RU52859U1 - Трос для подвески аэростатов - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к элементам конструкции тросов, предназначенных для подвески аэростатов. Трос, состоящий из кевларовых нитей, отличающийся тем, что все его жилы конструктивно выполнены из токопроводящих нитей фуллероидного строения.

Description

Полезная модель относится к элементам конструкции тросов, предназначенных для подвески аэростатов.

Известно использование тросов в аэрокосмических целях, в частности, от последней ступени ракеты-носителя "Дельта-2" отводились полезные грузы на тросах длиной 20 км, выпускаемых с помощью катушек. Канадские эксперименты "OEDIPUS-A" и "OEDIPUS-C" с тросами длиной 1 км проведены в 1989 и 1995 гг. В мае 1996 г. состоялся запуск двух американских аппаратов морской разведки с тросом длиной 4 км (эксперимент "TIPS"). Во время первого запуска в 1992 г., космический аппарат «TSS» буксировался "Space Shuttle" с помощью троса из кевлар диаметром 2,4 мм и длиной 20 км.

Кевлар - это пара-арамидное синтетическое волокно, имеющее небольшой вес и большую стойкость к различным воздействиям. По данным, которые предоставляют разработчики, волокна кевлар при равном весе в пять раз прочнее стали.

Так как кевлар не токопроводящий материал, то основная проблема заключается в создании троса с электропроводными свойствами.

Как известно, одним из самых прочных и токопроводящих материалов в настоящее время является фуллереновая нанотрубка, имеющая удельную прочность в 100 раз выше, чем у лучших легированных сталей и на порядок превосходящая по прочности полимерные волокна, в частности, кевлар.

Однако задача получения идеальной нанотрубки неограниченной длины до настоящего времени не решена. В то же время исследования показали, что используя определенную технологию, можно получить длинные нити с фуллероидным строением, аналогичным по структуре фуллереновой нанотрубке.

Структурные исследования этих волокон методами просвечивающей и специальной стереографической оптической микроскопии (фиг.3), а также методами рентгеноструктурного анализа (фиг.4) показали, что они состоят из фуллереновых нанотрубок, свернутых в жгуты диаметром 0,5...0,7 мкм. Эти жгуты свернуты в волокна, а волокна свернуты в стержни диаметром 150...200 мкм.

При этом оптимальное количество углеродных волокон в высокопрочных термопластических материалах, обеспечивающих сочетание хороших прочностных характеристик с достаточной электропроводностью, находится в пределах 30-40 весовых процентов, что позволяет говорить об использовании данного материала при производстве канатов (тросов).

Как видно из фиг.3, внутри волокон наблюдаются нитевидные жгуты из нанотрубок толщиной примерно 0,5 мкм. Такие жгуты получаются при карбонизации и образованы из смеси кристаллического и аморфного углерода и полностью соответствуют фуллероидному строению, что подтверждено рентгеноструктурными исследованиями (фиг.4).

Полученные волокна, состоящие из нанотрубок, имеют удельное сопротивление порядка 2*10^-6 ом*м, что на два порядка ниже, чем у существующих нанотрубок.

Переплетенные волокна могут быть использованы для производства канатов и тросов. При этом они электропроводны, а их прочность на порядок выше прочности кевларовых нитей.

Наиболее близкой к описываемой полезной модели относится трос из кевларовых нитей.

В качестве прототипа выбран трос из кевларовых нитей (фиг.1).

Недостатком данного троса является невозможность пропускания через него тока.

Цель изобретения - обеспечение меньшего удельного веса троса на единицу длины с сохранением токопроводящих свойств и увеличение общих прочностных характеристик.

Поставленная цель достигается тем, что трос, состоящий из кевларовых нитей, конструктивно выполнен из токопроводящих нитей фуллероидного строения.

Сравнение с прототипом показывает, что заявляемый трос отличается наличием нового элемента: нитей фуллероидного строения. Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию «новизна».

Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что перечисленные элементы являются известными, однако их введение приводит к решению новой задачи создания высокопрочного токопроводящего троса. Это подтверждает соответствие технического решения критерию «существенные отличия».

На фиг.1 показан трос, выбранный за прототип, а на фиг.2 - конструкция предлагаемого решения. Фиг.3, 4 - иллюстрируют изображение нитей фуллероидного строения, полученное стереографическим оптическим микроскопом, и методами рентгеноструктурного анализа, соответственно.

Таким образом, предлагаемая структура троса, состоящая из нитей с фуллероидным строением, обладает повышенной прочностью и хорошей электропроводностью, что может быть использовано для подъема тяжелых аэростатов и их обеспечения электропитанием.

Claims (1)

1. Трос для подвески аэростатов, состоящий из кевларовых нитей, отличающийся тем, что все его жилы конструктивно выполнены из токопроводящих нитей фуллероидного строения.