ПРИСПОСОБЛЕНИЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОБОЛОЧЕК ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2017 года по МПК B29C53/82 F17C1/16 

Изобретение относится к области изготовления композитных оболочек, используемых в том числе при производстве корпусов ракетных двигателей, при изготовлении которых необходимо сделать полую оболочку с относительно небольшим отверстием с одного торца.

Известна оправка для изготовления твердотопливных ракетных двигателей, описанная в патенте РФ №2213877, МПК⁷ F02K 9/24, опубл. 10.10.2003, «Способ и технологическая оснастка для изготовления твердотопливного ракетного двигателя». Оправка содержит формирователь полости из легко дезинтегрируемого материала (фенопенопласт), заключенного в гибкую оболочку, разрушающийся под воздействием повышенного давления с возможностью сохранения после дезинтеграции указанного материала в виде единого компонента для того, чтобы облегчить его удаление из указанного ракетного топлива. После завершения отверждения твердое топливо и оправку с формирователями полости подвергают повышенному давлению (в соответствующей барокамере) приблизительно в интервале 34 кПа - 6,9 МПа (в зависимости от состава дезинтегрируемого материала), в атмосфере любого подходящего газа, совместимого с материалами топлива и корпуса. Такая обработка давлением означает разрушение структурной целостности формирователей полости, поскольку приводит к дезинтеграции пенопласта до порошкообразной консистенции, так что формирователь полости становится достаточно аморфным. Гибкая оболочка удерживает дезинтегрированный материал, позволяя удалить формирователь полости как единое целое, без применения какой-либо резки, соскабливания или очистки от порошкообразного вещества.

К недостаткам указанной оправки можно отнести большую трудоемкость удаления фенопенопласта, требующую привлечения большого временного и производственного ресурса.

Известно приспособление для изготовления баллона, выполненное в виде лейнера из закаленного стекла, описанное в патенте РФ №2533603, МПК F17C 1/16 (2006.01), опубл. 20.11.2014, бюл. №32, «Способ изготовления баллона». При изготовлении баллона на лейнер из закаленного стекла в радиальном направлении наматывают гибкий материал, одна из поверхностей которого выполнена из адгезива, а другая - из антиадгезива. Затем накладывают на лейнер по меньшей мере днище с горловиной, при этом один конец гибкого материала выводят через отверстие в лейнере и горловину, и формируют вокруг всей его поверхности силовую оболочку, выполненную спиральной радиально-диагональной намоткой композитного материала с использованием связующего, осуществляют его отверждение, разбивают лейнер и удаляют осколки из полости баллона. Данное приспособление принято за прототип.

Недостаткам данного приспособления является сложность удаления стеклянного лейнера, необходимость специальных мер защиты.

Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в упрощении и снижении стоимости изготовления оболочек из композиционных материалов, а также обеспечении возможности повторного использования приспособления и уменьшении времени его подготовки к повторному использованию.

Поставленная задача решается за счет того, что в заявляемом приспособлении для изготовления оболочек из композиционных материалов, содержащем формообразующий элемент, внешний контур которого соответствует внутренней форме центральной части оболочки, удаляемый после ее изготовления, в отличие от прототипа формообразующий элемент выполнен в виде металлической трубы, на которую на заданную длину в радиальном направлении по крайней мере в один слой намотан металлизированный канат, один конец которого закреплен на конце трубы, предназначенном для установки днища оболочки, а другой конец каната закреплен со стороны противоположного конца трубы.

Использование всей совокупности признаков заявляемого приспособления позволяет упростить его удаление из готовой оболочки, а также обеспечивает простоту подготовки приспособления к повторному использованию, что, в свою очередь, обеспечивает снижение стоимости изготовления оболочек из композиционных материалов.

Изобретение поясняется фигурой.

Приспособление для изготовления оболочек 5 из композиционных материалов содержит удаляемый после изготовления оболочки формообразующий элемент, внешний контур которого соответствует внутренней форме центральной части оболочки 5. Формообразующий элемент выполнен в виде металлической трубы 1, на которую на заданную длину в радиальном направлении в данном примере в три слоя 2А, 2В, 2С намотан металлизированный канат 2, один конец 2D которого закреплен на конце трубы 1, предназначенном для установки донной части 4 оболочки, а другой конец каната соединен с началом следующего каната 2 или закреплен на трубе 1 или на рядом расположенном витке каната 2.

При изготовления оболочки 5 из композиционного материала на отрезок трубы 1 наматывают металлизированный канат 2 плотными рядами и слоями 2А, 2В, 2С. Одни конец 2D каната закрепляют на конце трубы 1, со стороны установки донной части 3 оболочки, а другой конец каната закрепляют на трубе 1 или на рядом расположенном витке каната 2.

После укладки первого слоя 2А каната возможна намотка нескольких слоев каната (например, второго слоя 2В и третьего слоя 2С из каната меньшего диаметра, начало которого соединяют с концом каната 2 большего диаметра). На соответствующих торцах устанавливают и закрепляют заднее днище 3 и днище с горловиной 4 оболочки 5. Далее на верхний слой каната 2 наносят состав, препятствующий склеиванию будущей оболочки 5 из композиционного материала с поверхностью каната 2. Далее производят намотку композиционного материала и все связанные с этим технологические процедуры при создании оболочки 5. После затвердевания композиционного состава из оболочки 5 вытягивают трубу 1, которая в свою очередь последовательно тянет за собою все канатные слои.

С целью повышения производительности возможно совмещение процедур вытягивания каната 2 из образованной оболочки 5 и наматывание его на извлеченную трубу 1 для подготовки приспособления к дальнейшему использованию.

Таким образом, обеспечивается упрощение и снижение стоимости изготовления оболочек из композиционных материалов, а также возможность повторного использования приспособления, и уменьшается время его подготовки к повторному использованию.

Приспособление предназначено для изготовления оболочек из композиционных материалов, используемых в том числе при производстве корпусов ракетных двигателей. Приспособление содержит формообразующий элемент, внешний контур которого соответствует внутренней форме центральной части оболочки, удаляемый после ее изготовления. Формообразующий элемент выполнен в виде металлической трубы, на которую на заданную длину в радиальном направлении, по крайней мере, в один слой намотан металлизированный канат, один конец которого закреплен на конце трубы, предназначенном для установки днища оболочки, а другой конец каната закреплен со стороны противоположного конца трубы. Технический результат - упрощение и снижение стоимости изготовления оболочек из композиционных материалов. 1 ил.

Приспособление для изготовления оболочек из композиционных материалов, содержащее формообразующий элемент, внешний контур которого соответствует внутренней форме центральной части оболочки, удаляемый после ее изготовления, отличающееся тем, что формообразующий элемент выполнен в виде металлической трубы, на которую на заданную длину в радиальном направлении по крайней мере в один слой намотан металлизированный канат, один конец которого закреплен на конце трубы, предназначенном для установки днища оболочки, а другой конец каната закреплен со стороны противоположного конца трубы.