СПОСОБ РЕМОНТА АКУСТИЧЕСКОЙ СОТОВОЙ ПАНЕЛИ Российский патент 2005 года по МПК B23P6/00 B23P15/00 B32B3/12 

Изобретение относится к способам ремонта слоистых изделий, состоящих из слоев различной структуры, а именно устройств шумоглушения, а также применимо для ремонта любых таких изделий, имеющих первую и вторую обшивки, разделенные сердцевиной, особенно сотовых панелей.

Уровень техники определяется изобретениями, в которых представлены способы изготовления и ремонта акустических сотовых панелей.

В настоящее время хорошо известны конструктивные исполнения акустических сотовых панелей для поглощения шума, в частности, для использования в ГТД, описанные, например, в патентах Великобритании № 2096535, кл. МПК В 32 В 3/12, заявитель Rolls-Royce Ltd, опубликован 20 октября 1982 г. и США № 6251494, кл. МПК F 01 D 11/12, НКИ 428/116, заявитель Rolls-Royce Deutschland Ltd & Со, опубликован 26 июня 2001 г.

Обычно акустическая сотовая панель содержит слой сотового заполнителя, взаимосвязанного с перфорированной и неперфорированной обшивками, или, например, два слоя сотового заполнителя с дополнительной перфорированной обшивкой между ними.

Так первое упомянутое устройство содержит один слой сотового заполнителя, проложенного между двумя перфорированными обшивками, причем перфорация для внешней обшивки не всегда обязательна.

Второе упомянутое устройство содержит два слоя сотового заполнителя с двумя неперфорированными обшивками.

Способы изготовления указанных панелей заключаются в следующем.

1. На торцы сотового заполнителя после предварительной подготовки поверхности торцев укладывают пленочный термоусаживаемый клей.

2. Перфорируют пленочный клей в ячейках сотового заполнителя или другим образом добиваются отсутствия клея в этих ячейках, и проводят термообработку пакета. В результате термической усадки образуется каплевидный буртик клея на торцах сотового заполнителя.

3. Производят повторную термическую обработку и обработку давлением панели, собранной в приспособление, в результате чего элементы пакета скрепляются вместе клеевой галтелью.

Из-за незначительной площади склеивания сотового заполнителя (толщина материала сотового заполнителя может быть от 0,05 до 0,15 мм) с внутренней обшивкой, а также из-за длительного акустического воздействия на панель при работе двигателя, на поверхности раздела “сотовый заполнитель - перфорированная обшивка” возникают отслоения.

Сотовые панели с этим дефектом подвергаются ремонту.

Известны способы механического ремонта многослойных сотовых панелей.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является изобретение “Механический ремонт сотовой панели” (патент США 5682678, кл. МПК В 23 Р 15/00, НКИ 29/897.32, заявитель Gallaher и др., заявлен 13 ноября 1995 г., опубликован 4 ноября 1997 г.), где описывается механический ремонт сотовой панели, состоящей из противостоящих первой (внешней) и второй (внутренней) обшивок, с сотовым заполнителем между ними, которые разделены третьей (промежуточной) воздухопроницаемой обшивкой.

В вышеуказанном изобретении внешняя обшивка может рассматриваться как посадочная, т.е. в конструкции акустических панелей ГТД она взаимосвязана с корпусом двигателя или находится в непосредственной близости от него. Таким же образом внутренняя обшивка может рассматриваться как трактообразующая, т.е. своей поверхностью образующая газодинамический тракт.

Ремонтные операции следующие:

- сверлят отверстия диаметром А на одной линии через всю панель для проникновения через внутреннюю трактообразующую обшивку, промежуточную и внешнюю посадочную обшивки и сотовый заполнитель панели;

- увеличивают диаметр А в упомянутых обшивках до диаметра В;

- размещают полые втулки, имеющие высоту сотовой панели, в отверстии диаметром В с натягом;

- размещают болт в упомянутых полых втулках, устанавливают шайбы и затягивают гайки до соприкосновения отслоенной поверхности внешних обшивок с сотовым заполнителем.

Этот способ имеет некоторые недостатки, а именно:

- применение болтового соединения увеличивает массу сотовой панели;

- шайба перекрывает отверстие перфорации обшивки, что уменьшает площадь перфорации и тем самым снижает шумопоглощающие характеристики панели;

- головка болта выступает в тракт, снижая газодинамические характеристики трактовой поверхности двигателя;

- при разрушении описанной крепежной конструкции болт может попасть в тракт двигателя, что может привести к его аварии и остановке.

Однако данное решение по совокупности признаков и близости технических результатов выбрано за прототип.

Перед авторами стояла задача, усовершенствовать способ ремонта сотовых панелей таким образом, чтобы получить определенный совокупный технический результат, состоящий из нескольких логически взаимосвязанных технических результатов.

Основным техническим результатом является обеспечение выполнения ремонта акустической сотовой панели без существенных изменений ее конструктивных элементов при минимальном снижении рабочих характеристик этой панели и всего двигателя в целом.

Сопутствующими техническими результатами являются:

- обеспечение минимального увеличения массы панели после ремонта;

- обеспечение минимального снижения шумопоглощающих характеристик акустической панели за счет сохранения площади перфорации этой панели;

- предотвращение аварии двигателя в случае разрушения крепежной конструкции.

Эти технические результаты могут быть достигнуты тем, что в способ ремонта акустической сотовой панели, содержащей, по меньшей мере, посадочную и трактообразующую перфорированную обшивки, взаимосвязаные с сотовым заполнителем, и имеющей места отслоения упомянутых обшивок от сотового заполнителя, включающий устранение отслоения обшивок подтягиванием и закреплением отслоения обшивок в панели посредством крепежной детали, которую вводят в отверстия обшивки в месте отслоения сквозь панель и фиксируют ее с натяжением относительно панели, внесены следующие усовершенствования.

В места отслоения обшивки от сотового заполнителя вводят клей для дополнительной фиксации, что дополнительно увеличивает надежность конструкции.

Крепежную деталь выполняют из отрезка проволоки, предварительно придавая ему П-образную форму.

Свободные концы полученной П-образной крепежной детали вводят в отверстия обшивки и фиксируют их с натяжением относительно панели.

Это при надежном креплении обеспечивает минимальное увеличение массы панели после ремонта, а также менее опасное воздействие на узлы тракта в случае разрушения крепежной конструкции.

Фиксация крепежной детали может быть осуществлена закруткой свободных концов или загибкой последних в тело панели.

На посадочную обшивку дополнительно устанавливают упорную пластину, в которой сверлят отверстия под свободные концы крепежной детали, соосно совмещенные с ранее просверленными отверстиями в панели.

Упорная пластина может быть зафиксирована клеем к посадочной обшивке, что также увеличит надежность конструкции.

Основание и свободные концы П-образной крепежной детали могут быть выполнены плоскими.

Тогда в этом основании выполняют отверстия для предотвращения перекрытия этим основанием отверстий перфорации обшивки, что обеспечивает минимальное снижение шумопоглощающих характеристик акустической панели за счет сохранения площади перфорации.

Через отверстия обшивки в панели дополнительно сверлят отверстия под каждый из упомянутых свободных концов крепежной детали. Это обеспечивает более технологичное введение концов крепежной детали в тело панели без скалывания сотового заполнителя.

Перед введением в просверленные отверстия свободных концов П-образной крепежной детали и фиксацией их в панели в места отслоения обшивки от сотового заполнителя вводят клей для дополнительной фиксации, что дополнительно увеличивает надежность конструкции.

На посадочную обшивку дополнительно устанавливают упорную пластину, в которой сверлят отверстия под свободные концы крепежной детали, соосно совмещенные с ранее просверленными отверстиями в панели. Упорную пластину фиксируют клеем к посадочной обшивке, что также увеличивает надежность конструкции.

При недостаточности пространства для производства ремонта между посадочной обшивкой и корпусом двигателя в сотовом заполнителе выполняют углубление в месте установки упомянутой упорной пластины. В выполненное углубление дополнительно устанавливают подкладку. Упомянутую подкладку фиксируют клеем к сотовому заполнителю.

Всем этим в совокупности обеспечиваются вышеуказанные технические результаты заявляемого решения.

Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежами, где на:

- фиг.1 дано продольное сечение акустической сотовой панели с отслоениями;

- фиг.2 показан объемный вид акустической сотовой панели с П-образной крепежной деталью и упорной пластиной;

- фиг.3 показан объемный вид акустической сотовой панели с П-образной крепежной деталью, упорной пластиной и подкладкой под последнюю;

- фиг.4 дано продольное сечение акустической сотовой панели, отремонтированной согласно заявляемому техническому решению при наличии зазора между корпусом двигателя и при фиксации свободных концов П-образной крепежной детали загибкой;

- фиг.5 дано продольное сечение акустической сотовой панели, отремонтированной согласно заявляемому техническому решению при выполнении углубления в сотовом заполнителе и при фиксации свободных концов П-образной крепежной детали загибкой;

- фиг.6 показан увеличенный фрагмент продольного сечения отремонтированной акустической сотовой панели при фиксации свободных концов П-образной крепежной детали закруткой;

- фиг.7 показан увеличенный фрагмент продольного сечения отремонтированной акустической сотовой панели при выполнении углубления в сотовом заполнителе при фиксации свободных концов П-образной крепежной детали закруткой;

- фиг.8 показан увеличенный вид А (см. фиг.4) отремонтированной акустической сотовой панели при фиксации свободных концов П-образной крепежной детали загибкой;

- фиг.9 показан увеличенный вид А' (см. фиг.6) отремонтированной акустической сотовой панели при фиксации свободных концов П-образной крепежной детали закруткой;

- фиг.10 представлено объемное изображение П-образной крепежной детали с плоским основанием с отверстиями и плоскими свободными концами;

- фиг.11 показана заготовка для получения П-образной крепежной детали с плоским основанием с отверстиями и плоскими свободными концами (см. фиг.10);

- фиг.12 показан увеличенный вид Б (см. фиг.4) отремонтированной акустической сотовой панели при использовании П-образной крепежной детали;

- фиг.13 показан увеличенный вид Б (см. фиг.4) отремонтированной акустической сотовой панели при использовании П-образной крепежной детали с плоским основанием и отверстиями в нем.

Способ ремонта акустической сотовой панели реализуется следующим образом.

Акустическая сотовая панель, поступающая на ремонт, состоит из посадочной обшивки 1 (см. фиг.1), находящейся на расстоянии L от корпуса двигателя 2, и трактообразующей обшивки 3, между которыми зафиксированы слои сотового заполнителя 4, которые, в свою очередь, разделены промежуточной обшивкой 5.

Вышеуказанная трактообразующая обшивка 3 имеет равномерную перфорацию 6 по всей своей площади и имеет отслоение 7 величиной δ от сотового заполнителя 4.

Ремонт заключается в устранении отслоения 7 механическим путем, если величина отслоения δ это позволяет.

После очистки места отслоения 7 от загрязнений и просушивания панели через четыре отверстия перфорации 6 трактообразующей обшивки 3 сквозь промежуточную обшивку 5 и посадочную обшивку 1 сверлят отверстия 8 (см. фиг.2).

Затем в место отслоения 7 вводят клей холодного отверждения.

Со стороны посадочной обшивки 1 для создания равномерного давления на эту обшивку устанавливают упорную пластину 9 (см. фиг.2) с четырьмя отверстиями 10 так, чтобы отверстия 10 пластины 9 совпали с отверстиями 8, ранее просверленными в посадочной обшивке 1. На место контакта пластины 9 и посадочной обшивки 1 предварительно также наносят клей холодного отверждения для лучшей фиксации указанной пластины 9.

Со стороны трактообразующей обшивки 3 через сквозные отверстия 8 в обшивках 5 и 1 отверстия 6 в обшивке 3 и отверстия 10 в пластине 9 попарно вводят свободные концы 11 крепежной детали 12 (см. фиг.2) и фиксируют с натяжением.

Вышеуказанную крепежную деталь 12 изготавливают из заранее рассчитанного по длине отрезка металлической проволоки следующим путем.

Концы отрезка проволоки мерной длины дважды изгибают под прямым углом по обе стороны основания 13, чтобы образовать деталь П-образной формы. Таким образом, крепежная деталь 12 будет иметь основание 13 и свободные концы 11 (см. фиг.2).

Фиксируют крепежную деталь 12 после введения концов 11 в панель или загибкой свободных концов 14, выступающих за пределы упорной пластины 9 со стороны посадочной обшивки 1, в тело посадочной обшивки 1 (см. фиг.4 и 5) или путем закрутки ее концов 14 (см. фиг.6 и 7).

Таким образом отслоенную трактообразующую обшивку 3 притягивают крепежной деталью 12 к сотовому заполнителю 4 и также дополнительно фиксируют клеевыми галтелями 15 (см. фиг 4), которые получают из ранее введеного клея холодного отверждения в место отслоения 7.

Количество используемых крепежных деталей 12 зависит от площади отслоения 7 (см. фиг.2).

В случае если зазор L между посадочной обшивкой 1 и корпусом 2 отсутствует или недостаточен для выполнения ремонта (см. фиг.1), до введения крепежной детали 12, выполняют следующие операции.

В сотовом заполнителе 4 со стороны посадочной обшивки 1 выполняют углубление 16 (см. фиг.3) глубиной Н, куда на клей холодного отверждения устанавливают, вместо части удаленной посадочной обшивки 1, подкладку 17. Последнюю выполняют с размерами (диаметром или линейными), достаточными для установки упорной пластины 9. Причем отверстия 18 в подкладке 17 и отверстия 10 в упорной пластине 9 совмещают соосно.

Таким образом, свободные концы 11 крепежной детали 12 вводят через отверстия 6 в трактообразующей обшивке 3, отверстия 18 подкладки 17 и отверстия 10 упорной пластины 9 (см. фиг.3) и выступающие концы 14 крепежной детали 12 (см. фиг.5 и 7) фиксируют способами, описанными ранее.

Выполнением вышеуказанных операций обеспечивают зазор между посадочной обшивкой 1 и корпусом 2 (см. фиг.5 и 7).

Отремонтированная панель в ее продольном сечении будет иметь вид, показанный на фиг.4 или 5 (6 или 7), а на фиг.8 или 9 - виды сверху и фиг.12 - вид снизу.

При необходимости ликвидации отслоения большей площади вместо П-образной крепежной детали 12 из отрезка проволоки предлагается использовать П-образную крепежную деталь 19 с плоским основанием (см. фиг.10), которую в то же время можно применять в любых случаях для фиксации отслоения, но она несколько сложнее по конструкции.

Вышеупомянутую крепежную деталь 19 с плоским основанием выполняют следующим образом.

Из листовой заготовки вырезают деталь, конфигурация которой показана на фиг.11, вследствие чего крепежная деталь 19 будет иметь плоское основание 20 (см. фиг.10), в котором просверлены отверстия 21, и свободные концы 22, которые загибаются под прямым углом к основанию 20 по линиям f1 и f2 (см. фиг.11).

Количество свободных концов 22 и отверстий 21 соответствует площади отслоения 7 и, следовательно, количеству отверстий перфорации 6 (см. фиг.2).

Упомянутые отверстия 21 выполняют для предотвращения перекрытия плоским основанием 20 отверстий перфорации 6 в трактообразующей обшивке 3 (см. фиг.13) при установке крепежного элемента 19, для чего оси отверстий 21 совпадают с осями отверстий 6.

Свободные концы 22 крепежной детали 19, предназначенные для введения в панель, могут выполняться в форме пластин, как показано на фиг.10, или в форме, аналогичной свободным концам 11 крепежной детали 12 из отрезка проволоки (см. фиг.2), с такими же размерами.

В случае использования крепежной детали 19 вместо крепежной детали 12 операции ремонта и их последовательность не изменяются.

Отремонтированная панель в ее продольном сечении при использовании крепежной детали 20 будет иметь вид, показанный на фиг.4 или 5 (6 или 7), а на фиг.8 или 9 - виды сверху и фиг.13 - вид снизу.

Таким образом реализуется заявляемое техническое решение.

Применяемость заявляемого способа ремонта подтверждается положительными результатами испытаний опытных образцов акустических сотовых панелей, отремонтированных согласно заявляемому техническому решению, которые были установлены на двигателях ЗМКБ “Прогресс” семейства Д18Т, в летных режимах на самолетах Ан-124 “Руслан” и Ан-225 “Мрия”, и после 6000 часов эксплуатации сохранили свою работоспособность.

В настоящее время описанное техническое решение предназначено для использования в производстве.

Изобретение относится к способам ремонта слоистых изделий, состоящих из слоев различной структуры, а именно устройств шумоглушения, а также применимо для ремонта любых таких изделий, имеющих первую и вторую обшивки, разделенные сердцевиной, особенно сотовых панелей. В способе ремонта акустической сотовой панели, в места отслоения обшивки от сотового заполнителя вводят клей, а крепежную деталь выполняют из отрезка проволоки, предварительно придавая ему П-образную форму, а в отверстия вводят и фиксируют с натяжением свободные концы полученной П-образной крепежной детали, при этом на посадочную обшивку дополнительно устанавливают упорную пластину, в которой сверлят отверстия под свободные концы крепежной детали, соосно совмещенные с просверленными отверстиями в панели. Обеспечивается выполнение ремонта акустической сотовой панели без существенных изменений ее конструктивных элементов при минимальном снижении рабочих характеристик этой панели и всего двигателя в целом. 8 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Способ ремонта акустической сотовой панели, содержащей, по меньшей мере, посадочную и трактообразующую перфорированную обшивки, взаимосвязанные с сотовым заполнителем, и имеющей места отслоения упомянутых обшивок от сотового заполнителя, включающий устранение отслоения обшивок подтягиванием и закреплением отслоения обшивок в панели посредством крепежной детали, которую вводят в отверстия обшивки в месте отслоения сквозь панель и фиксируют ее с натяжением относительно панели, отличающийся тем, что в места отслоения обшивки от сотового заполнителя вводят клей, а крепежную деталь выполняют из отрезка проволоки, предварительно придавая ему П-образную форму, в отверстия вводят и фиксируют с натяжением свободные концы полученной П-образной крепежной детали, при этом на посадочную обшивку дополнительно устанавливают упорную пластину, в которой сверлят отверстия под свободные концы крепежной детали, соосно совмещенные с просверленными отверстиями в панели.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что основание П-образной крепежной детали выполняют плоским.3. Способ по п.2, отличающийся тем, что в упомянутом плоском основании П-образной крепежной детали выполняют отверстия для предотвращения перекрытия этим основанием отверстий перфорации обшивки.4. Способ по п.3, отличающийся тем, что упомянутые свободные концы П-образной крепежной детали выполняют плоскими.5. Способ по п.1 или 4, отличающийся тем, что через отверстия в обшивке в панели дополнительно сверлят отверстия под каждый из упомянутых свободных концов П-образной крепежной детали.6. Способ по п.1, отличающийся тем, что упомянутую упорную пластину фиксируют клеем к посадочной обшивке.7. Способ по п.1, отличающийся тем, что в сотовом заполнителе выполняют углубление в месте установки упомянутой упорной пластины.8. Способ по п.7, отличающийся тем, что в выполненное углубление дополнительно устанавливают подкладку.9. Способ по п.10, отличающийся тем, что упомянутую подкладку фиксируют клеем к сотовому заполнителю.