СИСТЕМА ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ СЕКТОРОВ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФЮЗЕЛЯЖА ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА Российский патент 2017 года по МПК B29C51/00 

Настоящее изобретение относится к системе позиционирования секторов устройства для изготовления фюзеляжа летательного аппарата.

Заявка на патент на патент РСТ WO 2007/148301 описывает устройство для изготовления фюзеляжа летательного аппарата, в котором барабан для ламинирования ограничен внешней поверхностью, которая образует тело вращения (в частности, цилиндр) относительно оси симметрии. Барабан для ламинирования выполнен с возможностью размещения и удерживания ленты из пропитанного синтетического материала, укладываемой и наматываемой на внешнюю поверхность барабана на этапе ламинирования, формируя множество перекрывающихся слоев. Указанные перекрывающиеся слои подвергают последующему процессу полимеризации в вакууме в автоклаве при высокой температуре для формирования конструкционной секции летательного аппарата (обычно трубчатой части фюзеляжа).

Барабан для ламинирования содержит множество секторов с угловым разнесением вокруг оси и удерживаемых направляющими, которые проходят радиально от решетчатой опорной конструкции. Секторы подвижны между: выдвинутым положением для ламинирования, в котором большие прямолинейные кромки секторов параллельны оси и расположены рядом и внешние поверхности секторов, противоположные оси, образуют внешнюю поверхность; и втянутым положением для демонтажа, в котором секторы приближаются к оси, удаляясь от контура поверхности, допуская извлечение барабана для ламинирования из конструкционной секции летательного аппарата в конце процесса полимеризации в вакууме.

В системах известного типа каждый сектор снабжен опорной конструкцией, которая жестко соединена с множеством подвижных ползунов, которые движутся вдоль соответствующих неподвижных частей направляющих, удерживаемых опорной конструкцией.

Указанные системы не допускают относительного позиционирования сектора относительно направляющих; указанная операция была бы очень полезной для компенсации любых размерных допусков/ошибок при позиционировании сектора и/или направляющих.

Таким образом, существует потребность в получении системы позиционирования секторов, которая решает указанную выше техническую проблему.

Указанная выше цель достигнута настоящим изобретением, которое относится к системе позиционирования секторов устройства для изготовления фюзеляжа летательного аппарата, в котором барабан для ламинирования ограничен внешней поверхностью, которая образует тело вращения относительно оси симметрии; причем указанный барабан для ламинирования выполнен с возможность размещения и удерживания ленты из пропитанного синтетического материала, укладываемой и наматываемой на внешнюю поверхность, формируя множество перекрывающихся слоев, которые подвергают процессу полимеризации в вакууме при высокой температуре для формирования конструкционной секции летательного аппарата; барабан для ламинирования содержит множество секторов, удерживаемых опорной конструкцией, удлиненной вдоль указанной оси, расположенных с угловым разнесением вокруг оси и подвижных вдоль направляющих, удерживаемых опорной конструкцией, под действием привода между: выдвинутым положением для ламинирования, в котором большие прямолинейные кромки секторов параллельны оси и расположены рядом, и внешние поверхности секторов, противоположные оси, совместно образуют указанную внешнюю поверхность; и втянутым положением для демонтажа, в котором, по меньшей мере, часть указанных секторов приближается к оси, удаляясь от контура поверхности, уменьшая радиальный размер барабана и допуская извлечение барабана из конструкционной секции летательного аппарата; каждая направляющая содержит неподвижную часть, удерживаемую указанной опорной конструкцией, и подвижную часть, которая движется вдоль/относительно неподвижной части в прямолинейном направлении Н, отличающейся тем, что между частью каждой подвижной части, обращенной к соответствующему сектору, расположена укрепляющая конструкция с устройством (Р) позиционирования, которая позволяет регулировать положение сектора относительно направляющей в двух направлениях (x, y), которые лежат в плоскости RP, перпендикулярной оси Н направляющей.

Изобретение будет теперь описано со ссылками на прилагаемые фигуры, которые показывают пример предпочтительного варианта осуществления изобретения, на которых:

фиг. 1 - вид в перспективе устройства для изготовления фюзеляжа летательного аппарата, в котором используется приводная система согласно изобретению;

фиг. 2 - вид в перспективе внутренней конструкции устройства, показанного на фиг. 1;

фиг. 3 - вид сбоку в увеличенном масштабе поперечного сечения устройства, показанного на фиг. 1 и 2;

фиг. 4 - вид в перспективе устройства позиционирования в соответствии с настоящим изобретением;

фиг. 5 - вид продольного сечения действующего устройства позиционирования, показанного на фиг. 4; и

фиг. 6 - вид сверху устройства позиционирования в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг. 4, 5 и 6 ссылочной позицией 1 обозначена в целом система позиционирования секторов устройства 2 (фиг. 1) для изготовления фюзеляжа летательного аппарата.

В частности, устройство 2 (фиг. 1) содержит барабан 4 для ламинирования, ограниченный внешней поверхностью 5, которая образует тело вращения относительно оси 7 симметрии. Барабан 4 для ламинирования выполнен с возможность размещения и удерживания ленты из пропитанного синтетического материала, укладываемой и наматываемой на внешнюю поверхность 5, формируя множество перекрывающихся слоев, которые полностью и равномерно покрывают внешнюю поверхность 5. Лента из синтетического материала (например, из углеродного волокна) накладывается ламинирующей головкой (известного типа, не показана) на барабан 4 для ламинирования.

Например, лента может накладываться посредством вращения барабана 4 вокруг оси 7 и скоординированного поступательного движения ламинирующей головки (не показана) вдоль оси 7. Ламинирующая головка описана, например, в заявке на патент US 2005/0039843. В конце многослойного наложения ленты ленту из пропитанного композиционного материала подвергают процессу полимеризации в вакууме для изготовления трубчатой конструкционной секции летательного аппарата. Указанный процесс осуществляют посредством помещения барабана 4 для ламинирования в автоклаве (не показана) и осуществления теплового цикла нагревания известного типа.

В показанном примере внешняя поверхность 5 является цилиндрической, и барабан 4 для ламинирования используется для формирования цилиндрической трубчатой части фюзеляжа летательного аппарата.

Барабан 4 для ламинирования содержит множество секторов 12 с угловым разнесением вокруг оси 7, удерживаемых опорной конструкцией 10 (фиг. 2), которая проходит линейно вдоль оси 7.

Секторы 12 подвижны между:

- выдвинутым положением для ламинирования (фиг. 1 и 3), в котором большие прямолинейные кромки 13 секторов 12 параллельны оси 7 и расположены рядом, и внешние поверхности секторов 12, противоположные оси 7, расположены рядом и образуют в целом цилиндрическую внешнюю поверхность 5; и

- втянутым положением для демонтажа (не показано), в котором секторы 12 приближаются к оси 7, удаляясь от контура внешней поверхности 5, уменьшая радиальный размер барабана 4 и допуская извлечение барабана 4 из конструкционной секции летательного аппарата в конце процесса.

Опорную конструкцию 10 (фиг. 2) изготовляют известными способами, приспособленными для предотвращения ее отклонения вдоль оси 7.

Опорная конструкция 10 проходит между первой и второй кольцевыми оконечными частями 16а, 16b (фиг. 1), каждая из которых снабжена соответствующей частью 17а, 17b в форме усеченного конуса, которая проходит аксиально.

Оконечные части 17а, 17b в форме усеченного конуса выполнены из металлического материала, и каждая ограничивает центральное отверстие 14, коаксиальное с осью 7.

Заявка на патент WO 2007/148301 приводит пример варианта выполнения и использования опорной конструкции 10 указанного выше типа и оконечных частей 17а, 17b.

Каждый сектор 12 содержит изогнутую металлическую стенку 20 (фиг. 3), которая в поперечном сечении имеет профиль дуги окружности с пролетом 60° и центром на оси 7, и укрепляющую конструкцию 21, сформированную множеством ребер 21, разнесенных вдоль оси друг от друга и обращенных к внутренней части барабана 4, для предотвращения отклонения/деформации стенки 20, обеспечивая то, что внешняя поверхность 5 остается совершенно цилиндрической и коаксиальной с осью 7.

Смежные кромки 13 двух смежных секторов 12 выполнены с возможностью расположения друг над другом в периферийной области 13s перекрытия (фиг. 3).

Между укрепляющей конструкцией 21 каждого сектора 12 и опорной конструкцией 10 расположена пара прямолинейных направляющих 17 (известного типа и, таким образом, не описанных дополнительно), выполненных с возможностью удерживания сектора 12 и обеспечения линейного поступательного движения в радиальном направлении относительно оси 7 и в противоположных направлениях каждой изогнутой стенки 20 между выдвинутым и втянутым положениями для ламинирования.

В частности, каждый сектор 12 удерживается двумя парами прямолинейных направляющих 17 (см. фиг. 2), расположенных в кольцевых оконечных частях 16а, 16b опорной конструкции 10.

Направляющие 17 являются направляющими известного типа и более подробно не описаны, и каждая содержит неподвижную часть 17g, удерживаемую опорной конструкцией, и подвижную часть 18, которая в данном варианте выполнения представляет собой ползун (см. фиг. 3 и 4), движущийся вдоль/относительно неподвижной части 17g в прямолинейном направлении Н.

В соответствии с настоящим изобретением, между оконечной частью каждой подвижной части 18 и укрепляющей конструкцией 21 сектора 12 расположено устройство Р позиционирования, которое позволяет регулировать положение сектора 12 относительно направляющей в плоскости RP (обозначена на фиг. 3), перпендикулярной оси Н направляющей 17.

Более подробно (фиг. 4), ползун 18 содержит металлический корпус 45 параллелепипедной формы, снабженный на стороне, обращенной к сектору 12, фланцем 40 в форме плоской квадратной рамы, ограничивающей квадратное внутреннее отверстие 41, сообщающееся с гнездом 42 в ползуне 18.

Гнездо 42 имеет форму параллелепипеда и ограничено четырьмя плоскими прямоугольными боковыми стенками 43 и донной стенкой 44 (фиг. 5), также плоской и прямоугольной.

Гнездо 42 содержит металлический корпус 45 в форме усеченной пирамиды, ограниченной стенкой 46 длинного основания, лежащей на донной стенке 44, четырьмя периферийными стенками 47 в форме равнобедренной трапеции, каждая из которых обращена к соответствующей боковой стенке 43, и стенкой 48 короткого основания. Металлический корпус 45 удерживает цилиндрический металлический палец 50, который выступает от стенки 48 короткого основания к опорной конструкции 21 вдоль оси 51, перпендикулярной стенкам 46 и 48. Ось 51 перпендикулярна плоскости RP.

Палец 50 выполнен с возможностью вставки в отверстие 52 (фиг. 3) в опорной конструкции 21 сектора 12.

Положение корпуса 45 внутри гнезда 42 может регулироваться при помощи четырех захватывающих элементов 53, расположенных в гнезде 42; в частности, каждый захватывающий элемент 53 имеет форму клина с сечением в форме прямоугольной трапеции и имеет плоскую стенку 54, наклоненную относительно оси 51 и примыкающую к соответствующей периферийной стенке 47 металлического корпуса 45. Положение вдоль оси 51 каждого захватывающего элемента 53 может регулироваться при помощи винта 55, имеющего резьбовой ствол, ввинченный в цилиндрическое гнездо в захватывающем элементе 53, и головку, упирающуюся в донную стенку 44 на стороне, противоположной стороне, образующей гнездо 42.

Головки винтов 55 (снабженные шестиугольным гнездом) доступны благодаря окну 54 в стенке ползуна 18.

Оператор (не показан) 55 может регулировать положение каждого захватывающего элемента 53 в гнезде 42 и вдоль оси 51 посредством винтов; таким образом, благодаря взаимодействию между стенками 54 и 47 осуществляется перемещение пальца 50 в двух направлениях x и y (фиг. 4), которые проходят в плоскости PR, перпендикулярной оси 51 и параллельной плоскости фланца 40. Таким образом, посредством пар устройств Р позиционирования (или всех четырех устройств позиционирования) можно регулировать положение сектора 12 относительно удерживающих его четырех направляющих 17. Когда достигнуто оптимальное положение, опорная конструкция 12 прочно фиксируется относительно ползуна 18 при помощи болтов 55 (фиг. 6), удерживаемых фланцем 40.

Перемещение каждого сектора осуществляется приводом 60 (фиг. 3), расположенным между парой направляющих 17 и снабженным электромотором 61 (на фиг. 3 показан схематично), конфигурированным для получения указанного выше поступательного движения.

Например, привод 60 является системой типа винт-винтовая гайка и содержит винтовую гайку 62, удерживаемую опорной конструкцией 10 и вращаемую электромотором 61 (для упрощения иллюстрации на фиг. 3 трансмиссия не показана), и прямолинейный резьбовой элемент 63, сопряженный с винтовой гайкой 62 и имеющий один конец, шарнирно соединенный с укрепляющей конструкцией 21 сектора 12. Прямолинейный резьбовой элемент 63 проходит в радиальном направлении вдоль оси 64, параллельной осям Н.

В качестве альтернативы, винтовая гайка 62 может быть расположена на укрепляющей конструкции 21 сектора 12, и резьбовой элемент 63 может удерживаться опорной конструкцией 10.

Вал 60 имеет первую оконечную часть, от которой проходит прямоугольная пластина 66, которая, в свою очередь, шарнирно соединена с треугольным кронштейном 67, отступающим в радиальном направлении от укрепляющей конструкции 21 в направлении к оси 7.

Изобретение относится к системе позиционирования секторов устройства для изготовления фюзеляжа летательного аппарата. В системе барабан для ламинирования выполнен с возможностью размещения и удерживания ленты из пропитанного синтетического материала, укладываемой и наматываемой на внешнюю поверхность, формируя множество перекрывающихся слоев, которые подвергают процессу полимеризации в вакууме при высокой температуре для формирования конструкционной секции летательного аппарата. Барабан для ламинирования содержит множество секторов, удерживаемых опорной конструкцией и подвижных вдоль направляющих, удерживаемых опорной конструкцией между: выдвинутым положением для ламинирования и втянутым положением для демонтажа. Каждая направляющая содержит неподвижную часть, удерживаемую опорной конструкцией, и подвижную часть, скользящую вдоль/относительно неподвижной части в прямолинейном направлении. Между частью каждой подвижной части, обращенной к соответствующему сектору, и укрепляющей конструкцией расположено устройство позиционирования, обеспечивающее регулирование положения сектора относительно направляющей в двух направлениях (x, y), которые лежат в плоскости, перпендикулярной оси направляющей. Изобретение обеспечивает повышение точности изготавливаемых изделий. 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Система позиционирования для работы с секторами устройства (2) для изготовления фюзеляжа летательного аппарата, в котором барабан (4) для ламинирования ограничен внешней поверхностью (5), которая образует тело вращения относительно оси (7) симметрии; причем указанный барабан (4) для ламинирования выполнен с возможностью размещения и удерживания ленты из пропитанного синтетического материала, укладываемой и наматываемой на внешнюю поверхность (5), формируя множество перекрывающихся слоев, которые подвергают процессу полимеризации в вакууме при высокой температуре для формирования конструкционной секции летательного аппарата;

барабан (4) для ламинирования содержит множество секторов (12), удерживаемых опорной конструкцией, удлиненной вдоль указанной оси (7), расположенных с угловым разнесением вокруг оси (7) и подвижных вдоль направляющих (17), удерживаемых опорной конструкцией (10), под действием привода между:

- выдвинутым положением для ламинирования, в котором большие прямолинейные кромки секторов (12) параллельны оси (7) и расположены рядом, и внешние поверхности секторов (12), противоположные оси (7), совместно образуют указанную внешнюю поверхность (5); и

- втянутым положением для демонтажа, в котором, по меньшей мере, часть указанных секторов (12) приближается к оси (7), удаляясь от контура внешней поверхности (5), уменьшая радиальный размер барабана и допуская извлечение самого барабана (4) из конструкционной секции летательного аппарата;

каждая направляющая (17) содержит неподвижную часть (17g), удерживаемую указанной опорной конструкцией (10), и подвижную часть (18), которая движется вдоль/относительно неподвижной части (17g) в прямолинейном направлении Н,

отличающаяся тем, что она содержит устройство (Р) позиционирования, расположенное между частью каждой подвижной части (18), обращенной к соответствующему сектору (12), и укрепляющей конструкцией (21) сектора (12); причем указанное устройство (Р) позиционирования обеспечивает регулирование положения сектора (12) относительно направляющей в двух направлениях (x, y), которые лежат в плоскости RP, перпендикулярной оси Н самой направляющей (17); указанное устройство позиционирования содержит центральный корпус (45), расположенный в гнезде (42) в указанной подвижной части (18) и снабженный частью (51), которая соединена (52) с опорной конструкцией (21) указанного сектора (12);

положение указанного центрального корпуса (45) в указанном гнезде (42) регулируется посредством позиционирования в указанном гнезде (42) множества захватывающих элементов (53), которые сопрягаются с боковыми стенками (47) указанного центрального корпуса (45) для его перемещения.

2. Система по п. 1, в которой каждый сектор (12) удерживается двумя парами прямолинейных направляющих (17), расположенных в оконечных частях (16a, 16b) опорного элемента.

3. Система по п. 1, в которой указанный центральный корпус (45) сформирован как усеченная пирамида с квадратными основаниями, и указанные захватывающие элементы (53) имеют клиновидную форму.

4. Система по п. 1 или 3, в которой каждый захватывающий элемент (53) выполнен с возможностью размещения в указанном гнезде (42), воздействуя на соответствующий резьбовой элемент (55), который проходит, по меньшей мере, частично в полости, выполненной в самом захватывающем элементе.

5. Система по п. 1, в которой указанный привод является приводом типа винт (31) - винтовая гайка (29).

6. Система по п. 1, в которой каждый сектор (12) содержит изогнутую стенку (20), которая имеет поперечное сечение с профилем дуги окружности, и укрепляющую конструкцию (21), обращенную внутрь барабана (4) и выполненную с возможностью предотвращения отклонения/деформации стенки (20).