RU2764853C1 - Проводящий слой молниезащитного покрытия для полимерных композитов - Google Patents
Проводящий слой молниезащитного покрытия для полимерных композитов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2764853C1 RU2764853C1 RU2021114888A RU2021114888A RU2764853C1 RU 2764853 C1 RU2764853 C1 RU 2764853C1 RU 2021114888 A RU2021114888 A RU 2021114888A RU 2021114888 A RU2021114888 A RU 2021114888A RU 2764853 C1 RU2764853 C1 RU 2764853C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- conductive layer
- lightning protection
- lightning
- knitted
- polymer composites
- Prior art date
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 8
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 6
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title abstract description 19
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title abstract description 11
- 238000009941 weaving Methods 0.000 claims abstract description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 claims 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 abstract description 16
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 16
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 5
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 2
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009659 non-destructive testing Methods 0.000 description 2
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- QUQFTIVBFKLPCL-UHFFFAOYSA-L copper;2-amino-3-[(2-amino-2-carboxylatoethyl)disulfanyl]propanoate Chemical compound [Cu+2].[O-]C(=O)C(N)CSSCC(N)C([O-])=O QUQFTIVBFKLPCL-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- LQBJWKCYZGMFEV-UHFFFAOYSA-N lead tin Chemical compound [Sn].[Pb] LQBJWKCYZGMFEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 238000004347 surface barrier 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
- B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
- B32B27/12—Layered products comprising a layer of synthetic resin next to a fibrous or filamentary layer
-
- 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
- B32B7/00—Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
- B32B7/02—Physical, chemical or physicochemical properties
- B32B7/025—Electric or magnetic properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
- B64D45/00—Aircraft indicators or protectors not otherwise provided for
- B64D45/02—Lightning protectors; Static dischargers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Knitting Of Fabric (AREA)
- Non-Insulated Conductors (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
Изобретение относится к молниезащитным покрытиям элементов конструкций летательных аппаратов. Проводящий слой молниезащитного покрытия полимерных композитов представляет собой трикотажное полотно, выполненное переплетением производный ластик, которое содержит на обеих сторонах полотна только лицевые петли с удлиненными протяжками. Удлиненная протяжка выполнена в каждом петельном ряду после каждой четной петли. Длина протяжки составляет, по меньшей мере, один петельный шаг. Достигается снижение поверхностной плотности проводящего слоя при одновременном обеспечении оптимальной удельной электропроводности. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 2 ил.
Description
Изобретение относится к области самолетостроения и ветроэнергетики, в частности к молниезащитным покрытиям элементов конструкций из полимерных композиционных материалов и предназначено для токоотвода электрических зарядов молний и предотвращения разрушения композитов.
Из уровня техники известен молниезащитный слой внешней поверхности летательного аппарата, содержащий вязаную сетку, изготовленную из электропроводящей проволоки из материала, электрически совместимого с металлической конструкцией летательного аппарата, к которому он должен быть прикреплен. Вязаная проволочная сетка образует молниезащитный слой и поверхностный барьер для ограничения глубины поражения разрядом молнии (патент US 3755713, B64D 45/02, H05F 3/02, 28.08.1973).
Недостатком известного молниезащитного слоя является то, что, несмотря на свою эластичность сетка используется как электропроводящий слой для соединения с металлоконструкцией самолета лишь в нескольких местах (через крепежные винты) и не является защитным слоем для всей поверхности самолета, что ставит под сомнение надежность ее защиты от удара молнии.
Из уровня техники известна молниезащита с использованием легких электропроводящих покрытий, содержащих медную металлическую сетку (патент US 6432507, МПК В32В 15/08, В32В 3/12, В64С 1/00, B64D 45/02, 13.08.2002). Согласно этому патенту в качестве медной сетки предлагается применить металлотрикотажное полотно с поверхностной плотностью 70-105 г/кв.м и электропроводимостью 220-350 См (симменс). Недостатком этого технического решения является относительно низкая проводимость. Сочетание низкой весовой характеристики и электропроводности может быть реализовано в некоторых металлотрикотажных полотнах кулирных переплетений.
Увеличение количества проволок (проводников) в местах попадания молнии может привести к нежелательному для авиационных конструкций увеличению поверхностной плотности сетки. Поэтому важным для подобных легких покрытий является применить сопутствующие молниеотводу процессы, предотвращающие эффекты разрушения, которые достигаются использованием в сетках медных проволок, покрытых легкоплавкими припоями и пайкой проволочных петель. Под воздействием молнии происходит испарение припоя и распайка петель, что способствует диссипации энергии молнии и релаксации внутренних напряжений. В свою очередь, эти процессы предотвращают чрезмерное разрушение композита в месте привязки молнии.
Из уровня техники известно молниезащитное покрытие, содержащее проводящий слой из металлического трикотажного сетчатого полотна, изготовленного из одиночной тонкой медной проволоки, покрытой легкоплавким припоем (патент UA 64651, МПК- B64D 45/02, B21D 53/92, 15.02.2004) - прототип.
Недостатком данного покрытия является то, что проводящий слой, выполненный кулирным переплетением трикотажного полотна, как-то «ластик» или «кулирная гладь», или «фанг» имеет излишнюю частоту вертикальных столбиков, что увеличивает поверхностную плотность и вес полотна, а следовательно, вес покрытия, не обеспечивая выигрыш в удельной электропроводности.
Задачей заявленного изобретения является усовершенствование структуры трикотажного полотна проводящего слоя.
Технический результат при использовании заявленного изобретения состоит в снижении поверхностной плотности проводящего слоя при одновременном обеспечении оптимальной удельной электропроводности.
Указанный технический результат достигается тем, что в проводящем слое молниезащитного покрытия полимерных композитов, состоящем из металлической трикотажной сетки, изготовленной из одиночной тонкой медной проволоки, покрытой припоем, согласно изобретению, трикотажная сетка изготовлена переплетением производный ластик, при этом в каждом петельном ряду после каждой четной петли выполнена удлиненная протяжка, длина которой составляет, по меньшей мере, один петельный шаг.
Кроме того, одиночная медная проволока имеет диаметр 0,08-0,12 мм.
Изобретение иллюстрируется фотографиями, где
на фиг. 1 изображен проводящий слой молниезащитного покрытия прототипа по пат. UA 64651;
на фиг. 2 изображен заявленный проводящий слой молниезащитного покрытия.
Проводящий слой молниезащитного покрытия, изображенный на фиг. 1, представляет собой трикотажное полотно, выполненное переплетением ластик 1+1. Это переплетение с одинаковой лицевой и изнаночной стороной; в ластичном переплетении чередуются столбики петельных палочек со столбиками петельных дуг, а трикотаж называют двухлицевым. Такой трикотаж имеет высокую поверхностную плотность.
Заявленный проводящий слой молниезащитного покрытия, изображенный на фиг. 2, представляет собой трикотажное полотно, выполненное переплетением производный ластик, которое содержит на обеих сторонах полотна только лицевые петли с удлиненными протяжками, а именно: в каждом петельном ряду после каждой четной петли выполнена удлиненная протяжка, длина которой составляет, по меньшей мере, один петельный шаг. Поверхностная плотность заявленного проводящего слоя снижена на 7-15%, а также снижен расход медной проволоки и, соответственно, вес 1 м2 вязаного трикотажного полотна при обеспечении оптимальной удельной электропроводности и молниестойкости покрытия полимерных композитов.
Примеры исполнения изобретения.
Молниезащитные покрытия с проводящим слоем в виде вязаных сеток из медных проволок диаметром 0,08 мм, 0,10 мм и 0,12 мм были испытаны следующим образом. На образцы вязаных сеток шириной 350 мм в одинаковых условиях был нанесен оловянно-свинцовый припой ПОС-61, которым была произведена пайка сетки в местах соприкосновения прилегающих петель.
Образцы трикотажных полотен содержали первый тип вязаной сетки, изготовленной по прототипу (по пат. UA 64651) переплетением ластик 1+1; образцы второго типа - в соответствии с предложенным изобретением.
Изготовленные образцы вязаных сеток подвергались измерениям поверхностной плотности и удельного электросопротивления.
Удельное поверхностное электросопротивление количественно равняется электросопротивлению квадрата ее поверхности. Величина, обратная этому значению, определяется как удельная поверхностная электропроводность.
Поскольку электропроводность сетки связана с электросопротивлением сетчатого полотна обратно пропорциональной зависимостью, при ее измерений удобно пользоваться величиной среднего удельного кругового поверхностного электросопротивления и доступными приборами миллиомметрами при неразрушающем контроле изготовленного полотна.
Электропроводность сетчатого вязано-паяного полотна определяли методом неразрушающего контроля 4-зондовым методом на специальном приспособлении, в котором на диэлектрическом основании из текстолитового диска расположены токоподводы токовых и потенциальных электродов в виде трех концентрических проводящих (медных) колец вокруг центрального (осевого) токового электрода в виде медного стержня. Текстолитовый диск приспособления укладывается на сетку и своим весом обеспечивает плотный контакт электродов с сеткой. Токоотводы от токовых и потенциальных электродов в приспособлении выведены на цифровой прибор - миллиомметр марки SEW 4338 mo, заводской номер №1922505. Класс точности прибора в режиме измерения сопротивления составляет 0,1.
Как следует из представленной таблицы, использование проводящего слоя молниезащитного покрытия в соответствии с изобретением позволяет снизить поверхностную плотность вязаной сетки. Это достигается как в результате прямого снижения расхода медной проволоки в структуре переплетения производный ластик, так и за счет уменьшения количества применяемого припоя при пайке сетки.
Для определения молниестойкости углепластиковых панелей, покрытых вязано-паяной сеткой, изготовленной согласно изобретению и по прототипу, были изготовлены углепластиковые панели, которые подвергли испытанию разрядом имитированной молнии на сертифицированном разрядном стенде по режиму испытаний зоны 1А самолета. Стендовые испытания показали высокую молниестойкость панелей; молниезащитные покрытия
предотвратили сквозной пробой, а глубина кратера поражения ударом молнии при весьма высокой молниевой нагрузке в 200 кА, характерной для зоны поражения 1А, оказалась невысокой - до 0,25 мм на фронтальной поверхности панелей.
Claims (2)
1. Проводящий слой молниезащитного покрытия полимерных композитов, состоящий из металлической трикотажной сетки, изготовленной из одиночной тонкой медной проволоки, покрытой припоем, отличающийся тем, что трикотажная сетка изготовлена переплетением производный ластик, при этом в каждом петельном ряду после каждой четной петли выполнена удлиненная протяжка, длина которой составляет, по меньшей мере, один петельный шаг.
2. Проводящий слой по п. 1, отличающийся тем, что одиночная медная проволока имеет диаметр 0,08-0,12 мм.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021114888A RU2764853C1 (ru) | 2021-05-26 | 2021-05-26 | Проводящий слой молниезащитного покрытия для полимерных композитов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021114888A RU2764853C1 (ru) | 2021-05-26 | 2021-05-26 | Проводящий слой молниезащитного покрытия для полимерных композитов |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2764853C1 true RU2764853C1 (ru) | 2022-01-21 |
Family
ID=80445275
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021114888A RU2764853C1 (ru) | 2021-05-26 | 2021-05-26 | Проводящий слой молниезащитного покрытия для полимерных композитов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2764853C1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| UA64651C2 (en) * | 2003-10-17 | 2005-09-15 | I M Frantsevych Inst Of Materi | Lightning protection coating |
| RU2263581C2 (ru) * | 2003-12-30 | 2005-11-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Многослойное молниезащитное покрытие |
| RU2565184C1 (ru) * | 2014-07-22 | 2015-10-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Многослойное электропроводящее покрытие на основе термостойкого связующего |
| JP2018183964A (ja) * | 2017-04-27 | 2018-11-22 | 積水ポリマテック株式会社 | 導電層付きニット、歪みセンサおよびウェアラブルセンサ |
| EP3539881A1 (en) * | 2018-03-12 | 2019-09-18 | Subaru Corporation | Composite structure, aircraft, and lightning current guiding method |
-
2021
- 2021-05-26 RU RU2021114888A patent/RU2764853C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| UA64651C2 (en) * | 2003-10-17 | 2005-09-15 | I M Frantsevych Inst Of Materi | Lightning protection coating |
| RU2263581C2 (ru) * | 2003-12-30 | 2005-11-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Многослойное молниезащитное покрытие |
| RU2565184C1 (ru) * | 2014-07-22 | 2015-10-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Многослойное электропроводящее покрытие на основе термостойкого связующего |
| JP2018183964A (ja) * | 2017-04-27 | 2018-11-22 | 積水ポリマテック株式会社 | 導電層付きニット、歪みセンサおよびウェアラブルセンサ |
| EP3539881A1 (en) * | 2018-03-12 | 2019-09-18 | Subaru Corporation | Composite structure, aircraft, and lightning current guiding method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105891254B (zh) | 一种电火花作用下的粉尘层着火敏感性测试装置及方法 | |
| CN104752148B (zh) | 电晕放电组件、离子迁移谱仪、利用电晕放电组件进行电晕放电的方法 | |
| CN103048381B (zh) | 一种纤维复合材料抗雷击损伤性能的测试装置和测试方法 | |
| RU2764853C1 (ru) | Проводящий слой молниезащитного покрытия для полимерных композитов | |
| Sidik et al. | Study on the effectiveness of lightning rod tips in capturing lightning leaders | |
| Vogel et al. | Experimental evaluation of discharge characteristics in inhomogeneous fields under air flow | |
| CN208045939U (zh) | 接闪装置 | |
| Tang et al. | Research on the discharge between high-voltage cable metal sheath and insulation shield | |
| Arabul et al. | Investigation of temperature effects on the ageing of paper-oil insulation under repetitive transient voltages | |
| Taklaja et al. | Electric field distribution in glass and porcelain pin insulators | |
| Lesaint et al. | Positive streamers in short and large gaps in hydrocarbons of various chemical natures | |
| Cho et al. | GEM: Performance and aging tests | |
| Tshubwana et al. | Effects of fulgurites on the earthing system | |
| Seri et al. | Partial discharge inception voltage in cables: influence of type of defect, supply frequency and voltage waveshape | |
| Kida et al. | AC partial discharge characteristic at minute air gap under non-uniform electric field | |
| RU136626U1 (ru) | Кабель электрический силовой | |
| Rahmani et al. | Electrical strength of rod-discontinuous plane air gap under lightning impulse applied voltage using a distributed capacity probe | |
| CN211554073U (zh) | 一种10kV氧化锌避雷器试验用的固定装置 | |
| Rodriguez et al. | Very low frequency (VLF) breakdown of air in non-uniform fields for varying humidity conditions | |
| US20220013927A1 (en) | Connected structure of substrate and carbon nanotube wire | |
| CN217545231U (zh) | 一种离子电晕场驱雷器 | |
| Wang et al. | Scale model test on a novel 400 kV double-circuit composite pylon | |
| CN108318848A (zh) | 一种沉积静电放电电流的校准装置和方法 | |
| CN109167259B (zh) | 一种组装型的接闪器 | |
| CN207664439U (zh) | 一种建筑设备防雷击保护网 |