.The rib-cell structure 4 consists of annular 6, longitudinal 7 and spiral 8 rib systems that form closed cells according to the configuration of the corner parts of the foam 3.

Шпангоуты 5 выполнены в виде групп сплошных кольцевых слоев перекрестно расположенных однонаправленных жгутов и/или нитей в виде слоев тканого материала 9, охваченных и утянутых, по меньшей мере, одним кольцевым слоем на основе жгутов или нитей 10, чередующихся с группами слоев реберно-ячеистой структуры 11.The frames 5 are made in the form of groups of continuous annular layers of cross-linked unidirectional tows and / or threads in the form of layers of woven material 9, covered and pulled by at least one ring layer based on tows or threads 10, alternating with groups of layers of rib-mesh structure eleven.

Экспериментальная проверка подтвердила высокую прочность и надежность предложенной конструкции.Experimental verification confirmed the high strength and reliability of the proposed design.

Claims (17)

1. Оболочка из композиционных материалов, содержащая соответствующий ее профилю силовой каркас в виде наружной и внутренней обечаек с промежуточным слоем пенопласта между ними, с реберно-ячеистой структурой и концевыми шпангоутами, образованными слоями систем перекрывающихся высокомодульных нитей, скрепленными отвержденным полимерным связующим, отличающаяся тем, что пенопластовый слой выполнен в виде отдельных краеугольных частей, мозаично распределенных по поверхности своего расположения с образованием системы пересекающихся, с выходом на шпангоуты, каналов, в которых расположена реберно-ячеистая структура с продолжением на всю ширину шпангоутов в местах их взаимного пересечения, шпангоуты выполнены в виде групп сплошных кольцевых слоев перекрестно расположенных однонаправленных жгутов и/или нитей, чередующихся с группами слоев реберно-ячеистой структуры, при этом у реберно-ячеистой структуры высота ребер равна толщине пенопласта, боковые поверхности конгруэнтны противолежащим краевым поверхностям частей пенопласта, нижние и верхние поверхности скреплены с противолежащими поверхностями обечаек, а суммарная толщина hp шп в шпангоуте равна (0,4-0,6) hp об, где hp об - высота реберно-ячеистой структуры вне шпангоута.1. A shell made of composite materials containing a power frame corresponding to its profile in the form of an outer and inner shell with an intermediate layer of foam between them, with a rib-mesh structure and end frames, formed by layers of overlapping high-modulus filament systems bonded with a cured polymer binder, characterized in that the foam layer is made in the form of separate corner parts, mosaic distributed over the surface of its location with the formation of a system of intersecting, with in accessing the frames, the channels in which the rib-mesh structure is located, extending the entire width of the frames in the places of their mutual intersection, the frames are made in the form of groups of continuous annular layers of cross-located unidirectional tows and / or threads alternating with groups of layers of the rib-mesh structure moreover, in the rib-mesh structure, the height of the ribs is equal to the thickness of the foam, the side surfaces are congruent with the opposite edge surfaces of the parts of the foam, the lower and upper surfaces are bonded with opposite surfaces of the shells, and the total thickness h p SC in the frame is (0.4-0.6) h p about , where h p about - the height of the rib-mesh structure outside the frame. 2. Оболочка по п.1, отличающаяся тем, что сплошные кольцевые слои перекрестно расположенных однонаправленных жгутов и/или нитей выполнены в виде тканого материала с расположением нитей основы по окружности, а нитей утка по образующей.2. The shell according to claim 1, characterized in that the continuous annular layers of cross-located unidirectional tows and / or threads are made in the form of a woven material with the warp threads arranged around the circumference and the weft threads along the generatrix. 3. Оболочка по п.2, отличающаяся тем, что в слоях тканого материала в окружном направлении расположены нити на основе органических волокон, а в осевом направлении нити на основе стеклянных волокон.3. The shell according to claim 2, characterized in that in the layers of the woven material in the circumferential direction are threads based on organic fibers, and in the axial direction, threads based on glass fibers. 4. Оболочка по п.2, отличающаяся тем, что в слоях тканого материала в окружном направлении расположены нити на основе органических волокон, а в осевом направлении нити на основе углеродных волокон.4. The shell according to claim 2, characterized in that in the layers of the woven material in the circumferential direction are threads based on organic fibers, and in the axial direction, threads based on carbon fibers. 5. Оболочка по п.2, отличающаяся тем, что в слоях тканого материала в окружном и осевом направлениях расположены нити на основе углеродных волокон.5. The shell according to claim 2, characterized in that in the layers of the woven material in the circumferential and axial directions are threads based on carbon fibers. 6. Оболочка по п.1, отличающаяся тем, что сплошные кольцевые слои перекрестно расположенных однонаправленных жгутов и/или нитей выполнены в виде кольцевых жгутов, оплетенных семейством нитей, расположенных по спиральным кривым.6. The shell according to claim 1, characterized in that the continuous annular layers of cross-located unidirectional bundles and / or threads are made in the form of ring bundles braided by a family of threads arranged in spiral curves. 7. Оболочка по п.1, отличающаяся тем, что группы сплошных кольцевых слоев перекрестно расположенных однонаправленных жгутов и/или нитей выполнены в виде слоев тканого материала, охваченных и утянутых, по меньшей мере, одним кольцевым слоем на основе жгутов или нитей.7. The shell according to claim 1, characterized in that the groups of continuous annular layers of cross-located unidirectional tows and / or threads are made in the form of layers of woven material, covered and pulled by at least one annular layer based on tows or threads. 8. Оболочка по п.6, отличающаяся тем, что в слоях тканого материала в окружном направлении расположены нити на основе органических волокон, а в осевом направлении нити на основе стеклянных волокон.8. The shell according to claim 6, characterized in that in the layers of the woven material in the circumferential direction there are yarns based on organic fibers, and in the axial direction of the yarn based on glass fibers. 9. Оболочка по п.6, отличающаяся тем, что в слоях тканого материала в окружном направлении расположены нити на основе органических волокон, а в осевом направлении нити на основе углеродных волокон.9. The shell according to claim 6, characterized in that in the layers of the woven material in the circumferential direction are threads based on organic fibers, and in the axial direction, threads based on carbon fibers. 10. Оболочка по п.6, отличающаяся тем, что в слоях тканого материала в окружном и осевом направлениях расположены нити на основе углеродных волокон.10. The shell according to claim 6, characterized in that in the layers of the woven material in the circumferential and axial directions are threads based on carbon fibers. 11. Оболочка по п.1, отличающаяся тем, что реберно-ячеистая структура выполнена из слоев систем перекрещивающихся продольных и кольцевых лент из однонаправленных нитей, скрепленных полимерным связующим, образующих продольные и кольцевые ребра.11. The shell according to claim 1, characterized in that the rib-cell structure is made of layers of systems of intersecting longitudinal and annular ribbons of unidirectional threads, bonded with a polymeric binder, forming longitudinal and annular ribs. 12. Оболочка по п.1, отличающаяся тем, что реберно-ячеистая структура выполнена из слоев систем перекрещивающихся спиральных лент из однонаправленных нитей, скрепленных полимерным связующим, образующих спиральные ребра.12. The shell according to claim 1, characterized in that the rib-cell structure is made of layers of systems of intersecting spiral ribbons of unidirectional threads, fastened with a polymer binder, forming spiral ribs. 13. Оболочка по п.1, отличающаяся тем, что реберно-ячеистая структура выполнена из слоев систем перекрещивающихся спиральных и кольцевых лент из однонаправленных нитей, скрепленных полимерным связующим, образующих спиральные и кольцевые ребра.13. The shell according to claim 1, characterized in that the rib-cell structure is made of layers of systems of intersecting spiral and annular ribbons of unidirectional threads, fastened with a polymer binder, forming spiral and ring ribs. 14. Оболочка по п.1, отличающаяся тем, что реберно-ячеистая структура выполнена из слоев систем перекрещивающихся спиральных и продольных лент из однонаправленных нитей, скрепленных полимерным связующим, образующих спиральные и продольные ребра.14. The shell according to claim 1, characterized in that the rib-cell structure is made of layers of systems of intersecting spiral and longitudinal tapes of unidirectional threads, bonded with a polymeric binder, forming spiral and longitudinal ribs. 15. Оболочка по п.1, отличающаяся тем, что реберно-ячеистая структура выполнена из слоев систем перекрещивающихся спиральных, продольных и кольцевых лент из однонаправленных нитей, скрепленных полимерным связующим, образующих спиральные, продольные и кольцевые ребра.15. The shell according to claim 1, characterized in that the rib-honeycomb structure is made of layers of intersecting spiral, longitudinal and annular ribbons from unidirectional threads bonded with a polymeric binder, forming spiral, longitudinal and circular ribs. 16. Оболочка по п.1, отличающаяся тем, что реберно-ячеистая структура выполнена из слоев однонаправленных углеродных нитей, скрепленных полимерным связующим.16. The shell according to claim 1, characterized in that the rib-cell structure is made of layers of unidirectional carbon fibers bonded with a polymer binder. 17. Оболочка по п.1, отличающаяся тем, что шпангоут содержит профилированные поверхности и/или полости для размещения опорных узлов и/или крепежных элементов. 17. The shell according to claim 1, characterized in that the frame contains profiled surfaces and / or cavities for accommodating support nodes and / or fasteners.
RU2013133486/06A 2013-07-18 2013-07-18 Shell of composite RU2531108C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013133486/06A RU2531108C1 (en) 2013-07-18 2013-07-18 Shell of composite

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013133486/06A RU2531108C1 (en) 2013-07-18 2013-07-18 Shell of composite

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2531108C1 true RU2531108C1 (en) 2014-10-20

Family

ID=53381900

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013133486/06A RU2531108C1 (en) 2013-07-18 2013-07-18 Shell of composite

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2531108C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2684699C1 (en) * 2018-07-02 2019-04-11 Акционерное общество "Центр перспективных разработок АО ЦНИИСМ" Grid shell from composition materials
RU2686365C1 (en) * 2018-04-23 2019-04-25 Акционерное общество "Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения" (АО "ЦНИИСМ") Shell from composite materials

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5200251A (en) * 1991-06-20 1993-04-06 General Dynamics Corporation, Space Systems Division Filament wound composite structure, its tooling and method of manufacture
RU2107215C1 (en) * 1996-03-26 1998-03-20 Акционерное общество "Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения" Tube-envelope from composite materials
RU2384460C2 (en) * 2008-05-15 2010-03-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны РФ Meshed cover in the form of rotation body from composite materials
RU2392122C1 (en) * 2008-11-05 2010-06-20 Открытое акционерное общество Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения Net-like rotational shell out of composite materials

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5200251A (en) * 1991-06-20 1993-04-06 General Dynamics Corporation, Space Systems Division Filament wound composite structure, its tooling and method of manufacture
RU2107215C1 (en) * 1996-03-26 1998-03-20 Акционерное общество "Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения" Tube-envelope from composite materials
RU2384460C2 (en) * 2008-05-15 2010-03-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны РФ Meshed cover in the form of rotation body from composite materials
RU2392122C1 (en) * 2008-11-05 2010-06-20 Открытое акционерное общество Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения Net-like rotational shell out of composite materials

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2686365C1 (en) * 2018-04-23 2019-04-25 Акционерное общество "Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения" (АО "ЦНИИСМ") Shell from composite materials
RU2684699C1 (en) * 2018-07-02 2019-04-11 Акционерное общество "Центр перспективных разработок АО ЦНИИСМ" Grid shell from composition materials

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2392122C1 (en) Net-like rotational shell out of composite materials
RU2550780C2 (en) Device for high torque transfer and method of its production
KR102048508B1 (en) Triaxial fiber-reinforced composite laminate
US10557267B2 (en) Truss structure
US10619767B2 (en) Tubular pipe with a composite holding strip
US10697588B2 (en) Inflatable structural member
RU2384460C2 (en) Meshed cover in the form of rotation body from composite materials
ES2202274T3 (en) A METHOD FOR REINFORCING A STRATIFIED MEMBER AS A COATING FOR AN AIRCRAFT.
RU2531108C1 (en) Shell of composite
RU2518519C2 (en) Panel of laminar composites
DK3034865T3 (en) ARRANGEMENT OF PULTRUDED SPELLS
RU183461U1 (en) BIAXIAL NET DESIGN FROM COMPOSITE MATERIAL
RU183464U1 (en) TRIAXIAL NET DESIGN FROM COMPOSITE MATERIAL
US11192312B2 (en) Three-dimensional woven preforms for omega stiffeners
CN105247233A (en) Multi-layer friction lining
RU2434748C2 (en) Tubular shell from composite material
RU2560768C1 (en) Enclosure out of composite materials
CN107021758B (en) Winding and layering structure of composite material layer in middle of nuclear fuel silicon carbide ceramic cladding tube
RU156084U1 (en) FRAME FOR SOLAR PANELS
RU2684699C1 (en) Grid shell from composition materials
RU2686365C1 (en) Shell from composite materials
CN115461126A (en) Waterslide tube section with spacer layer and method for producing the same
RU2287106C2 (en) Pipe-shell made of composition materials
JP2009162018A (en) Carbon fiber tape material for repairing and reinforcing concrete
RU159649U1 (en) FRAME FOR SOLAR PANELS