RU2674205C1 - Конструкция размеростабильной платформы из слоистого полимерного композиционного материала - Google Patents
Конструкция размеростабильной платформы из слоистого полимерного композиционного материала Download PDFInfo
- Publication number
- RU2674205C1 RU2674205C1 RU2018100519A RU2018100519A RU2674205C1 RU 2674205 C1 RU2674205 C1 RU 2674205C1 RU 2018100519 A RU2018100519 A RU 2018100519A RU 2018100519 A RU2018100519 A RU 2018100519A RU 2674205 C1 RU2674205 C1 RU 2674205C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frame
- platform
- dimensionally stable
- polymer composite
- stable platform
- Prior art date
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 14
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 12
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 12
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 6
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 abstract description 3
- 229920005596 polymer binder Polymers 0.000 abstract description 3
- 239000002491 polymer binding agent Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 abstract 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 7
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 5
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 3
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000009432 framing Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 239000002313 adhesive film Substances 0.000 description 1
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 1
- 230000000181 anti-adherent effect Effects 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 description 1
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B33/00—Layered products characterised by particular properties or particular surface features, e.g. particular surface coatings; Layered products designed for particular purposes not covered by another single class
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
Настоящее изобретение относится к размеростабильным несущим конструкциям платформ из слоистых полимерных композиционных материалов и может применяться в высокоточных космических системах, например, в качестве приборных платформ космических аппаратов. Размеростабильная платформа представляет собой трехслойную конструкцию, состоящую из интегральной рамы с приклеенными к ней обшивками, причем в ячейки рамы перед сборкой платформы предварительно устанавливается решетчатый заполнитель. Рама состоит из ребер двутаврового сечения и обрамления в виде швеллера, образующего вместе с ребрами монолитный силовой каркас, выполненный из слоев волокнистого материала, пропитанного полимерным связующим, и имеет заформованные в силовой каркас металлические закладные элементы. Решетчатый заполнитель и обшивки платформы выполнены из листового углепластика. Изделие предлагаемой конструкции отличается повышенной жесткостью платформы, стабильностью и точностью позиционирования узлов крепления, а также прочностью заделки узлов крепления. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Область техники
Изобретение относится к размеростабильным несущим конструкциям из слоистых полимерных композиционных материалов и может применяться в высокоточной космической и наземной технике, например, в качестве опорных платформ телескопов, оптических приборов, антенных устройств, измерительных систем.
Основными качественными и функциональными характеристиками платформы для базирования высокоточных изделий является постоянство геометрических параметров изделия, стабильность взаимного расположения посадочных мест платформы при воздействии эксплуатационных нагрузок.
Уровень техники
Известна интегральная рамная конструкция из слоистого полимерного композиционного материала, состоящая из ребер двутаврового сечения и обрамления в виде швеллера, образующего вместе с ребрами монолитный силовой каркас, выполненный из слоев волокнистого материала, пропитанного полимерным связующим (заявка на изобретение №2016152445 от 28.12.2016 г.). Все элементы конструкции собираются на специальной технологической оснастке в неотвержденном состоянии и формуются одновременно, образовывая монолитную цельноформованную конструкцию, причем при сборке в элементы конструкции устанавливаются закладные металлические элементы. Такая конструкция характеризуется высокой прочностью заделки заформовываемых в изделие закладных элементов, высокой стабильностью их расположения в процессе эксплуатации изделия при воздействии силовых и температурных нагрузок. Недостатком данной конструкции является относительно невысокая цилиндрическая жесткость.
Ближайшим аналогом, выбранным в качестве прототипа, является платформа в виде плоской кольцевой или круговой центрально-симметричной панели содержащая обшивки из слоев волокнистого материала, пропитанного полимерным связующим, сотовый заполнитель между обшивками и узлы крепления в виде отверстий в конструкции, расположенные с равным угловым шагом (патент RU 2312771 С1 от 17.02.2006 г.). Сотовый заполнитель, разделяющий несущие пластины и распределяющий нагрузку между ними, работает на сдвиг и повышает изгибную жесткость системы. Установка металлических вставок в трехслойные сотовые панели производится при помощи клеевого соединения, например в соответствии с патентом RU 2286290 С1 от 16.03.2005 г. в сотовой панели выполняют отверстия определенной глубины под установку вставок, имеющих резьбовые отверстия для ввинчивания винтов крепления приборов к поверхностям панели, и вклеивают вставки в указанные отверстия с использованием пенокомпаунда.
Недостатками данной конструкции являются:
- отсутствие возможности установки узлов крепления по периферии платформы;
- невысокая прочность заделки вклеиваемых в конструкцию платформы металлических крепежных элементов.
Раскрытие изобретения
Задачей изобретения является:
- создание конструкции платформы повышенной жесткости;
- получение возможности заформовки в элементы конструкции платформы металлических деталей, формирующих посадочные поверхности на рабочих поверхностях платформы;
- получение возможности механического закрепления металлических элементов по торцам платформы.
Вышеперечисленные задачи достигаются тем, что в платформе трехслойной конструкции, состоящей из заполнителя с приклеенными к нему обшивками, в качестве заполнителя используется интегральная рамная конструкция, из слоистого полимерного композиционного материала, состоящая из ребер двутаврового сечения и обрамления в виде швеллера, образующего вместе с ребрами монолитный силовой каркас в качестве заполнителя платформы, при этом ячейки рамной конструкции дополнительно заполняются решетчатым заполнителем, выполненным из того же материала. В ребра рамной конструкции предварительно заформовываются металлические закладные элементы. Собранный таким образом пакет закрывается по верхней и нижней поверхностям обшивками изготовленными из того же материала, что и интегральная рамная конструкция, крепление обшивок производится методом клеевого соединения. По торцам пакета возможна установка металлических крепежных элементов закрепляемых механически.
Главными особенностями трехслойной конструкции является то, что она имеет момент инерции поперечного сечения значительно больший, чем однослойная той же массы, вследствие чего увеличивается поперечная жесткость и повышается критическое напряжение общей потери устойчивости. При работе на поперечный изгиб трехслойная конструкция выгодна благодаря более высокому моменту сопротивления по сравнению с однослойной.
Технический результат достигается тем, что заявленная конструкция размеростабильной несущей платформы из слоистого полимерного композиционного материала имеет следующие отличительные признаки:
- в качестве заполнителя используется интегральная рамная конструкция из слоистого полимерного композиционного материала, состоящая из ребер двутаврового сечения и обрамления в виде швеллера;
- ячейки рамной конструкции, являющейся заполнителем, в свою очередь заполнены решетчатым заполнителем изготовленным из того же материала;
- в интегральную рамную конструкцию предварительно заформовываются металлические закладные элементы, формирующие посадочные места.
- на торцевых поверхностях рамной конструкции платформы устанавливаются металлические крепежные элементы.
- перед сборкой конструкции в торцевых поверхностях рамной конструкции и решетчатого заполнителя выполняются дренажные отверстия (перфорация) для выравнивая давления между внутренними полостями платформы и окружающей средой при эксплуатации конструкции, а так же для удаления газообразных продуктов, выделяемых при склеивании (сборке) платформы.
Описание технологии изготовления платформы, значение отдельных параметров будут приведены ниже. Здесь отметим, что заявленный способ изготовления платформы отличается технологической простотой, позволяет получать изделия значительных габаритов за один цикл. Техническим результатом является увеличение поперечной жесткости, момента сопротивления изгибу по сравнению с однослойной конструкцией.
Сущность изобретения
На рисунке фиг. 1 представлена размеростабильная платформа из слоистого полимерного композиционного материала.
Представленная на фиг. 1 размеростабильная платформа состоит из заполнителя, в качестве которого используется интегральная рамная конструкция из слоистого полимерного композиционного материала, состоящая из ребер двутаврового сечения и обрамления в виде швеллера 1, имеющая предварительно заформованные закладные металлические элементы 2, с заполненными решетчатым заполнителем 3 ячейками и закрытая по нижней и верхней плоскостям обшивками 4, крепление которых производится методом клеевого соединения.
На фиг. 2 представлен разрез по А-А со схематичным изображением интегральной рамной конструкции 1, решетчатых заполнителей 3, с выполненной перфорацией, а также верхней и нижней обшивками 4.
На фиг. 3 представлен разрез по Б-Б со схематичным изображением закладных металлических элементов 2 и установленных по торцам металлических крепежных элементов.
Рассмотрим технологию изготовления изделия.
Технологический процесс изготовления размеростабильной платформы из слоистого полимерного композиционного материала включает в себя следующие основные операции:
- приготовление связующего;
- пропитка наполнителя связующим;
- раскрой заготовок препрега;
- подготовка оснастки (очистка, обезжиривание, нанесение антиадгезионной смазки);
- изготовление верхней и нижней обшивок;
- изготовление решетчатого заполнителя;
- изготовление интегральной рамной конструкции (каркаса) с предварительно заформованными закладными металлическими элементами;
- выполнение дренажных отверстий (перфорации) в каркасе и решетчатом заполнителе;
- сборка (склейка) платформы (обшивок, клеевой пленки, решетчатого заполнителя и каркаса);
- склейка (режим отверждения клея) платформы;
- установка на торцах металлических крепежных элементов, механическая обработка платформы, закладных и крепежных металлических элементов;
- термостабилизация платформы;
При изготовлении обшивок раскроенные заготовки препрега послойно собираются на форме в пакет и формуются в автоклаве. После формования проводится обрезка обшивок в размер.
Технология изготовления решетчатого заполнителя аналогична технологии изготовления обшивок. После формования проводится нарезка решетчатого заполнителя на заготовки с последующей клеевой сборкой с определенным шагом ячейки.
Изготовление каркаса (рамы) размеростабильной платформы производится термокомпрессионным методом. Формование пакета композита во взаимно-перпендикулярных плоскостях осуществляется упругой деформацией терморасширяющихся эластичных формующих элементов (оправок), помещенных во внутренних полостях изделия.
После отверждения в печи полимеризации клеевого слоя собранной платформы для снятия внутренних напряжений и стабилизации коэффициента линейного теплового расширения проводится термостабилизация изделия в той же последовательности и по тем же режимам, что и каркаса платформы.
С целью удаления остатков летучих и конденсирующих веществ из композита проводится дегазация изделия.
Claims (4)
1. Конструкция размеростабильной платформы из слоистого полимерного композиционного материала, выполненная в виде трехслойной конструкции, отличающаяся тем, что в качестве заполнителя используется интегральная рамная конструкция из слоистого полимерного композиционного материала, состоящая из ребер двутаврового сечения и обрамления в виде швеллера.
2. Конструкция размеростабильной платформы по п. 1, отличающаяся тем, что ячейки рамной конструкции, являющейся заполнителем, в свою очередь заполнены решетчатым заполнителем, изготовленным из того же материала.
3. Конструкция размеростабильной платформы по п. 1, отличающаяся тем, что закладные металлические элементы, формирующие посадочные места изделия, предварительно заформовываются в рамный заполнитель.
4. Конструкция размеростабильной платформы по п. 1, отличающаяся тем, что по торцам рамной конструкции устанавливаются металлические крепежные элементы.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018100519A RU2674205C1 (ru) | 2018-01-09 | 2018-01-09 | Конструкция размеростабильной платформы из слоистого полимерного композиционного материала |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018100519A RU2674205C1 (ru) | 2018-01-09 | 2018-01-09 | Конструкция размеростабильной платформы из слоистого полимерного композиционного материала |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2674205C1 true RU2674205C1 (ru) | 2018-12-05 |
Family
ID=64603875
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018100519A RU2674205C1 (ru) | 2018-01-09 | 2018-01-09 | Конструкция размеростабильной платформы из слоистого полимерного композиционного материала |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2674205C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2801508C1 (ru) * | 2023-02-07 | 2023-08-09 | Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Способ сборки приборной панели космического аппарата |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6018328A (en) * | 1998-12-17 | 2000-01-25 | Hughes Electronics Corporation | Self-forming rib reflector |
| RU2296675C1 (ru) * | 2005-08-25 | 2007-04-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" | Интегральная рамная конструкция из слоистого полимерного композиционного материала |
| RU2312771C1 (ru) * | 2006-02-17 | 2007-12-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" | Композитная размеростабильная платформа |
| RU86084U1 (ru) * | 2009-06-02 | 2009-08-27 | Игорь Викторович Жилин | Модуль для изготовления рекламных конструкций или их частей |
-
2018
- 2018-01-09 RU RU2018100519A patent/RU2674205C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6018328A (en) * | 1998-12-17 | 2000-01-25 | Hughes Electronics Corporation | Self-forming rib reflector |
| RU2296675C1 (ru) * | 2005-08-25 | 2007-04-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" | Интегральная рамная конструкция из слоистого полимерного композиционного материала |
| RU2312771C1 (ru) * | 2006-02-17 | 2007-12-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" | Композитная размеростабильная платформа |
| RU86084U1 (ru) * | 2009-06-02 | 2009-08-27 | Игорь Викторович Жилин | Модуль для изготовления рекламных конструкций или их частей |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2801508C1 (ru) * | 2023-02-07 | 2023-08-09 | Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Способ сборки приборной панели космического аппарата |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8402715B2 (en) | Building panel in particular for wall covering and method for the production thereof | |
| AU2016265995B2 (en) | Method of forming a structural system for high capacity pull off | |
| US7806367B2 (en) | Integrated multispar torsion box of composite material | |
| US10899103B2 (en) | Isogrid stiffening elements | |
| JPS632720Y2 (ru) | ||
| EP3475068A1 (en) | Manufacture of a wind turbine blade | |
| JP2012501889A (ja) | 補強構造が統合されたサンドイッチパネル及びその製造のための方法 | |
| CA2783109C (en) | Vertical laminate noodle for high capacity pull-off for a composite stringer | |
| CN101351327A (zh) | 具有嵌入的预固化模具的复合结构的制造工艺 | |
| JP5319538B2 (ja) | 翼パネル構造 | |
| EP3134257A1 (en) | Panel made of laminates and method of manufacturing the same | |
| US6245274B1 (en) | Method for making advanced grid-stiffened structures | |
| RU2674205C1 (ru) | Конструкция размеростабильной платформы из слоистого полимерного композиционного материала | |
| US10668705B2 (en) | Joining structural members using foam | |
| RU2360799C2 (ru) | Способ сборки трехслойной панели с опорными узлами | |
| RU96108265A (ru) | Крышка трубопровода и способ ее изготовления | |
| EP2878420B1 (en) | Sandwich panels and method for producing sandwich panels | |
| US20220228552A1 (en) | Wind turbine blade spar structure | |
| EP2814732A1 (en) | Method and mould system for net moulding of a co-cured, integrated structure | |
| RU2322354C1 (ru) | Опорный узел трехслойной панели | |
| JP5921626B2 (ja) | コンクリート打設用の複層型枠、及び、当該複層型枠を用いたコンクリート構造物の製造方法 | |
| US6579404B2 (en) | Method of making precision geometry advanced composite honeycomb material for spacecraft applications and honeycomb material made thereby | |
| RU2664043C2 (ru) | Интегральная рамная конструкция из слоистого полимерного композиционного материала, способ её изготовления и оснастка для осуществления способа | |
| RU2392121C2 (ru) | Способ изготовления композитных панелей с u-образными элементами жесткости | |
| RU208246U1 (ru) | Силовой элемент сотовой панели |