СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛОПАСТИ ВЕТРОВОГО КОЛЕСА ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2004 года по МПК B64C27/46 B64C11/24 B21D53/78 

Описание патента на изобретение RU2239583C1

Изобретение относится к производству ветряных двигательных установок и может быть использовано при изготовлении лопастей, вентиляторов, крыльев летательных аппаратов и других полых изделий из композиционных материалов.

Известен способ изготовления лопасти ветрового колеса из композиционного материала, включающий послойную выкладку стеклотканью, пропитанной связующим, выдержку, механическую обработку, сборку лопастей, заполнение внутренней полости заполнителем (Патент СССР №1807960, В 64 С 27/46).

Недостатком известного способа являются высокая себестоимость и трудоемкость процесса изготовления, недостаточная жесткость лопасти и воспроизводимость весогабаритных размеров, большой вес.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению является способ изготовления лопасти ветрового колеса из композиционных материалов на основе тканого наполнителя и связующего, включающий изготовление полой оболочки путем послойной выкладки тканью, пропитанной связующим, выдержку, механическую обработку, сборку лопастей, заполнение внутренней полости лопасти. Заполнитель предварительно перемешивают со связующим при соотношении 20-60 г связующего на 1-1,1 л легкого заполнителя пористой структуры в виде сыпучего материала в течение времени, необходимого до полного смачивания заполнителя. Затем выдерживают при температуре не более 80°С до полного отверждения. Концентрацию заполнителя выполняют по всей длине лопасти переменной и увеличивающейся в направлении комлевой ее части / Патент РФ №2205130, В 64 С 11/24, 27/473/.

Недостатком известного способа является возможное отслаивание заполнителя от внутренних поверхностей полуоболочек, разрушение заполнителя.

Задачей изобретения является повышение влагостойкости, увеличение ресурса работы лопасти, а также обеспечение воспроизводимости весогабаритных параметров при серийном производстве.

Эта задача решается тем, что в заявленном способе изготовления лопасти ветрового колеса из композиционных материалов на основе тканевого наполнителя и связующего, включающем изготовление полой оболочки путем послойной выкладки тканью, пропитанной связующим, выдержку, механическую обработку, сборку лопастей, заполнение внутренней полости заполнителем из гранул легкого материала пористой структуры, перед сборкой лопастей на внутреннюю поверхность оболочки лопасти наносят слой компаунда, на который равномерно распределяют гранулы легкого материала пористой структуры, чередующиеся по размеру от 0,7-2, мм и выдерживают в течение времени, необходимого для полимеризации компаунда и фиксации гранул на поверхности оболочки, гранулы заполнителя внутренней полости предварительно сепарируют по единому размеру, а собранную лопасть в удерживающей форме подвергают нагреву не более 100°С и выдерживают до полного выравнивания температуры по всей длине лопасти.

На фиг.1 представлена лопасть 1 в вертикальном положении во время засыпки заполнителя через воронку 2, на фиг.2 - разрез оболочки лопасти.

Способ изготовления лопасти ветрового колеса из композиционных материалов согласно изобретению заключается в том, что изготавливают оболочки 3-4 лопасти 1 путем выкладки слоев стеклоткани различной длины таким образом, чтобы толщина и количество слоев уменьшались по мере увеличения радиуса лопасти с послойной пропиткой связующим каждого слоя и последующей полимеризацией.

После полного отверждения связующего на внутреннюю поверхность оболочки 3-4 наносят слой компаунда 5, на котором равномерно распределяют гранулы легкого материала пористой структуры 6, предварительно подвспененные и высушенные (например, пенополистирол ПСВ, марка 4), чередующиеся по размеру от 0,7-2,0 мм. Выдерживают в течение времени, необходимого для полимеризации компаунда и фиксации гранул на внутренней поверхности полуоболочек.

Заявленные размер и чередование гранул позволяют повысить адгезионную прочность подслоя и внутренней поверхности оболони лопасти за счет большей поверхности контакта гранул. При этом конечный слой после вспенивания обладает повышенной прочностью, что значительно повышает противодействие сдвиговым усилиям при изгибе лопасти.

Количественно и качественно была проведена оценка, которая показала, что данная технология позволяет повысить адгезионную и сдвиговую прочность в 1,7 раза.

Механическим способом части оболочки подгоняют друг к другу и склеивают между собой. Для склеивания можно использовать клей ВК-9 с наполнителем из стеклоткани и другие клеи.

Затем лопасть 1 устанавливают в вертикальном положении так, чтобы комлевая часть лопасти находилась вверху и через отверстие в комле, с помощью воронки 2 засыпают внутреннюю полость лопасти заполнителем из легкого материала пористой структуры, гранулы которого предварительно отсепарированы по единому размеру, подвспенены до необходимой насыпной массы и высушены.

В качестве заполнителя внутренней полости лопасти используется либо пенополистирол ПСВ, марка 4, либо пенополистерол ПСВ-А ОСТ6-05-202-83 с размером гранул 7-9 мм.

Заполненную лопасть устанавливают в удерживающую форму, подвергают нагреву до 100°С и выдерживают до полного вспенивания и выравнивания температуры по всей длине лопасти.

Затем производят механическую обработку торца комлевой части лопасти, сверление и установку фланца.

Сепарированные и близкие по размеру гранулы обеспечивают идентичность температурной обработки при вспенивании. Это позволяет в дальнейшем облегчить процесс балансировки лопастей по статическому моменту.

Засыпка несепарированных гранул, например, при емкости лопасти 200 л (длина лопасти 6 м) может привести к значительному дисбалансу.

Таким образом, достигается поставленная задача - повышение влагостойкости и ресурса лопасти, обеспечение воспроизводимости весогабаритных параметров при серийном производстве.

По полученным экспериментальным данным производство лопастей по предложенному способу позволяет повысить качество и воспроизводимость весогабаритных параметров, облегчить статическую балансировку лопасти за счет линейных весовых параметров, т.е. ускорить подбор комплекта лопастей на ветроколесо.

Похожие патенты RU2239583C1

название год авторы номер документа
ЛОПАСТЬ ВЕТРОВОГО КОЛЕСА ИЗ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ 2001
  • Рыбаулин В.М.
  • Тучин В.А.
  • Вовк А.В.
  • Мымрин В.Н.
RU2205130C1
Безлонжеронная лопасть винта вертолёта и способ её изготовления 2018
  • Галиев Айрат Наилевич
  • Махотин Дмитрий Николаевич
  • Мымрин Владимир Николаевич
RU2683410C1
ЛОПАСТЬ ВОЗДУШНОГО ВИНТА ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ 2020
  • Галиев Айрат Наилевич
  • Махотин Дмитрий Николаевич
  • Мымрин Владимир Николаевич
  • Козловский Александр Валерьевич
RU2749051C1
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКОЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2005
  • Смирнов Андрей Владимирович
  • Васильев Александр Федорович
  • Мымрин Владимир Николаевич
  • Вовк Альберт Васильевич
  • Рыбаулин Василий Михайлович
RU2312249C2
Композиционный материал для сэндвич-структур и облегченная лопасть ветрогенератора на их основе 2016
  • Фенюк Эдуард Олегович
RU2680510C2
Лонжерон лопасти аэродинамической модели воздушного винта и способ его изготовления 2013
  • Козлов Владимир Алексеевич
  • Евдокимов Юрий Юрьевич
  • Ходунов Сергей Владимирович
  • Усов Александр Викторович
  • Горский Антон Анатольевич
  • Трифонов Иван Владимирович
  • Козырев Сергей Юрьевич
RU2652545C1
Лопасть ветрового колеса из композиционных материалов и способ ее изготовления 1991
  • Поляков Борис Николаевич
  • Мазур Владимир Максимович
  • Евсеева Людмила Николаевна
  • Жуганов Юрий Валериевич
  • Решетняк Николай Максимович
  • Ладикова Лидия Борисовна
SU1807960A3
ЛОПАСТЬ ВОЗДУШНОГО ВИНТА И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭТОЙ ЛОПАСТИ 2014
  • Пивоваров Вячеслав Иванович
  • Гатауллин Равиль Гумарович
RU2561827C1
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКОЙ (ВАРИАНТЫ) 2005
  • Вовк Альберт Васильевич
  • Кулаков Александр Валерьевич
  • Лавренов Александр Николаевич
  • Мымрин Владимир Николаевич
  • Палкин Максим Вячеславович
  • Рыбаулин Василий Михайлович
  • Смирнов Андрей Владимирович
RU2305204C2
Лопасть воздушного винта многоконтурной конструкции 2021
  • Селеменев Сергей Витальевич
  • Бурцев Борис Николаевич
RU2767574C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 239 583 C1

Реферат патента 2004 года СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛОПАСТИ ВЕТРОВОГО КОЛЕСА ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к производству ветряных двигательных установок и может быть использовано при изготовлении лопастей, вентиляторов, крыльев летательных аппаратов и других полых изделий из композиционных материалов. Способ изготовления лопасти на основе тканого наполнителя и связующего, включающий изготовление полой оболочки путем послойной выкладки тканью, пропитанной связующим, выдержку, механическую обработку, сборку лопастей, заполнение внутренней полости заполнителем из гранул легкого материала пористой структуры, заключается в том, что перед сборкой лопастей на внутреннюю поверхность оболочки лопасти наносят слой компаунда, на котором равномерно распределяют гранулы легкого материала пористой структуры, чередующиеся по размеру от 0,7 до 2,0 мм, выдерживают их в течение времени, необходимого для полимеризации компаунда и фиксации гранул на поверхности оболочки. Гранулы заполнителя внутренней полости предварительно сепарируют по единому размеру, а собранную лопасть в удерживающей форме подвергают нагреву не более 100°С и выдерживают до полного выравнивания температуры по всей длине лопасти. Размер гранул заполнителя внутренней полости находится в пределах от 7 до 9 мм. Изобретение позволяет повысить качество и воспроизводимость весогабаритных параметров, облегчить статическую балансировку лопасти за счет линейных весовых параметров, т.е. ускорить подбор комплекта лопастей на ветровое колесо. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Формула изобретения RU 2 239 583 C1

1. Способ изготовления лопасти ветрового колеса из композиционных материалов на основе тканого наполнителя и связующего, включающий изготовление полой оболочки путем послойной выкладки тканью, пропитанной связующим, выдержку, механическую обработку, сборку лопастей, заполнение внутренней полости заполнителем из гранул легкого материала пористой структуры, отличающийся тем, что перед сборкой лопастей на внутреннюю поверхность оболочки лопасти наносят слой компаунда, на котором равномерно распределяют гранулы легкого материала пористой структуры, чередующиеся по размеру от 0,7 до 2,0 мм, выдерживают их в течение времени, необходимого для полимеризации компаунда и фиксации гранул на поверхности оболочки, гранулы заполнителя внутренней полости предварительно сепарируют по единому размеру, а собранную лопасть в удерживающей форме подвергают нагреву не более 100°С и выдерживают до полного выравнивания температуры по всей длине лопасти.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что размер гранул заполнителя внутренней полости находится в пределах от 7 до 9 мм.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2004 года RU2239583C1

Лопасть ветрового колеса из композиционных материалов и способ ее изготовления 1991
  • Поляков Борис Николаевич
  • Мазур Владимир Максимович
  • Евсеева Людмила Николаевна
  • Жуганов Юрий Валериевич
  • Решетняк Николай Максимович
  • Ладикова Лидия Борисовна
SU1807960A3
RU 94026034 A1, 10.06.1996
ЛОПАСТЬ ХВОСТОВОГО ВИНТА ВЕРТОЛЕТА В ОБТЕКАТЕЛЕ, ВЫПОЛНЕННАЯ ИЗ ТЕРМОПЛАСТИЧНОГО КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА (ВАРИАНТЫ), И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ 1993
  • Рене Луи Коффий[Fr]
RU2111894C1
US 4213739 A, 22.07.1980
US 4892462 A, 09.01.1990.

RU 2 239 583 C1

Авторы

Рыбаулин В.М.

Тучин В.А.

Вовк А.В.

Киселёв В.Н.

Мымрин В.Н.

Даты

2004-11-10Публикация

2003-05-23Подача