RU2558949C2 - Carbon fibre reinforcement frame, workpiece for making reinforcement frame and method of making same - Google Patents
Carbon fibre reinforcement frame, workpiece for making reinforcement frame and method of making same Download PDFInfo
- Publication number
- RU2558949C2 RU2558949C2 RU2013156894/04A RU2013156894A RU2558949C2 RU 2558949 C2 RU2558949 C2 RU 2558949C2 RU 2013156894/04 A RU2013156894/04 A RU 2013156894/04A RU 2013156894 A RU2013156894 A RU 2013156894A RU 2558949 C2 RU2558949 C2 RU 2558949C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carbon
- polyvinyl alcohol
- carbon fibre
- carbon fiber
- workpiece
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области получения теплозащитных материалов, стойких к эрозионному разрушению при воздействии высоких температур и давлений, а более конкретно к конструкции армирующего каркаса из углеродного волокна и способу его изготовления.The invention relates to the field of heat-resistant materials resistant to erosion when exposed to high temperatures and pressures, and more particularly to the design of a carbon fiber reinforcing frame and a method for its manufacture.
Известные теплозащитные углерод-углеродные композиционные материалы, работающие при воздействии высоких температур и давлений, представляют собой композицию, состоящую из армирующего стержневого каркаса, собранного из стержней, изготовленных из углеродного волокна, и углеродной матрицы.Known heat-protective carbon-carbon composite materials operating under high temperatures and pressures are a composition consisting of a reinforcing core frame assembled from rods made of carbon fiber and a carbon matrix.
Известна конструкция стержневого каркаса для композиционных материалов [1], армированная в пяти направлениях с предпочтительной прочностью по одной из осей армирования. Запатентованная структура состоит из основного пучка и четырех соединительных пучков, переплетенных между собой.A known design of the core frame for composite materials [1], reinforced in five directions with preferred strength along one of the axes of the reinforcement. The patented structure consists of a main bundle and four interconnecting bundles.
Известна также трехмерная структура для армирования [2], включающая первый, второй, третий и четвертый комплекты, каждый из которых состоит из множества удлиненных прямолинейных и параллельно расположенных элементов, проходящих параллельно в соответствующем направлении и расположенных в виде множества рядов.Also known is a three-dimensional structure for reinforcing [2], including the first, second, third and fourth sets, each of which consists of many elongated rectilinear and parallel elements located parallel in the corresponding direction and arranged in the form of many rows.
Известна конструкция для сборки армирующего стержневого каркаса, описанная в патенте США US 4168337 [2] и содержащая две вертикально установленные по отношению к горизонтальной плоскости решетки, расположенные на заданном расстоянии друг от друга и выполненные в виде рамки, снабженной отверстиями для ввода стержней, формирующих каркас. A known design for assembling a reinforcing core frame described in US patent US 4168337 [2] and containing two vertically mounted relative to the horizontal plane of the lattice located at a predetermined distance from each other and made in the form of a frame equipped with holes for inputting rods forming the frame .
Несмотря на достоинства запатентованных выше технических решений, они не позволяют получить теплозащитный материал повышенной плотности и, следовательно, более стойкий к эрозионному разрушению при воздействии высоких температур и давлений. А устройство для сборки армирующего стержневого каркаса, описанное в патенте США US 4168337 [2], не может быть использовано для изготовления патентуемого армирующего каркаса.Despite the advantages of the technical solutions patented above, they do not allow to obtain a heat-protective material of increased density and, therefore, more resistant to erosion damage when exposed to high temperatures and pressures. And the device for assembling the reinforcing core frame described in US patent US 4168337 [2] cannot be used for the manufacture of the patented reinforcing frame.
Известен также способ получения углерод-углеродного композита, стойкого к окислению [3], включающий изготовление каркаса из углеродного волокнистого материала и его нагрев и выдержку в потоке газообразных углеводородов, причем каркас изготовляют путем набора стержней из углеродного волокна в пучок цилиндрической формы, после чего каркас армируют углеродным волокном, а нагрев осуществляют прямым пропусканием электрического тока через армированный каркас до температуры 900-950°C, при этом в качестве газообразных углеводородов используют природный газ.There is also known a method of producing a carbon-carbon composite resistant to oxidation [3], including the manufacture of a frame of carbon fiber material and its heating and soaking in a stream of gaseous hydrocarbons, the frame being made by a set of carbon fiber rods in a cylindrical beam, after which the frame reinforced with carbon fiber, and heating is carried out by direct transmission of electric current through a reinforced frame to a temperature of 900-950 ° C, while gaseous hydrocarbons are used rirodny gas.
Задачей настоящего изобретения является разработка армирующего каркаса повышенной плотности для получения более эрозионно-стойкого углерод-углеродного материала, конструкции заготовки для изготовления такого каркаса и способа его изготовления.The present invention is the development of a reinforcing frame of high density to obtain a more erosion-resistant carbon-carbon material, the design of the workpiece for the manufacture of such a frame and a method for its manufacture.
Поставленная задача решается тем, что армирующий каркас из углеродного волокна для изготовления углерод-углеродного композиционного материала, стойкого к окислению и эрозии при воздействии высоких температур и давлений, например, для наконечника головной части ракеты содержит центрально расположенный однонаправленный цилиндрический пучок из углеродного волокна, скрепленного связующим - водным раствором поливинилового спирта, на который, как на оправку, методом перекрестной намотки намотан кокон из углеродного волокна, пропитанного водным раствором поливинилового спирта.The problem is solved in that the carbon fiber reinforcing frame for the manufacture of a carbon-carbon composite material resistant to oxidation and erosion when exposed to high temperatures and pressures, for example, for the tip of the rocket head contains a centrally located unidirectional cylindrical carbon fiber bundle, bonded with a binder - an aqueous solution of polyvinyl alcohol, onto which, like a mandrel, a cocoon of carbon fiber impregnated by cross winding was wound aqueous solution of polyvinyl alcohol.
Заготовка для изготовления такого армирующего каркаса из углеродного волокна для изготовления углерод-углеродного композиционного материала выполнена в виде центрально расположенного вдоль оси однонаправленного цилиндрического пучка из углеродного волокна, скрепленного связующим - водным раствором поливинилового спирта, на который на расстоянии, равном высоте заготовки наконечника головной части, методом кольцевой намотки нанесены полюсные барьеры в виде сферической поверхности из углеродного волокна, пропитанного связующим - водным раствором поливинилового спирта.A blank for the manufacture of such a carbon fiber reinforcing frame for manufacturing a carbon-carbon composite material is made in the form of a unidirectional cylindrical carbon fiber bundle centrally located along the axis, bonded with a binder - an aqueous solution of polyvinyl alcohol, at a distance equal to the height of the blank of the tip of the head part, the method of ring winding applied pole barriers in the form of a spherical surface of carbon fiber impregnated with a binder - in polyvinyl alcohol solution.
Для изготовления двух и более заготовок наконечников головной части на цилиндрический пучок нанесены два полюсных барьера на расстоянии, соответственно равном двум или более высотам заготовок наконечников головной части.For the manufacture of two or more blanks of the tips of the head part, two pole barriers are applied to the cylindrical bundle at a distance corresponding to two or more heights of the blanks of the tips of the head part.
Изготовление патентуемого армирующего каркаса производится следующим образом.The manufacture of a patented reinforcing frame is as follows.
На заготовку, содержащую пучок из однонаправленного углеродного волокна, скрепленного связующим - водным раствором поливинилового спирта, с двумя полюсными барьерами, как на оправку, методом перекрестной намотки производят намотку кокона из углеродного волокна, пропитанного водным раствором поливинилового спирта, а после просушки каркаса и последующей обрезки законцовок кокона с полюсными барьерами каркас направляют на насыщение углеродной матрицей. Патентуемый способ позволяет изготовить армирующий каркас повышенной плотности, который после его насыщения углеродной матрицей используется в качестве теплозащитного материала, стойкого к эрозионному разрушению при воздействии высоких температур и давлений.A cocoon made of carbon fiber impregnated with an aqueous solution of polyvinyl alcohol is cross-wound onto a workpiece containing a bundle of unidirectional carbon fiber bonded with a binder - an aqueous solution of polyvinyl alcohol, with two pole barriers, as a mandrel, and then the frame is dried and then trimmed endings of the cocoon with pole barriers, the frame is sent to saturation with a carbon matrix. The patented method makes it possible to manufacture a reinforcing framework of increased density, which, after its saturation with a carbon matrix, is used as a heat-shielding material resistant to erosion damage when exposed to high temperatures and pressures.
Сущность изобретения поясняется графическими материалами, где на:The invention is illustrated graphic materials, where:
- Фиг. 1 изображен общий вид армирующего каркаса, где L - длина кокона, а 1 - высота заготовки наконечника головной части;- FIG. 1 shows a General view of the reinforcing frame, where L is the length of the cocoon, and 1 is the height of the workpiece tip of the head part;
- Фиг. 2 показана конструкция заготовки для намотки кокона каркаса, где 1 - высота заготовки наконечника головной части;- FIG. 2 shows the design of the workpiece for winding the cocoon of the frame, where 1 is the height of the workpiece tip of the head part;
- Фиг. 3 показан начальный этап намотки кокона на заготовку;- FIG. 3 shows the initial stage of winding the cocoon onto the workpiece;
- Фиг. 4 показан общий вид армирующего каркаса для одновременного изготовления двух заготовок наконечников боевых блоков.- FIG. 4 shows a General view of the reinforcing frame for the simultaneous manufacture of two blanks of the tips of the combat units.
Армирующий каркас 1 (Фиг. 1) включает центрально расположенный однонаправленный цилиндрический пучок 2, выполненный из углеродного волокна 3, скрепленного связующим - водным раствором поливинилового спирта, на который, как на оправку, наматывается кокон из углеродного волокна, пропитанного водным раствором поливинилового спирта.The reinforcing frame 1 (Fig. 1) includes a centrally located unidirectional
Армирующий каркас изготавливается следующим образом. Сначала изготавливается заготовка (Фиг. 2), содержащая цилиндрический пучок 2 из углеродного волокна 3, скрепленного связующим - водным раствором поливинилового спирта, на который методом кольцевой намотки нанесены полюсные барьеры 4, выполненные в виде сферической поверхности из углеродного волокна, пропитанного связующим - водным раствором поливинилового спирта. Расстояние между полюсными барьерами 4 выбрано равным высоте (1) заготовки 5 наконечника головной части. Диаметр пучка 2 d выбран равным 0,3 радиуса притупления наконечника.The reinforcing frame is made as follows. First, a preform is made (Fig. 2), containing a
На полученную таким образом заготовку 6 (Фиг. 2), как на оправку, методом перекрестной намотки производят намотку кокона 7 из углеродного волокна, пропитанного водным раствором поливинилового спирта. Начальный этап намотки показан на Фиг. 3. Намотку кокона (Фиг. 1) производят до диаметра D1, равного диаметру D (максимальный диаметр заготовки для изготовления наконечника головной части) плюс технологический припуск.On the blank 6 thus obtained (Fig. 2), as on a mandrel, the
После просушки удаляется технологический припуск кокона до диаметра D, обрезается часть кокона 7 (расположенного над полюсными барьерами) и полюсные барьеры 4. Полученный таким образом армирующий каркас направляют на насыщение углеродной матрицей.After drying, the technological allowance of the cocoon to diameter D is removed, a part of the cocoon 7 (located above the pole barriers) and
Для изготовления двух и более армирующих каркасов одновременно (Фиг. 4) на цилиндрический пучок 2 наносятся два полюсных барьера на расстоянии, соответственно равном двум или более высотам заготовок наконечников головной части, после чего производят намотку кокона.For the manufacture of two or more reinforcing frames at the same time (Fig. 4), two pole barriers are applied to the
Источники информацииInformation sources
1. Патент US 4268560, кл. МПК В32В 5/12. Трехмерная структура, имеющая преимущественное направление армирования. Опубликован 19.05.1981 г. 1. Patent US 4268560, CL IPC
2. Патент US 4168337, кл. МПК В32В 5/12. Трехмерная структура для армирования. Опубликован 18.09.1979 г.2. Patent US 4168337, CL IPC
3. Патент RU 2090497, кл. МПК С01В 31/02. Способ получения углерод-углеродного композита, стойкого к окислению. Приоритет от 20.02.1995 г.3. Patent RU 2090497, cl. IPC С01В 31/02. The method of obtaining a carbon-carbon composite, resistant to oxidation. Priority 02/20/1995
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013156894/04A RU2558949C2 (en) | 2013-12-20 | 2013-12-20 | Carbon fibre reinforcement frame, workpiece for making reinforcement frame and method of making same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013156894/04A RU2558949C2 (en) | 2013-12-20 | 2013-12-20 | Carbon fibre reinforcement frame, workpiece for making reinforcement frame and method of making same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013156894A RU2013156894A (en) | 2015-06-27 |
RU2558949C2 true RU2558949C2 (en) | 2015-08-10 |
Family
ID=53497186
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013156894/04A RU2558949C2 (en) | 2013-12-20 | 2013-12-20 | Carbon fibre reinforcement frame, workpiece for making reinforcement frame and method of making same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2558949C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2789415C1 (en) * | 2022-07-18 | 2023-02-02 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Method for production of workpieces of carbon-carbon material resistant to erosion destruction |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4168337A (en) * | 1974-07-05 | 1979-09-18 | Societe Europeenne De Propulsion | Three dimensional structure for reinforcement |
US4268560A (en) * | 1978-06-02 | 1981-05-19 | Societe Europeenne De Propulsion | Three-dimensional structure having a preferential direction |
RU2016843C1 (en) * | 1991-02-01 | 1994-07-30 | Научно-производственное объединение "Композит" | Method for manufacture of carbon-carbon composite material |
RU2090497C1 (en) * | 1995-02-20 | 1997-09-20 | Товарищество с ограниченной ответственностью Научно-исследовательская фирма "УЛЬТРАСАН" | Method of preparing oxidation-resistant carbon-carbon composite |
EP1145841A1 (en) * | 1998-10-12 | 2001-10-17 | Nitto Boseki Co., Ltd. | Reinforcing fiber base for composite material |
UA27359U (en) * | 2007-06-25 | 2007-10-25 | Nat Univ Food Technologies | Method to produce drinkable "vegetable cream" |
-
2013
- 2013-12-20 RU RU2013156894/04A patent/RU2558949C2/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4168337A (en) * | 1974-07-05 | 1979-09-18 | Societe Europeenne De Propulsion | Three dimensional structure for reinforcement |
US4268560A (en) * | 1978-06-02 | 1981-05-19 | Societe Europeenne De Propulsion | Three-dimensional structure having a preferential direction |
RU2016843C1 (en) * | 1991-02-01 | 1994-07-30 | Научно-производственное объединение "Композит" | Method for manufacture of carbon-carbon composite material |
RU2090497C1 (en) * | 1995-02-20 | 1997-09-20 | Товарищество с ограниченной ответственностью Научно-исследовательская фирма "УЛЬТРАСАН" | Method of preparing oxidation-resistant carbon-carbon composite |
EP1145841A1 (en) * | 1998-10-12 | 2001-10-17 | Nitto Boseki Co., Ltd. | Reinforcing fiber base for composite material |
UA27359U (en) * | 2007-06-25 | 2007-10-25 | Nat Univ Food Technologies | Method to produce drinkable "vegetable cream" |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2789415C1 (en) * | 2022-07-18 | 2023-02-02 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Method for production of workpieces of carbon-carbon material resistant to erosion destruction |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013156894A (en) | 2015-06-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4761624B2 (en) | Photonic crystal fiber and improvements related thereto | |
GB2512421B (en) | Method for manufacturing an oxide/oxide composite material turbomachine blade provided with internal channels | |
WO2005017569B1 (en) | Hollow core photonic band gap infrared fibers | |
WO2018104498A3 (en) | Hollow fibre membrane with improved separating efficiency, and production of a hollow fibre membrane with improved separating efficiency | |
JPH02239923A (en) | Manufacture of composite article | |
WO2004057394A1 (en) | Photonic bandgap optical waveguide | |
JP5198033B2 (en) | Method for making a composite test blade | |
WO2004020352B1 (en) | Methods for fabricating preforms for microstructured optical fibers | |
RU2011100791A (en) | METHOD FOR PRODUCING A CONSTRUCTIVE ITEM FROM A COMPOSITE MATERIAL WITH ORGANIC MATRIX AND A PART MANUFACTURED BY THE SPECIFIED METHOD | |
RU2010107049A (en) | MECHANICAL DETAIL CONTAINING INSERT FROM COMPOSITE MATERIAL | |
JP2018150184A (en) | Method for manufacturing optical fiber | |
JP5916943B2 (en) | Photonic band gap fiber base material manufacturing method, photonic band gap fiber manufacturing method, photonic band gap fiber base material, and photonic band gap fiber | |
US7107795B2 (en) | Method for forming high-density multicore phase-locked fiber laser array | |
RU2020100453A (en) | METHOD FOR OBTAINING A PART MADE FROM A COMPOSITE MATERIAL AND A COMPLEX PART OBTAINED THIS WAY | |
RU2558949C2 (en) | Carbon fibre reinforcement frame, workpiece for making reinforcement frame and method of making same | |
EP2860649B1 (en) | Composite material having bionic structure, method of preparing same, and modeling method | |
US20200011184A1 (en) | Gas turbine blade | |
CN105196565B (en) | A kind of composite pyramid truss core shell and preparation method thereof | |
CN102729494B (en) | Composite material with bionic structure and preparation method thereof | |
US10336460B2 (en) | Acoustic panel for aircraft nacelle, and method of manufacturing the acoustic panel | |
RU2656499C1 (en) | Mandrel for manufacturing composite material mesh products | |
CN208860370U (en) | Fabry-perot optical fiber bubble cavity sensor | |
JP2014228705A (en) | Multi-core optical fiber and method for manufacturing the same | |
JP2004102281A (en) | Photonic crystal fiber and method for manufacturing the same | |
JPH11262955A (en) | Fiber reinforced pressure container, production thereof by braider, and braider system for producing fiber reinforced pressure container |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
HZ9A | Changing address for correspondence with an applicant |