RU2707781C1 - Hybrid composite material for high-pressure shell structures - Google Patents
Hybrid composite material for high-pressure shell structures Download PDFInfo
- Publication number
- RU2707781C1 RU2707781C1 RU2018144874A RU2018144874A RU2707781C1 RU 2707781 C1 RU2707781 C1 RU 2707781C1 RU 2018144874 A RU2018144874 A RU 2018144874A RU 2018144874 A RU2018144874 A RU 2018144874A RU 2707781 C1 RU2707781 C1 RU 2707781C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rusar
- composite material
- kgf
- organo
- hybrid composite
- Prior art date
Links
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
- B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
- B32B5/02—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer
Landscapes
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области полимерных композиционных материалов (ПКМ), в частности к гибридным композиционным материалам для изготовления оболочечных конструкций высокого давления. Изобретение может быть использовано для изготовления изделий ракетно-космической техники, в авиа-, судостроении и вертолетостроении.The invention relates to the field of polymer composite materials (PCM), in particular to hybrid composite materials for the manufacture of shell structures of high pressure. The invention can be used for the manufacture of rocket and space technology products in aircraft, shipbuilding and helicopter industry.
Одним из основных направлений совершенствования оболочечных конструкций, работающих при высоких уровнях внутреннего давления, является увеличение их несущей способности и жесткости.One of the main directions for improving shell structures operating at high levels of internal pressure is to increase their bearing capacity and rigidity.
Наиболее распространенным методом изготовления оболочек является намотка. Суть метода заключается в укладке слоев армирующего материала (AM) на вращающуюся оправку посредством раскладочного устройства, движение которого задается управляющей программой. Метод намотки позволяет ориентировать армирующие волокна в композиционном материале в соответствии с распределением главных напряжений, обеспечивая тем самым высокую надежность эксплуатации изделия при его минимальной массе.The most common method for making shells is winding. The essence of the method is to lay layers of reinforcing material (AM) on a rotating mandrel using a folding device, the movement of which is specified by the control program. The winding method allows you to orient the reinforcing fibers in the composite material in accordance with the distribution of the main stresses, thereby ensuring high reliability of the product with its minimum weight.
Выполнение требований, которые предъявляются к оболочечным конструкциям, определяется свойствами используемого композиционного материала, которые в свою очередь, во многом зависят от характеристик волокнистого наполнителя.The fulfillment of the requirements for shell structures is determined by the properties of the composite material used, which, in turn, largely depends on the characteristics of the fibrous filler.
Выбор волокнистого наполнителя для оболочек обусловлен уровнем основных нагрузок, действующих на изделие, и требованием миминизации его массы. При растягивающем напряжении, возникающем в процессе работы оболочечных конструкций, актуальным является применение ПКМ на основе арамидных волокон (органопластиков), основное преимущество которых перед другими конструкционными материалами - высокое значение прочностных характеристик в сочетании с низкой плотностью.The choice of fibrous filler for the shells is determined by the level of the main loads acting on the product and the requirement of minimizing its mass. With tensile stress arising during the operation of shell structures, it is relevant to use PCM based on aramid fibers (organoplastics), the main advantage of which over other structural materials is the high value of strength characteristics in combination with low density.
Известен органопластик на основе нитей Русар-С [1], характеризующийся наибольшей среди отечественных и зарубежных ПКМ прочностью при растяжении (300 кгс/мм2) и удельной прочностью 2,2 МН⋅м/кг (табл. 1).Known organoplastics based on Rusar-S threads [1], characterized by the highest tensile strength (300 kgf / mm 2 ) among domestic and foreign PCMs and a specific strength of 2.2 MN⋅m / kg (Table 1).
На сегодняшний день, данный органопластик является наиболее перспективным с точки зрения изготовления конструкций, работающих при высоком уровне растягивающих напряжений. Однако помимо прочности композиционный материал должен обладать высоким модулем упругости, что необходимо для сопротивления деформациям, возникающим в процессе нагружения конструкции.To date, this organoplastics is the most promising in terms of the manufacture of structures operating at a high level of tensile stresses. However, in addition to strength, the composite material must have a high modulus of elasticity, which is necessary for resistance to deformations that occur during loading of the structure.
В связи с этим использование композита с Е=11000 кгс/мм2 на основе нитей Русар-С не позволяет обеспечить низкую деформативность обол очечной конструкции в процессе ее нагружения.In this regard, the use of a composite with E = 11000 kgf / mm 2 based on Rusar-S threads does not allow for a low deformability of the shell structure during its loading.
Известен также органопластик на основе нитей Русар-НТ [2, 3], модуль упругости которого превосходит соответствующую характеристику ближайших аналогов и приближается к показателям углепластиков. Однако прочность данного органопластика (240 кгс/мм2) обеспечивает получение оболочек, давление разрушения которых близко к уровню, достигаемому при использовании ПКМ на основе нитей Руслан. Прочностные характеристики прототипа не соответствуют передовым требованиям, предъявляемым к высоконагруженным оболочечным конструкциям.Also known is organoplastics based on Rusar-NT filaments [2, 3], the elastic modulus of which exceeds the corresponding characteristic of the closest analogs and approaches carbon fiber indices. However, the strength of this organoplastics (240 kgf / mm 2 ) provides shells whose fracture pressure is close to the level achieved when using PCM based on Ruslan threads. The strength characteristics of the prototype do not meet the advanced requirements for highly loaded shell structures.
Из патентных публикаций известны гибридные композиты [4] на основе органических волокон Kevlar, Zylon, Spectra, используемых для изготовления изделий с повышенными защитными свойствами от баллистического удара и прокалывания ножом. Однако различия в природе полимера, температуре эксплуатации волокон, адгезионной прочности при их взаимодействии с традиционными связующими (например, Spectra имеет адгезионную прочность на порядок ниже, чем для арамидных волокон) не позволяют использовать такие композиты для изготовления силовых конструкций.Hybrid composites [4] based on Kevlar, Zylon, Spectra organic fibers used for the manufacture of products with enhanced protective properties against ballistic impact and knife piercing are known from patent publications [4]. However, differences in the nature of the polymer, the operating temperature of the fibers, and the adhesive strength when interacting with traditional binders (for example, Spectra has an adhesive strength an order of magnitude lower than for aramid fibers) do not allow the use of such composites for the manufacture of force structures.
Известны гибридные композиты на основе армирующих материалов (AM) различной химической природы [5] - прототип.Known hybrid composites based on reinforcing materials (AM) of various chemical nature [5] - prototype.
Использование гибридных полимерных композиционных материалов, совмещающих два и более типа волокон, является перспективным направлением совершенствования современной техники, поскольку обусловливает возможность создания материалов с заданными свойствами. Однако такие материалы имеют существенный недостаток: опыт испытаний композитов на основе волокон с различной деформативностью (стеклоуглепластиков, органоуглепластиков, боростеклопластиков и бороорганопластиков) показал, что их разрушение при растяжении происходит неодновременно. Это приводит к снижению механических характеристик таких композитов относительно показателей, которые достигаются при использовании армирующих материалов по отдельности. Поэтому использование гибридных ПКМ на основе волокон с различной химической природой не является целесообразным с точки зрения создания высоконагруженных оболочечных конструкций.The use of hybrid polymer composite materials combining two or more types of fibers is a promising direction for improving modern technology, since it makes it possible to create materials with desired properties. However, such materials have a significant drawback: the experience of testing composites based on fibers with different deformability (glass fiber reinforced plastics, organo carbon plastic, borostekloplastikov and boronorganoplastikov) showed that their destruction under tension does not occur simultaneously. This leads to a decrease in the mechanical characteristics of such composites relative to indicators that are achieved when using reinforcing materials separately. Therefore, the use of hybrid PCMs based on fibers with different chemical nature is not advisable from the point of view of creating highly loaded shell structures.
Технической задачей настоящего изобретения является создание композиционного материала с прочностью 240-280 кгс/мм2 и модулем упругости 12000-14000 кгс/мм2 для оболочек, работающих при высоком уровне внутреннего давления.An object of the present invention is to provide a composite material with a strength of 240-280 kgf / mm 2 and an elastic modulus of 12,000-14,000 kgf / mm 2 for shells operating at a high level of internal pressure.
Техническая задача решается за счет использования гибридного композиционного материала (органо-органо-композита), выполненного из арамидных армирующих материалов двух видов, нитей Русар-С с прочностью при растяжении микропластика 580-800 кгс/мм2 и модулем упругости 15500-17000 кгс/мм2 и нитей Русар-НТ с прочностью при растяжении микропластика 550-700 кгс/мм2 и модулем упругости 17000-20000 кгс/мм2 при этом прочность и модуль упругости кольцевых слоев композиционного материала составляет, соответственно 240-280 кгс/мм2 и 12000-14000 кгс/мм2.The technical problem is solved by using a hybrid composite material (organo-organo-composite) made of two types of aramid reinforcing materials, Rusar-S threads with tensile strength of microplastic 580-800 kgf / mm 2 and elastic modulus 15500-17000 kgf / mm 2 and Rusar-NT threads with tensile strength of microplastic 550-700 kgf / mm 2 and an elastic modulus of 17,000-20000 kgf / mm 2, while the strength and elastic modulus of the annular layers of the composite material are, respectively, 240-280 kgf / mm 2 and 12000 -14000 kgf / mm 2 .
AM Русар-С и Русар-НТ имеют близкие деформативные характеристики, вследствие чего их разрушение в гибридном композиционном материале происходит одновременно. Это подтверждается тем, что диаграммы растяжения кольцевых образцов разработанного органо-органо-композита линейны. Следовательно, его механическое поведение при растяжении соответствует принципу аддитивности, т.е. представлениям о пропорциональном вкладе каждого компонента в механические характеристики ПКМ. Рекордные прочностные характеристики материала Русар-С и высокие упругие показатели волокна Русар-НТ позволяют получать гибридный композит, превосходящий все отечественные и зарубежные аналоги по сочетанию механических характеристик. Следует отметить, что используемые для разработанного органо-органо-композита AM имеют не только близкие значения относительного удлинения, но и обладают одной химической природой, что препятствует накоплению дополнительных напряжений в ПКМ в процессе его изготовления и эксплуатации.AM Rusar-S and Rusar-NT have similar deformation characteristics, as a result of which their destruction in the hybrid composite material occurs simultaneously. This is confirmed by the fact that the tensile diagrams of the ring samples of the developed organo-organo-composite are linear. Therefore, its mechanical behavior under tension corresponds to the principle of additivity, i.e. ideas about the proportional contribution of each component to the mechanical characteristics of PCM. The record strength characteristics of the Rusar-S material and the high elastic characteristics of the Rusar-NT fiber make it possible to obtain a hybrid composite that surpasses all domestic and foreign analogues in a combination of mechanical characteristics. It should be noted that the AMs used for the developed organo-organo-composite have not only close elongation values, but also have one chemical nature, which prevents the accumulation of additional stresses in the PCM during its manufacture and operation.
Изобретение иллюстрируется диаграммой растяжения кольцевых образцов гибридного композиционного материалы (фиг. 1) и возможными вариантами армирования органо-органо-композита армирования на основе волокон Русар-С и Русар-НТ, а именно:The invention is illustrated by the tensile diagram of the ring samples of the hybrid composite materials (Fig. 1) and possible options for reinforcing the organo-organo-composite reinforcement based on Rusar-S and Rusar-NT fibers, namely:
на фиг. 2 показана схема армирования двухслойного органо-органо-композита, в котором внутренний и внешний слой армируется арамидными нитями разных видов;in FIG. 2 shows a reinforcement scheme of a two-layer organo-organo-composite, in which the inner and outer layer is reinforced with aramid yarns of different types;
на фиг. 3 - схема армирования многослойного органо-органо- композита с чередующимися по толщине слоями, каждый из которых армирован одним видом арамидных нитей арамидных нитей;in FIG. 3 is a diagram of reinforcing a multilayer organo-organo-composite with alternating layers of thickness, each of which is reinforced with one type of aramid yarn aramid yarn;
на фиг. 4 - органо-органо-композит с равномерно распределенными по структуре арамидными нитями двух видов.in FIG. 4 - organo-organo-composite with two types of aramid threads evenly distributed over the structure.
Техническим результатом изобретения является получение гибридного композита с механическими характеристиками, превосходящими все отечественные и зарубежные аналоги по сочетанию механических характеристик.The technical result of the invention is to obtain a hybrid composite with mechanical characteristics superior to all domestic and foreign analogues in a combination of mechanical characteristics.
В качестве армирующих материалов для получения гибридного композита кроме нитей Русар-С и Русар-НТ могут быть использованы и другие арамидные нити (Кевлар, Терлон, Армос, Руслан и др.), а также жгуты и ткани на их основе. В качестве методов получения гибридного композита на основе нитей Русар-С и Русар-НТ используют намотку, вакуумную инфузию, RTM (Resin Transfer Moulding) или прессование.In addition to the Rusar-S and Rusar-NT yarns, other aramid yarns (Kevlar, Terlon, Armos, Ruslan, etc.), as well as bundles and fabrics based on them, can be used as reinforcing materials for the production of a hybrid composite. As methods for producing a hybrid composite based on Rusar-S and Rusar-NT filaments, winding, vacuum infusion, RTM (Resin Transfer Molding) or pressing are used.
Ниже приведены конкретные примеры реализации изобретения.The following are specific examples of the invention.
Пример 1Example 1
На основе разработанного гибридного композиционного материала - органо-органо-композита, в состав которого входят два вида арамидных нитей, изготовлена оболочка с толщиной стенки 3 мм.Based on the developed hybrid composite material - an organo-organo-composite, which includes two types of aramid threads, a shell with a wall thickness of 3 mm is made.
В качестве исходных материалов для формования органо-органо-композита оболочки использовались жгуты Русар-С и Русар-НТ, а также эпоксидное связующее.Rusar-S and Rusar-NT strands, as well as an epoxy binder, were used as starting materials for forming the organo-organo-composite shell.
Намотка композитной оболочки осуществлялась путем укладки на оправку пакета слоев толщиной 1,5 мм на основе жгутов Русар-С с последующей укладкой второго пакета слоев аналогичной толщины, сформированного из жгутов Русар-НТ. Полученный композиционный материал представлял собой двухслойный органо-органо-композит с прочностью кольцевых слоев 244 кгс/мм2 и модулем упругости 12400 кгс/мм2, в котором внутренний слой армирован нитями Русар-С, а наружный слой - нитями Русар-НТ.The composite shell was winded by laying on a mandrel a packet of layers 1.5 mm thick based on Rusar-S bundles, followed by laying a second packet of layers of a similar thickness formed from Rusar-NT bundles. The resulting composite material was a two-layer organo-organo-composite with an annular layer strength of 244 kgf / mm 2 and an elastic modulus of 12,400 kgf / mm 2 , in which the inner layer was reinforced with Rusar-S threads and the outer layer with Rusar-NT threads.
Пример 2Example 2
На основе разработанного гибридного композиционного материала - органо-органо-композита, в состав которого входят два вида арамидных нитей, изготовлена оболочка с толщиной стенки 3 мм.Based on the developed hybrid composite material - an organo-organo-composite, which consists of two types of aramid threads, a shell with a wall thickness of 3 mm is made.
В качестве исходных материалов для формования органо-органо-композита оболочки использовались жгуты Русар-С и Русар-НТ, а также эпоксидное связующее.Rusar-S and Rusar-NT strands, as well as an epoxy binder, were used as starting materials for forming the organo-organo-composite shell.
Намотка композитной оболочки осуществлялась путем укладки на оправку пакета слоев толщиной 2,5 мм на основе жгутов Русар-С с последующей укладкой второго пакета слоев толщиной 0,5 мм, сформированного из жгутов Русар-НТ. Полученный композиционный материал представлял собой двухслойный органо-органо-композит с прочностью кольцевых слоев 280 кгс/мм2 и модулем упругости 12000 кгс/мм2, в котором внутренний слой армирован нитями Русар-С, а наружный слой - нитями Русар-НТ.The composite shell was winded by laying on a mandrel a package of layers 2.5 mm thick based on Rusar-S bundles with subsequent laying of a second package of layers 0.5 mm thick formed from Rusar-NT bundles. The resulting composite material was a two-layer organo-organo-composite with an annular layer strength of 280 kgf / mm 2 and an elastic modulus of 12,000 kgf / mm 2 , in which the inner layer was reinforced with Rusar-S threads and the outer layer with Rusar-NT threads.
Пример 3Example 3
На основе разработанного гибридного композиционного материала - органо-органо-композита, в состав которого входят два вида арамидных нитей, изготовлена оболочка с толщиной стенки 3 мм.Based on the developed hybrid composite material - an organo-organo-composite, which consists of two types of aramid threads, a shell with a wall thickness of 3 mm is made.
В качестве исходных материалов для формования органо-органо-композита оболочки использовались жгуты Русар-С и Русар-НТ, а также эпоксидное связующее.Rusar-S and Rusar-NT strands, as well as an epoxy binder, were used as starting materials for forming the organo-organo-composite shell.
Намотка композитной оболочки осуществлялась путем укладки на оправку пакета слоев толщиной 0,5 мм на основе жгутов Русар-С с последующей укладкой второго пакета слоев толщиной 2,5 мм, сформированного из жгутов Русар-НТ. Полученный композиционный материал представлял собой двухслойный органо-органо-композит с прочностью кольцевых слоев 240 кгс/мм2 и модулем упругости 14000 кгс/мм2, в котором внутренний слой армирован нитями Русар-С, а наружный слой - нитями Русар-НТ.The composite shell was winded by laying on a mandrel a package of layers 0.5 mm thick based on Rusar-S bundles, followed by laying a second package of layers 2.5 mm thick formed from Rusar-NT bundles. The resulting composite material was a two-layer organo-organo-composite with the strength of the annular layers of 240 kgf / mm 2 and an elastic modulus of 14,000 kgf / mm 2 , in which the inner layer was reinforced with Rusar-S threads and the outer layer with Rusar-NT threads.
Пример 4Example 4
На основе разработанного гибридного композиционного материала - органо-органо-композита, в состав которого входят два вида арамидных нитей, изготовлена оболочка с толщиной стенки 3 мм.Based on the developed hybrid composite material - an organo-organo-composite, which consists of two types of aramid threads, a shell with a wall thickness of 3 mm is made.
В качестве исходных материалов для формования органо-органо-композита оболочки использовались жгуты Русар-С и Русар-НТ, а также эпоксидное связующее.Rusar-S and Rusar-NT strands, as well as an epoxy binder, were used as starting materials for forming the organo-organo-composite shell.
Намотка композитной оболочки осуществлялась путем укладки на оправку пакета слоев толщиной 1,5 мм на основе жгутов Русар-НТ с последующей укладкой второго пакета слоев толщиной 1,5 мм, сформированного из жгутов Русар-С. Полученный композиционный материал представлял собой двухслойный органо-органо-композит с прочностью кольцевых слоев 265 кгс/мм2 и модулем упругости 12300 кгс/мм2, в котором внутренний слой армирован нитями Русар-НТ, а наружный слой - нитями Русар-С.The composite shell was winded by laying on a mandrel a package of layers 1.5 mm thick based on Rusar-NT bundles, followed by laying a second package of layers 1.5 mm thick formed from Rusar-S bundles. The resulting composite material was a two-layer organo-organo-composite with the strength of the annular layers of 265 kgf / mm 2 and an elastic modulus of 12300 kgf / mm 2 , in which the inner layer was reinforced with Rusar-NT threads and the outer layer with Rusar-S threads.
Пример 5Example 5
На основе разработанного гибридного композиционного материала - органо-органо-композита, в состав которого входят два вида арамидных нитей, изготовлена оболочка с толщиной стенки 2 мм.Based on the developed hybrid composite material - an organo-organo-composite, which consists of two types of aramid threads, a shell with a wall thickness of 2 mm is made.
В качестве исходных материалов для формования органо-органо-композита оболочки использовались жгуты Русар-С и Русар-НТ, а также эпоксидное связующее.Rusar-S and Rusar-NT strands, as well as an epoxy binder, were used as starting materials for forming the organo-organo-composite shell.
Намотка композитной оболочки осуществлялась путем поочередной укладки на оправку слоев на основе жгутов Русар-С и жгутов Русар-НТ. Полученный композиционный материал представлял собой многослойный органо-органо-композит с прочностью кольцевых слоев 252 кгс/мм2 и модулем упругости 12600 кгс/мм2, состоящий их чередующихся по толщине слоев на основе жгутов Русар-С и Русар-НТ. Объемное содержание волокон в ПКМ составило 75%.The winding of the composite shell was carried out by alternately laying layers on the mandrel based on Rusar-S bundles and Rusar-NT bundles. The resulting composite material was a multilayer organo-organo-composite with an annular layer strength of 252 kgf / mm 2 and an elastic modulus of 12,600 kgf / mm 2 , consisting of layers alternating in thickness based on Rusar-S and Rusar-NT bundles. The volume content of fibers in the PCM was 75%.
Пример 6Example 6
На основе разработанного гибридного композиционного материала - органо-органо-композита, в состав которого входят два вида арамидных нитей, изготовлена оболочка с толщиной стенки 13 мм.Based on the developed hybrid composite material - an organo-organo-composite, which consists of two types of aramid threads, a shell with a wall thickness of 13 mm is made.
В качестве исходных материалов для формования органо-органо-композита оболочки использовались комплексные нити Русар-С и Русар-НТ, а также эпоксидное связующее.Complex materials Rusar-S and Rusar-NT, as well as an epoxy binder, were used as starting materials for forming the organo-organo-composite shell.
Намотка композитной оболочки осуществлялась путем укладки на оправку армирующей ленты, сформированной из 50 нитей Русар-С и 50 нитей Русар-НТ. Полученный композиционный материал представлял собой органо-органо-композит с равномерно распределенными по его структуре нитями Русар-С и Русар-НТ в соотношении 50/50. Прочность кольцевых слоев намотанного ПКМ составила 261 кгс/мм2, модуль упругости - 13500 кгс/мм2.The winding of the composite shell was carried out by laying on a mandrel a reinforcing tape formed of 50 Rusar-S threads and 50 Rusar-NT threads. The resulting composite material was an organo-organo-composite with Rusar-S and Rusar-NT threads uniformly distributed over its structure in a ratio of 50/50. The strength of the annular layers of wound PCM was 261 kgf / mm 2 , the modulus of elasticity was 13,500 kgf / mm 2 .
Пример 7Example 7
На основе разработанного гибридного композиционного материала - органо-органо-композита, в состав которого входят два вида арамидных нитей, изготовлена оболочка с толщиной стенки 12 мм.Based on the developed hybrid composite material - an organo-organo-composite, which includes two types of aramid threads, a shell with a wall thickness of 12 mm is made.
В качестве исходных материалов для формования органо-органо-композита оболочки использовались жгуты Русар-С и Русар-НТ, а также полиэфирное связующее.Rusar-S and Rusar-NT strands, as well as a polyester binder, were used as starting materials for forming the organo-organo-composite shell.
Намотка композитной оболочки осуществлялась путем укладки на оправку пакета слоев толщиной 9,6 мм на основе жгутов Русар-С с последующей укладкой второго пакета слоев толщиной 2,4 мм, сформированного из жгутов Русар-НТ. Полученный композиционный материал представлял собой двухслойный органо-органо-композит с соотношением материалов Русар-С и Русар-НТ - 80/20. Объемное содержание волокон в ПКМ составило 65%. Прочность кольцевых слоев намотанного ПКМ составила 248 кгс/мм2, модуль упругости - 11300 кгс/мм2.The composite shell was winded by laying on a mandrel a package of layers 9.6 mm thick based on Rusar-S bundles, followed by laying a second package of layers 2.4 mm thick formed from Rusar-NT bundles. The resulting composite material was a two-layer organo-organo-composite with a ratio of materials Rusar-S and Rusar-NT - 80/20. The volumetric fiber content in PCM was 65%. The strength of the annular layers of wound PCM was 248 kgf / mm 2 , the modulus of elasticity was 11300 kgf / mm 2 .
Пример 8Example 8
На основе разработанного гибридного композиционного материала - органо-органо-композита, в состав которого входят два вида арамидных нитей, изготовлена оболочка с толщиной стенки 12 мм.Based on the developed hybrid composite material - an organo-organo-composite, which includes two types of aramid threads, a shell with a wall thickness of 12 mm is made.
В качестве исходных материалов для формования органо-органо-композита оболочки использовались жгуты Русар-С и Русар-НТ, а также фенолформальдегидное связующее.Rusar-S and Rusar-NT strands, as well as a phenol-formaldehyde binder, were used as starting materials for forming the organo-organo-composite shell.
Намотка композитной оболочки осуществлялась путем укладки на оправку пакета слоев толщиной 2,4 мм на основе жгутов Русар-С с последующей укладкой второго пакета слоев толщиной 9,6 мм, сформированного из жгутов Русар-НТ. Полученный композиционный материал представлял собой двухслойный органо-органо-композит с соотношением армирующих материалов Русар-С и Русар-НТ - 20/80. Объемное содержание волокон в ПКМ составило 80%. Прочность кольцевых слоев намотанного ПКМ составила 240 кгс/мм2, модуль упругости - 14000 кгс/мм2.The composite shell was winded by laying on a mandrel a package of layers 2.4 mm thick based on Rusar-S bundles, followed by laying the second package of layers 9.6 mm thick, formed from Rusar-NT bundles. The resulting composite material was a two-layer organo-organo-composite with a ratio of reinforcing materials Rusar-S and Rusar-NT - 20/80. The volumetric fiber content in PCM was 80%. The strength of the annular layers of wound PCM was 240 kgf / mm 2 , the modulus of elasticity was 14,000 kgf / mm 2 .
Пример 9Example 9
На основе разработанного гибридного композиционного материала - органо-органо-композита, в состав которого входят два вида арамидных нитей, изготовлена оболочка с толщиной стенки 6 мм.Based on the developed hybrid composite material - an organo-organo-composite, which consists of two types of aramid threads, a shell with a wall thickness of 6 mm is made.
В качестве исходных материалов для формования органо-органо-композита оболочки использовались пропитанные эпоксидным связующим ткани на основе нитей Русар-С и Русар-НТ (препреги).As the starting materials for forming the organo-organo-composite shell, epoxy-binder-based fabrics based on Rusar-S and Rusar-NT threads (prepregs) were used.
Намотка композитной оболочки осуществлялась путем укладки на оправку пропитанной связующим ткани на основе нитей Русар-С с последующей укладкой препрега из армирующего материала Русар-НТ. Полученный композиционный материал представлял собой двухслойный органо-органо-композит с прочностью кольцевых слоев 268 кгс/мм2 и модулем упругости 12400 кгс/мм2.The composite shell was winded by laying on a mandrel impregnated with a binder fabric based on Rusar-S threads followed by laying a prepreg of Rusar-NT reinforcing material. The resulting composite material was a two-layer organo-organo-composite with the strength of the annular layers of 268 kgf / mm 2 and an elastic modulus of 12400 kgf / mm 2 .
Пример 10Example 10
На основе разработанного гибридного композиционного материала - органо-органо-композита, в состав которого входят два вида арамидных нитей, методом вакуумной инфузии изготовлена квазиизотропная пластина толщиной 2 мм. В качестве исходных материалов для формования органо-органо-композита использовались равнопрочные ткани полотняного переплетения на основе нитей Русар-С, Русар-НТ и эпоксидное связующее. Слои армирующих материалов были уложены в соответствии со схемой, приведенной в таблице 2.Based on the developed hybrid composite material - an organo-organo-composite, which consists of two types of aramid filaments, a
Полученная пластина представляла собой многослойный органо-органо-композит с чередующимися по толщине слоями, каждый из которых армирован одним видом арамидных нитей.The resulting plate was a multi-layer organo-organo-composite with alternating layers of thickness, each of which is reinforced with one type of aramid filaments.
Пример 11Example 11
На основе разработанного гибридного композиционного материала - органо-органо-композита, в состав которого входят два вида арамидных нитей, методом RTM изготовлена ортотропная пластина толщиной 1 мм. В качестве исходных материалов для формования органо-органо-композита использовались равнопрочные ткани саржевого переплетения на основе нитей Русар-С, Русар-НТ и эпоксидное связующее. Слои армирующих материалов были уложены в соответствии со схемой, приведенной в таблице 2.Based on the developed hybrid composite material - an organo-organo-composite, which consists of two types of aramid filaments, an orthotropic plate 1 mm thick is made by the RTM method. Equal strength twill weave fabrics based on Rusar-S, Rusar-NT threads and an epoxy binder were used as starting materials for forming the organo-organo-composite. Layers of reinforcing materials were laid in accordance with the scheme shown in table 2.
Полученная пластина представляла собой многослойный органо-органо-композит с чередующимися по толщине слоями, каждый из которых армирован одним видом арамидных нитей.The resulting plate was a multi-layer organo-organo-composite with alternating layers of thickness, each of which is reinforced with one type of aramid filaments.
Пример 12Example 12
На основе разработанного гибридного композиционного материала - органо-органо-композита, в состав которого входят два вида арамидных нитей, прессованием изготовлена ортотропная пластина толщиной 1 мм. В качестве исходных материалов для формования органо-органо-композита использовались равнопрочные ткани саржевого переплетения на основе нитей Русар-С, Русар-НТ и эпоксидное связующее. Слои армирующих материалов были уложены в соответствии со схемой, приведенной в таблице 2.Based on the developed hybrid composite material - an organo-organo-composite, which consists of two types of aramid threads, an orthotropic plate 1 mm thick is made by pressing. Equal strength twill weave fabrics based on Rusar-S, Rusar-NT threads and an epoxy binder were used as starting materials for forming the organo-organo-composite. Layers of reinforcing materials were laid in accordance with the scheme shown in table 2.
Полученная пластина представляла собой многослойный органо-органо-композит с чередующимися по толщине слоями, каждый из которых армирован одним видом арамидных нитей.The resulting plate was a multi-layer organo-organo-composite with alternating layers of thickness, each of which is reinforced with one type of aramid filaments.
Источники информацииInformation sources
1. В.В. Соколов, С.А. Гусев, И.В. Тихонов, В.М. Щетинин «Исследование закономерностей формирования композиционного материала на основе арамидного волокна Русар-С для оболочечных конструкций ракетно-космической техники». Том 5 (под ред. И.Г. Ассовского, А.А. Берлина, Г.К. Коротаева - М.: ТОРУС ПРЕСС. 2016 - 336 с.)1. V.V. Sokolov, S.A. Gusev, I.V. Tikhonov, V.M. Shchetinin “Study of the laws of formation of composite material based on Rusar-S aramid fiber for shell structures of rocket and space technology”. Volume 5 (edited by I.G. Assovsky, A.A. Berlin, G.K. Korotaev - M .: TORUS PRESS. 2016 - 336 p.)
2. В.В. Соколов, С.А. Гусев, А.П. Соколова, И.В. Тихонов, В.М. Щетинин, Т.Е. Черных, А.Ю. Кутюрин. Свойства перспективного арамидного волокна Русар-НТ и эксплуатационные характеристики органопластика на его основе // V международная конференция-школа по химической технологии XT 16. Волгоград 16 - 20 мая 2016 г. - Т. 1. - С. 571-573.2. V.V. Sokolov, S.A. Gusev, A.P. Sokolova, I.V. Tikhonov, V.M. Schetinin, T.E. Chernykh, A.Yu. Kutyurin. Properties of promising aramid fiber Rusar-NT and performance characteristics of organoplastics based on it // V international conference-school on chemical technology XT 16. Volgograd May 16 - 20, 2016 - T. 1. - P. 571-573.
3. Г.Ф. Железина, С.И. Войнов, Т.Е. Черных, К.Ю. Черных «Новые арамидные волокна Русар НТ для армирования конструкционных органопластиков», Вопросы материаловедения, 2015, №1(81).3. G.F. Zhelezina, S.I. Voinov, T.E. Chernykh, K.Yu. Chernykh “New aramid fibers of Rusar NT for reinforcing structural organoplastics”, Issues of Materials Science, 2015, No. 1 (81).
4. Пат. RU 2217682 (2003 г.), 2225583 (2004 г.), WO 93/20400 (Дюпон).4. Pat. RU 2217682 (2003), 2225583 (2004), WO 93/20400 (Dupont).
5. Куперман A.M.,Турусов Р.А., Горенберг А.Я. «Исследование упруго-прочностных характеристик гибридных и градиентных полимерных композиционных материалов (ГПКМ). Механика композиционных материалов и конструкций, 2008 г., Том 14, №4.5. Kuperman A.M., Turusov R.A., Gorenberg A.Ya. “Study of the elastic-strength characteristics of hybrid and gradient polymer composite materials (GPCM). Mechanics of Composite Materials and Structures, 2008, Volume 14, No. 4.
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018144874A RU2707781C1 (en) | 2018-12-18 | 2018-12-18 | Hybrid composite material for high-pressure shell structures |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018144874A RU2707781C1 (en) | 2018-12-18 | 2018-12-18 | Hybrid composite material for high-pressure shell structures |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2707781C1 true RU2707781C1 (en) | 2019-11-29 |
Family
ID=68836294
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018144874A RU2707781C1 (en) | 2018-12-18 | 2018-12-18 | Hybrid composite material for high-pressure shell structures |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2707781C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2784939C1 (en) * | 2022-06-15 | 2022-12-01 | Публичное акционерное общество "Машиностроительный завод имени М.И. Калинина, г. Екатеринбург" | Method for producing a high-temperature composite material |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2000018573A1 (en) * | 1998-09-29 | 2000-04-06 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Hybrid protective composite |
WO2000037876A1 (en) * | 1998-12-21 | 2000-06-29 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Hybrid protective composite |
RU2168567C1 (en) * | 2000-01-19 | 2001-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Термостойкий текстиль" | Method of manufacturing threads based on aromatic copolyamides |
RU2008139340A (en) * | 2008-10-02 | 2010-04-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации (RU) | ORGANOPLASTIC |
RU2434748C2 (en) * | 2009-12-22 | 2011-11-27 | Закрытое Акционерное Общество "Центр перспективных разработок ОАО ЦНИИСМ" | Tubular shell from composite material |
RU2437053C1 (en) * | 2010-09-15 | 2011-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма "ТЕХИНКОМ" | Ballistic protection armoured panel |
-
2018
- 2018-12-18 RU RU2018144874A patent/RU2707781C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2000018573A1 (en) * | 1998-09-29 | 2000-04-06 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Hybrid protective composite |
WO2000037876A1 (en) * | 1998-12-21 | 2000-06-29 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Hybrid protective composite |
RU2168567C1 (en) * | 2000-01-19 | 2001-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Термостойкий текстиль" | Method of manufacturing threads based on aromatic copolyamides |
RU2008139340A (en) * | 2008-10-02 | 2010-04-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации (RU) | ORGANOPLASTIC |
RU2434748C2 (en) * | 2009-12-22 | 2011-11-27 | Закрытое Акционерное Общество "Центр перспективных разработок ОАО ЦНИИСМ" | Tubular shell from composite material |
RU2437053C1 (en) * | 2010-09-15 | 2011-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма "ТЕХИНКОМ" | Ballistic protection armoured panel |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2800151C1 (en) * | 2022-05-25 | 2023-07-19 | Акционерное общество "Центр высокопрочных материалов "Армированные композиты" (АО ЦВМ "Армокон") | Organic plastic and method for its manufacturing |
RU2800151C9 (en) * | 2022-05-25 | 2023-09-08 | Акционерное общество "Центр высокопрочных материалов "Армированные композиты" (АО ЦВМ "Армоком") | Organic plastic and method for its manufacturing |
RU2784939C1 (en) * | 2022-06-15 | 2022-12-01 | Публичное акционерное общество "Машиностроительный завод имени М.И. Калинина, г. Екатеринбург" | Method for producing a high-temperature composite material |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Peters | Composite filament winding | |
CA2467135C (en) | Composite material with improved damping characteristics and method of making same | |
CN100556673C (en) | Be used to make up prepreg and the manufacture method and the purposes of composite lay-up | |
US20040067364A1 (en) | Carbon nanofiber-dispersed resin fiber-reinforced composite material | |
CN108202511B (en) | A kind of composite material preparing battery tray, battery tray and preparation method thereof | |
KR102204244B1 (en) | Fabric for fiber reinforced plastic and manufacturing method thereof using the same | |
CA2836017A1 (en) | Multilayered fabric, its use including processes for production of composites | |
CN108533945A (en) | Pressure pan | |
CN105408079B (en) | The technique and the fan blade from its formation for producing thermoplastic fibre compound | |
CN106795665A (en) | For the woven textiles of the mixing of composite enhancer | |
KR101659591B1 (en) | Method for manufacturing hybrid ceramic fiber reinforced composite material and hybrid ceramic fiber reinforced composite material manufactured thereby | |
KR960000558B1 (en) | Oriented prepreg and carbon fiber reinforced composite | |
US11890822B2 (en) | Component of revolution made of composite material having improved resistance to delamination | |
Dauda et al. | Characterising mechanical properties of braided and woven textile composite beams | |
RU2707781C1 (en) | Hybrid composite material for high-pressure shell structures | |
Zachariah et al. | Experimental analysis of the effect of the woven aramid fabric on the strain to failure behavior of plain weaved carbon/aramid hybrid laminates | |
EP0475412A2 (en) | Carbon fiber-reinforced plastic pipe-shaped article and process for producing the same | |
CN110741113A (en) | Woven 3D fiber reinforced structure and method of making same | |
JP7382757B2 (en) | Preform, fiber-reinforced resin composite material, and method for producing fiber-reinforced resin composite material | |
US20190047248A1 (en) | Zero-CTE Quasi-Isotropic Composite Laminates With Increased Fiber Volume Percentage | |
US11873590B1 (en) | Carbon fiber—carbon nanotube tow hybrid reinforcement with enhanced toughness | |
KR101594655B1 (en) | Method for preparing still wire and continuous fiber reinforced composite | |
US9834649B1 (en) | Shaped fiber composites | |
Bunea et al. | Bending and compressive properties of fabric reinforced composites | |
DK2563571T3 (en) | PROCEDURE FOR PREPARING A COMPOSITION, COMPOSITIONING, USING THE RING IN A SEALER AND SEALER |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201219 |