ОПРАВКА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КРУПНОГАБАРИТНЫХ КОРПУСОВ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2005 года по МПК B29C53/82 B29C53/84 B29L22/00 

Описание патента на изобретение RU2266201C1

Изобретение относится к оборудованию для изготовления изделий из композиционных материалов методом намотки и может найти применение в изготовлении конструкций корпусов ракетных двигателей твердого топлива (РДТТ) из полимерных композиционных материалов (ПКМ) и емкостей, работающих под давлением, силовая оболочка которых выполнена из композиционных материалов.

Известна оправка из песчано-полимерной композиции (а.с. №1680552, В 29 С 53/82 от 06.06.89), из которой формуются отдельные секции оправки, а затем соединяются между собой с помощью клея на общем центральном валу в оправку и обрабатываются механически с целью обеспечения постоянных габаритов.

Существенный недостаток описанной оправки заключается в том, что она не позволяет обеспечить подвод тепла к внутренней поверхности корпуса в процессе термообработки, вследствие чего после режима термообработки в корпусе возможны отслоения теплозащитного покрытия (ТЗП) от внутренней поверхности композиционного материала из-за низкой адгезионной прочности на границе ТЗП-композит, вызванной невозможностью обеспечения оптимальных температурно-временных режимов вулканизации ТЗП в условиях термоградиентного прогрева слоев при полимеризации препрега композиционного материала корпуса и совмещенной с ней вулканизации ТЗП.

Причина отслоений заключается в том, что в случае одностороннего подвода тепла при термообработке корпуса из-за больших толщин пакетов ПКМ при неизотермическом нагреве возникают большие температурные градиенты, что приводит к значительным неоднородностям температурно-конверсионных полей отверждаемых материалов. Фронтальный характер отверждения приводит к переполимеризации связующего композиционного материала в наружных слоях корпуса и недовулканизации резин ТЗП и, как следствие, к нестабильности свойств в слоях ПКМ.

Расчетами установлено, что максимальный эффект для обеспечения адгезионных характеристик на границе ТЗП-композит при полимеризации препрега композиционного материала корпуса и совмещенной с ней вулканизации ТЗП достигается при реализации симметричных законов нагрева, то есть подводе тепла при термообработке не только с наружной поверхности намотанной оболочки, но и изнутри со стороны песчано-полимерной оправки.

Наиболее близкой к данному изобретению является оправка, в стенках вала которой выполнены сквозные окна (а.с. №1659218, В 29 С 53/84, 53/82 от 03.10.88). Однако при изготовлении крупногабаритных корпусов конструкция такого вала ненадежна, так как наличие окон снижает его жесткостные характеристики и несущую способность оправки в целом.

Технической задачей настоящего изобретения является создание песчано-полимерной оправки такой конструкции, которая позволяла бы при термообработке обеспечить подвод тепла к внутренней поверхности корпуса и обеспечивала ее надежную работоспособность на всем технологическом цикле изготовления крупногабаритных многослойных корпусов из ПКМ.

Технический результат достигается тем, что в оправке для изготовления корпусов из ПКМ, содержащей набор песчано-полимерных элементов, установленных на центральном валу, центральный вал изготовлен в виде двух пустотелых трубчатых конструкций разного диаметра, размещенных одна в другой с образованием межцилиндрической полости и закрепленных набором элементов радиальной жесткости, обеспечивающих их соосность, при этом трубчатая конструкция большего диаметра выполнена со сквозными равноудаленными по длине технологическими окнами (отверстиями).

На чертеже представлен общий вид песчано-полимерной оправки для изготовления корпусов из ПКМ.

Оправка содержит набор песчано-полимерных элементов: дна переднего 1, дна заднего 2, цилиндрических частей 3, установленных на центральном валу, который выполнен в виде двух пустотелых трубчатых конструкций 4 и 5 разного диаметра, вставленных одна в другую и закрепленных набором элементов радиальной жесткости 6. В трубчатой конструкции большего диаметра имеются сквозные равноудаленные по длине технологические окна (отверстия) 7.

По заданному технологическому процессу на оправку, содержащую набор песчано-полимерных элементов 1, 2, 3, установленных на центральном валу, выкладывают раскроенные по шаблону заготовки из резин ТЗП и наматывают препрег композиционного материала. После окончания намотки оправку с изделием помещают в термическую камеру и нагревают до температуры фазового превращения связующего. В процессе термообработки через межцилиндрическую полость, образованную между трубчатыми конструкциями 4 и 5, прокачивают нагретый воздух, который за счет сквозных отверстий 7 на поверхности трубчатой конструкции 4 большего диаметра контактирует с внутренней поверхностью песчано-полимерной оправки, прогревая ее и обеспечивая термообработку корпуса не только с наружной поверхности, но и изнутри. Трубчатые конструкции вала 4 и 5 скреплены между собой набором элементов радиальной жесткости 6, которые с одной стороны обеспечивают их соосность, а с другой - повышают несущую способность конструкции вала, передавая нагрузки с трубчатой конструкции 4 большего диаметра (менее жесткой из-за наличия сквозных отверстий на поверхности) на несущую трубчатую конструкцию 5 меньшего диаметра, а также передают момент вращения от трубчатой конструкции 5 меньшего диаметра, имеющей привод вращения (не показан) к трубчатой конструкции 4 большего диаметра.

Таким образом, данное изобретение позволяет при термообработке создать более симметричные условия нагрева по толщине пакета слоев ПКМ корпуса, выполнить технологические режимы полимеризации препрега композиционного материала при совмещенной вулканизации резины и повысить надежность работы корпуса из ПКМ за счет достижения стабильности ФМХ композита, ТЗП и адгезионных свойств на границе ТЗП-композит.

Похожие патенты RU2266201C1

название год авторы номер документа
ОПРАВКА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КРУПНОГАБАРИТНЫХ КОРПУСОВ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ 2012
  • Шайдурова Галина Ивановна
  • Шатров Владимир Борисович
  • Лобковский Сергей Анатольевич
  • Рябинин Сергей Борисович
  • Радионов Михаил Владимирович
RU2507069C1
ОПРАВКА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОБОЛОЧЕК ИЗ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА 2006
  • Андрюшкин Александр Юрьевич
RU2329896C1
Способ нанесения слоистых теплозащитных композиционных материалов на крупногабаритные конструкции 2022
  • Абрахманов Фарид Хабибуллович
  • Мельников Владимир Николаевич
  • Койтов Станислав Анатольевич
  • Трофимов Артем Анатольевич
  • Лейман Дмитрий Владимирович
  • Гилева Анна Игоревна
RU2793800C1
ОПРАВКА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КРУПНОГАБАРИТНЫХ КОРПУСОВ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ 2018
  • Шайдурова Галина Ивановна
  • Гатина Елена Рашидовна
  • Шевяков Яков Сергеевич
  • Емашев Александр Юрьевич
RU2686932C1
Способ изготовления крупногабаритных тел вращения с поверхностью переменной кривизны многослойной разборной конструкции из полимерных композиционных материалов 2017
  • Лаптев Дмитрий Анатольевич
  • Захаров Алексей Генрихович
  • Козлов Олег Владимирович
  • Герасимова Нурия Зафаровна
RU2664942C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОДШИПНИКА СКОЛЬЖЕНИЯ 2003
  • Зиновьев Р.С.
  • Мережко Ю.А.
  • Абдуллина Н.Ф.
  • Закамалдин В.И.
  • Штей В.Н.
RU2252345C1
Способ изготовления корпуса ракетного двигателя твердого топлива 2015
  • Куртеев Владимир Аркадьевич
RU2614422C2
ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОПРАВКИ 2007
  • Шайдурова Галина Ивановна
  • Лузенин Антон Юрьевич
  • Жукова Юлия Сергеевна
RU2346784C1
ЛОПАСТЬ ВОЗДУШНОГО ВИНТА ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ 2020
  • Галиев Айрат Наилевич
  • Махотин Дмитрий Николаевич
  • Мымрин Владимир Николаевич
  • Козловский Александр Валерьевич
RU2749051C1
Способ изготовления эластичного формующего элемента 2020
  • Марамыгин Александр Викторович
  • Батуева Марина Владимировна
RU2743700C1

Реферат патента 2005 года ОПРАВКА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КРУПНОГАБАРИТНЫХ КОРПУСОВ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к оборудованию для изготовления изделий из композиционных материалов методом намотки и может найти применение в изготовлении конструкций корпусов ракетных двигателей твердого топлива (РДТТ) из полимерных композиционных материалов (ПКМ) и емкостей, работающих под давлением, силовая оболочка которых выполнена из композиционных материалов. Оправка для изготовления корпусов из ПКМ содержит набор песчано-полимерных элементов, установленных на центральном валу. Центральный вал изготовлен в виде двух пустотелых трубчатых конструкций разного диаметра, размещенных одна в другой с образованием межцилиндрической полости и закрепленных набором элементов радиальной жесткости, обеспечивающих их соосность. Трубчатая конструкция большего диаметра выполнена со сквозными равноудаленными по длине технологическими окнами (отверстиями). Данное изобретение позволяет при термообработке создать более симметричные условия нагрева по толщине пакета слоев ПКМ корпуса, обеспечить требуемые технологические режимы полимеризации препрега композиционного материала при совмещенной вулканизации резиновых слоев и повысить надежность работы корпуса из ПКМ за счет достижения стабильности физико-механических характеристик (ФМХ) композита, теплозащитного покрытия (ТЗП) и их адгезионных свойств на границе ТЗП-композит. Технический результат - создание песчано - полимерной оправки такой конструкции, которая позволяла бы при термообработке обеспечить подвод тепла к внутренней поверхности корпуса и обеспечивала бы ее надежную работоспособность на всем технологическом цикле изготовления крупногабаритных многослойных корпусов из ПКМ. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 266 201 C1

Оправка для изготовления крупногабаритных корпусов из полимерных композиционных материалов, содержащая набор песчано-полимерных элементов, установленных на центральном валу, отличающаяся тем, что центральный вал изготовлен в виде двух пустотелых трубчатых конструкций разного диаметра, размещенных одна в другой с образованием межцилиндрической полости и закрепленных набором элементов радиальной жесткости, обеспечивающих их соосность, при этом трубчатая конструкция большего диаметра выполнена со сквозными равноудаленными по длине технологическими окнами (отверстиями).

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2005 года RU2266201C1

Оправка для формования оболочек из композиционных материалов 1989
  • Пичугин Владимир Сергеевич
  • Николаев Василий Павлович
  • Мусатов Владимир Вячеславович
  • Новиков Виктор Викторович
  • Норкин Алексей Николаевич
  • Коробейников Алексей Геннадьевич
SU1680552A1
Способ изготовления оболочек из композиционного материала 1988
  • Булманис Вилнис Николаевич
  • Спридзанс Юрис Брониславович
  • Гайлитис Индулис Юлисович
  • Закржевский Андрей Михайлович
SU1659218A1
EP 0640463 A1, 01.03.1995
Управляемая пуля 2019
  • Гусев Андрей Викторович
  • Рындин Максим Владимирович
  • Александров Николай Алексеевич
  • Фимушкин Валерий Сергеевич
  • Аленичев Александр Николаевич
  • Савенко Дмитрий Юрьевич
  • Денисов Владимир Викторович
  • Кузнецов Михаил Юрьевич
  • Вовчок Наталья Александровна
  • Забелин Павел Николаевич
RU2708772C1

RU 2 266 201 C1

Авторы

Зыков Г.А.

Иоффе Е.И.

Шайдурова Г.И.

Налобин М.А.

Ижуткина А.П.

Захарова Т.И.

Лузенин А.Ю.

Даты

2005-12-20Публикация

2004-05-18Подача