RU2560768C1 - Enclosure out of composite materials - Google Patents
Enclosure out of composite materials Download PDFInfo
- Publication number
- RU2560768C1 RU2560768C1 RU2014105972/05A RU2014105972A RU2560768C1 RU 2560768 C1 RU2560768 C1 RU 2560768C1 RU 2014105972/05 A RU2014105972/05 A RU 2014105972/05A RU 2014105972 A RU2014105972 A RU 2014105972A RU 2560768 C1 RU2560768 C1 RU 2560768C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- liner
- power
- shell according
- ribs
- shell
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
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. В соответствии с такой областью использования зачастую подобная конструкция должна иметь на поверхности локальные зоны повышенной прочности и/или жесткости для восприятия контактных давлений, усилий от присоединяемых узлов, локального ослабления конструкции различными прорезями и т.д.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. In accordance with such a field of use, such a design often has to have local zones of increased strength and / or stiffness on the surface for sensing contact pressures, forces from connected nodes, local weakening of the structure by various slots, etc.
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 оболочка из композиционных материалов, содержащая силовой каркас в виде наружной и внутренней обечаек с промежуточным слоем пенопласта между ними, выполненным в виде отдельных краеугольных частей с образованием каналов между ними, в которых расположена реберно-ячеистая структура, образованная слоями систем перекрывающихся высокомодульных нитей, скрепленных отвержденным полимерным связующим (заявка RU 213133486, 18.07.2013).Known shell made of composite materials containing a power frame in the form of outer and inner shells with an intermediate layer of foam between them, made in the form of separate corner parts with the formation of channels between them, in which there is a rib-cell structure formed by layers of overlapping high-modulus filament systems bonded cured polymer binder (application RU 213133486, 07/18/2013).
Общим недостатком указанных конструкций является низкая прочность и жесткость оболочек при действии поверхностных локальных сил.A common drawback of these structures is the low strength and stiffness of the shells under the action of surface local forces.
Известен адаптер в виде сетчатой оболочки вращения с силовыми элементами из слоистого пластика, скрепленные послойно с ребрами, расположенные в локальных зонах с перекрытием ячеек между ребрами (RU 2350818 G2, МПК F16L 9/12, опубл. 10.10.2008).A known adapter in the form of a mesh shell of revolution with power elements made of laminated plastic, fastened in layers with ribs located in local zones with overlapping cells between the ribs (RU 2350818 G2, IPC
Недостатком указанной конструкции сетчатой оболочки с силовым элементом является низкая механическая прочность получающегося материала силового элемента, определяемая используемым конструкторско-технологическим решением в виде чередования слоев силового элемента и ребер. В таком исполнении структура материала получается недостаточно плотной, чтобы эффективно реализовать прочностные возможности используемого материала.The disadvantage of this design of the mesh shell with the power element is the low mechanical strength of the resulting material of the power element, which is determined by the used design and technological solution in the form of alternating layers of the power element and ribs. In this design, the structure of the material is not dense enough to effectively realize the strength capabilities of the material used.
Оболочка из композиционных материалов (изобретение RU 213133486, 18.07.2013) является наиболее близкой к заявляемой по технической сущности и достигаемому результату и выбрана в качестве ближайшего аналога (прототипа).A shell of composite materials (invention RU 213133486, 07/18/2013) 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 создание оболочки из композиционных материалов с реберной структурой, содержащей силовые участки в локальных зонах своей поверхности, с повышенными эксплуатационными характеристиками.The technical problem to which the invention is directed is to create a shell of composite materials with a rib structure containing power sections in local zones of its surface, with improved 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 использования предварительно изготовленного силового вкладыша, повышении эксплуатационной и экономической эффективности конструкций оболочки за счет надежного скрепления реберной структуры с силовым вкладышем, с обеспечением высоких уровней надежности и эксплуатационных качеств конструкции таких оболочек, за счет обеспечения стабильных геометрических параметров и физико-механических характеристик вкладыша при его предварительном изготовлении.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 use of a prefabricated power liner, to increase the operational and economic efficiency of shell structures due to reliable fastening of the rib structures with a power liner, ensuring high levels of reliability and performance of such structures shells, due to the provision of stable geometric parameters and physico-mechanical characteristics of the liner during its preliminary manufacture.
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 в виде отдельных частей, с образованием системы каналов, в которых расположена реберная структура, образованная слоями систем перекрывающихся высокомодульных нитей, скрепленными отвержденным полимерным связующим, согласно изобретению части пенопласта, по меньшей мере, в одной локальной зоне имеют выборку на всю свою толщину, в которой расположен равный последнему по толщине силовой вкладыш из системы пересекающихся и/или переплетающихся, скрепленных полимерным связующим искусственных нитей, содержащий каналы, соединяющие примыкающие к вкладышу каналы, образованные частями пенопласта и совпадающие с ними поперечной конфигурацией, при этом в каждом канале силового вкладыша имеется, по меньшей мере, один цилиндрический паз, совмещенный своей осью с продольной осью канала и диаметром, превышающим ширину канала, по оси которого расположен штифт, а высокомодульные нити ребер расположены с изгибом между поверхностями паза и штифта, причем в частных случаях выполнения изобретения система пересекающихся и/или переплетающихся искусственных нитей вкладыша выполнена в виде тканого материала, в качестве искусственных нитей силового вкладыша использованы стеклянные или органические или углеродные нити или их комбинация, толщина слоев силового вкладыша находится в диапазоне от 0,2 до 0,35 мм, диаметр паза относится к ширине канала как 2:1, штифт выполнен из композиционного материала на основе ткани из искусственных нитей, в силовом вкладыше расположены элементы крепления и/или выполнены отверстия или люки.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 outer and inner shells with an intermediate layer of foam between them in the form of separate parts, with the formation of a system of channels in which the rib structure is located formed by layers of systems of overlapping high modulus filaments fastened with a cured polymer binder according to the invention, parts of the foam in at least one local they do not have a sample for their entire thickness, in which there is a force liner equal to the last in thickness from a system of intersecting and / or interwoven, man-made filaments bonded with a polymeric binder, containing channels connecting channels adjacent to the liner formed by polystyrene parts and matching with their transverse configuration, at the same time, in each channel of the power insert there is at least one cylindrical groove aligned with its axis with the longitudinal axis of the channel and with a diameter exceeding the channel width along the cat axis The pin is located horn, and the high-modulus threads of the ribs are bent between the surfaces of the groove and the pin, and in particular cases of the invention, the system of intersecting and / or interwoven artificial threads of the liner is made in the form of a woven material, glass or organic or carbon are used as artificial threads of the power liner threads or a combination thereof, the thickness of the layers of the power liner is in the range from 0.2 to 0.35 mm, the diameter of the groove refers to the channel width as 2: 1, the pin is made of a composite This material is based on a fabric made of artificial threads, fastening elements are located in the power insert and / or holes or hatches are made.
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:
- части пенопласта, по меньшей мере, в одной локальной зоне имеют выборку на всю свою толщину, в которой расположен равный последнему по толщине силовой вкладыш из системы пересекающихся и/или переплетающихся, скрепленных полимерным связующим искусственных нитей;- the parts of the foam, at least in one local zone, have a sample for their entire thickness, in which is located equal to the last thickest power liner from a system of intersecting and / or interwoven artificial threads bonded with a polymer binder;
- в силовом вкладыше имеются каналы, соединяющие примыкающие к вкладышу каналы и совпадающие с ними поперечной конфигурацией;- in the power insert there are channels connecting the channels adjacent to the insert and coinciding with them in a transverse configuration;
- в каждом канале силового вкладыша имеется, по меньшей мере, один цилиндрический паз, совмещенный своей осью с продольной осью канала и диаметром, превышающим ширину канала, по оси которого расположен штифт;- in each channel of the power insert there is at least one cylindrical groove aligned with its axis with the longitudinal axis of the channel and with a diameter exceeding the width of the channel along the axis of which the pin is located;
- высокомодульные нити ребер расположены с изгибом между поверхностями паза и штифта.- high-modulus filaments of the ribs are located with a bend between the surfaces of the groove and the pin.
б) признаки, характеризующие изобретение в частных случаях:b) signs characterizing the invention in special cases:
- система пересекающихся и/или переплетающихся искусственных нитей вкладыша выполнена в виде тканого материала;- the system of intersecting and / or interwoven artificial threads of the liner is made in the form of a woven material;
- в качестве искусственных нитей силового вкладыша использованы стеклянные, или органические, или углеродные нити или их комбинация;- glass, or organic, or carbon threads or a combination thereof are used as artificial threads of a power insert;
- толщина слоев силового вкладыша находится в диапазоне от 0,2 до 0,35 мм; - the thickness of the layers of the power liner is in the range from 0.2 to 0.35 mm;
- диаметр паза относится к ширине канала как 2:1;- the diameter of the groove refers to the width of the channel as 2: 1;
- штифт выполнен из композиционного материала на основе ткани из искусственных нитей;- the pin is made of a composite material based on fabric of artificial threads;
- в силовом вкладыше расположены элементы крепления и/или выполнены отверстия или люки.- fastening elements are located in the power insert and / or holes or hatches are made.
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 локальными силовыми зонами повышенной прочности и жесткости, так как расположенный в них силовой вкладыш в силу предварительного изготовления обладает максимально возможными физико-механическими характеристиками для используемого материала. При его изготовлении могут использоваться различные технологические процессы, обеспечивающие получение максимальных свойств, например прессование.The shell, in contrast to the prototype shell, has local power zones of increased strength and rigidity, since the force liner located in them, by virtue of preliminary manufacturing, has the maximum possible physical and mechanical characteristics for the material used. In its manufacture, various technological processes can be used to ensure maximum properties, such as pressing.
Высокая прочность скрепления вкладыша с оболочкой обеспечивается расположением ребер в каналах вкладыша и использованием пазов со штифтами, в которых нити ребер расположены с изгибом, что создает «замковый» эффект скрепления ребра с вкладышем и приводит к повышению прочности и жесткости оболочки при воздействии на нее поверхностных локальных сил. Предварительное изготовление вкладыша повышает надежность конструкции за счет обеспечения стабильных прочностных характеристик оболочки в зоне воздействия локальных нагрузок, а также способствует повышению экономической эффективности за счет использования наиболее оптимальных технологических процессов.High strength bonding of the liner with the shell is provided by the location of the ribs in the channels of the liner and the use of grooves with pins in which the filaments of the ribs are arranged with a bend, which creates a "castle" effect of bonding the ribs with the liner and leads to increased strength and stiffness of the shell when exposed to surface local forces. Preliminary production of the liner increases the reliability of the structure by ensuring stable strength characteristics of the shell in the zone of local loads, and also helps to increase economic efficiency through the use of the most optimal technological processes.
В частном случае исполнения для расширения прочностных, жесткостных и эксплуатационных характеристик оболочки система пересекающихся и/или переплетающихся искусственных нитей вкладыша может быть выполнена в виде тканого материала, в качестве искусственных нитей силового вкладыша могут быть использованы стеклянные, или органические, или углеродные нити или их комбинация, толщина слоев силового вкладыша может находиться в диапазоне от 0,2 до 0,35 мм, диаметр паза может относиться к ширине канала как 2:1, штифт может быть выполнен из композиционного материала на основе ткани из искусственных нитей, в силовом вкладыше могут быть расположены элементы крепления и/или выполнены отверстия или люки.In the particular case of execution, in order to expand the strength, stiffness and operational characteristics of the shell, the system of intersecting and / or interwoven artificial liner threads can be made in the form of a woven material, glass or organic, or carbon, or a combination of them can be used as artificial liner , the thickness of the layers of the power insert can be in the range from 0.2 to 0.35 mm, the diameter of the groove can relate to the channel width as 2: 1, the pin can be made of composite ion based material fabric of synthetic threads, fasteners and / or openings or manholes may be located in the power insert.
Изобретение поясняется описанием конкретного, но не ограничивающего его, примера реализации и прилагаемыми чертежами.The invention is illustrated by a description of a specific, but not limiting, example of implementation and the accompanying drawings.
На фиг.1 представлена заявленная оболочка, на фиг.2 - расположение штифта и нитей ребер в пазе.Figure 1 presents the claimed shell, figure 2 - the location of the pin and the threads of the ribs in the groove.
Оболочка из композиционных материалов 1 содержит наружную 2 и внутреннюю 3 обечайки с отдельными частями пенопласта 4 между ними, разделенные ребрами 5. В выборке частей пенопласта 4 расположен силовой вкладыш 6, в котором имеются каналы 7, для расположения ребер 5. В каналах имеются пазы 8 с расположенными в них штифтами 9, между поверхностями которых с изгибом расположены нити 10 ребер 5.The shell of composite materials 1 contains an outer 2 and an inner 3 shell with separate parts of the foam 4 between them, separated by ribs 5. In the selection of parts of the foam 4 there is a
Экспериментальная проверка подтвердила высокую прочность и надежность предложенной конструкции.Experimental verification confirmed the high strength and reliability of the proposed design.
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014105972/05A RU2560768C1 (en) | 2014-02-18 | 2014-02-18 | Enclosure out of composite materials |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014105972/05A RU2560768C1 (en) | 2014-02-18 | 2014-02-18 | Enclosure out of composite materials |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2560768C1 true RU2560768C1 (en) | 2015-08-20 |
Family
ID=53880832
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014105972/05A RU2560768C1 (en) | 2014-02-18 | 2014-02-18 | Enclosure out of composite materials |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2560768C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU209465U1 (en) * | 2021-09-28 | 2022-03-16 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") | Composite vehicle compartment shell |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3083864A (en) * | 1957-11-26 | 1963-04-02 | Hercules Powder Co Ltd | Filament wound vessels and methods for forming same |
US4284679A (en) * | 1978-11-06 | 1981-08-18 | Lockheed Corporation | Filled resin coated tape |
RU2107215C1 (en) * | 1996-03-26 | 1998-03-20 | Акционерное общество "Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения" | Tube-envelope from composite materials |
RU2287106C2 (en) * | 2004-09-28 | 2006-11-10 | Алексей Вадимович Асеев | Pipe-shell made of composition materials |
RU2350818C2 (en) * | 2007-04-04 | 2009-03-27 | Закрытое акционерное общество "Центр перспективных разработок Открытого акционерного общества "Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения" (ЗАО "Центр перспективных разработок ОАО ЦНИИСМ") | Adaptor in form of mesh shell of revolution of conic shape out of polymer composite material |
RU2008119261A (en) * | 2008-05-15 | 2009-11-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны РФ (RU) | GRID SHELL AS A BODY OF ROTATION FROM COMPOSITE MATERIALS |
-
2014
- 2014-02-18 RU RU2014105972/05A patent/RU2560768C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3083864A (en) * | 1957-11-26 | 1963-04-02 | Hercules Powder Co Ltd | Filament wound vessels and methods for forming same |
US4284679A (en) * | 1978-11-06 | 1981-08-18 | Lockheed Corporation | Filled resin coated tape |
RU2107215C1 (en) * | 1996-03-26 | 1998-03-20 | Акционерное общество "Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения" | Tube-envelope from composite materials |
RU2287106C2 (en) * | 2004-09-28 | 2006-11-10 | Алексей Вадимович Асеев | Pipe-shell made of composition materials |
RU2350818C2 (en) * | 2007-04-04 | 2009-03-27 | Закрытое акционерное общество "Центр перспективных разработок Открытого акционерного общества "Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения" (ЗАО "Центр перспективных разработок ОАО ЦНИИСМ") | Adaptor in form of mesh shell of revolution of conic shape out of polymer composite material |
RU2008119261A (en) * | 2008-05-15 | 2009-11-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны РФ (RU) | GRID SHELL AS A BODY OF ROTATION FROM COMPOSITE MATERIALS |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU209465U1 (en) * | 2021-09-28 | 2022-03-16 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") | Composite vehicle compartment shell |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2011149245A (en) | FIBROUS COMPOSITE MATERIAL AND METHOD FOR ITS MANUFACTURE | |
ES2202274T3 (en) | A METHOD FOR REINFORCING A STRATIFIED MEMBER AS A COATING FOR AN AIRCRAFT. | |
RU2015133470A (en) | REINFORCED CONSTRUCTION DETAIL FROM COMPOSITE MATERIAL | |
RU2017131528A (en) | REINFORCING FIBROUS STRUCTURE FOR PARTS FROM COMPOSITE MATERIAL WITH A LARGE RANGE OF THICKNESS | |
US20090280294A1 (en) | Panel structure and relative process for making it | |
RU2015112393A (en) | HOUSING FROM COMPOSITE MATERIAL FOR AXIAL TURBO MACHINE COMPRESSOR | |
RU2769388C2 (en) | Woven fibrous structure for molding case billet | |
BR112015017494A2 (en) | Method of fabricating a curved honeycomb structure made of composite material | |
RU2560768C1 (en) | Enclosure out of composite materials | |
RU2312790C1 (en) | Method of manufacture of aircraft airframe components from polymer composite materials and mandrel for realization of this method | |
ES2826723T3 (en) | Preform, frame part and manufacturing process of said preform | |
RU2016107713A (en) | METHOD FOR MANUFACTURING COMPOSITE SHAPED PART, COMPOSITE SHAPED PART, MULTILAYER STRUCTURAL ELEMENT AND ROTOR VANE ELEMENT ELEMENT AND WIND POWER INSTALLATION | |
EP3190307B1 (en) | Energy-absorbing member | |
DK3034865T3 (en) | ARRANGEMENT OF PULTRUDED SPELLS | |
US10024301B2 (en) | Textile composite wind turbine blade | |
RU2014118504A (en) | COMPOSITION OF FABRICS, INCLUDING ELASTIC FIBERS | |
RU2015139744A (en) | CONNECTING NODE AND METHOD FOR ITS FORMATION | |
RU201762U1 (en) | SANDWICH ELEMENT | |
ES2785563T3 (en) | Connecting element for a fiber-composite plastic component | |
RU183461U1 (en) | BIAXIAL NET DESIGN FROM COMPOSITE MATERIAL | |
RU2531108C1 (en) | Shell of composite | |
US11192312B2 (en) | Three-dimensional woven preforms for omega stiffeners | |
RU183464U1 (en) | TRIAXIAL NET DESIGN FROM COMPOSITE MATERIAL | |
MX2016014579A (en) | Solid-phase composite structure and related methods. | |
RU2514980C1 (en) | Reinforced shell of laminar composite for inner pressure |