Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Композиционный материал с плетеным трубчатым каркасом для изготовления элементов конструкций Гергерт Андрей Владимирович

Композиционный материал с плетеным трубчатым каркасом для изготовления элементов конструкций
<
Композиционный материал с плетеным трубчатым каркасом для изготовления элементов конструкций Композиционный материал с плетеным трубчатым каркасом для изготовления элементов конструкций Композиционный материал с плетеным трубчатым каркасом для изготовления элементов конструкций Композиционный материал с плетеным трубчатым каркасом для изготовления элементов конструкций Композиционный материал с плетеным трубчатым каркасом для изготовления элементов конструкций
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Гергерт Андрей Владимирович. Композиционный материал с плетеным трубчатым каркасом для изготовления элементов конструкций : диссертация ... кандидата технических наук : 05.02.01.- Пермь, 2001.- 131 с.: ил. РГБ ОД, 61 02-5/1887-6

Содержание к диссертации

Введение

1. Разработка технологии и оборудования для получения плетеного армирующего каркаса трубчатой формы 10

1.1. Обзор и анализ технологии и оборудования для изготовления плетеных каркасов 12

1.2.Устройство и способ изготовления трубчатого плетеного каркаса 19

1.3. Экспериментальная установка для плетения армирующих трубчатых каркасов 22

1.4. Разработка конструкторско-технологических характеристик промышленной установки для плетения армирующих каркасов 26

1.5.Исследование технологических параметров плетения 35

Выводы по главе 42

2. Особенности структуры композиционных материалов с плетеным армирующим каркасом 43

2.1. Особенности КМ с плетеной структурой 43

2.2. Синтез параметров формирования плетеного композита 46

2.3. Структурные и технологические возможности плетеного армирующего каркаса 51

3. Выбор метода расчета упругих характеристик и экспериментальное исследование плетеного КМ 61

3.1. Анализ существующих методик расчета упругих характеристик КМ с подобной структурой 62

3.2.Методика расчета упругих характеристик КМ 69

3.3. Исследование физико-механических свойств на опытных образцах с различными параметрами 78

3.4.Результаты экспериментального исследования 86

Выводы по главе 89

4. Области применения плетеных КМ 90

4.1. Пластиковый трубопровод, армированный плетеным КМ 92

4.2. Криволинейный отвод трубопровода и компенсатор температурных изменений 98

4.3. Дренажная труба из плетеного КМ 107

4.4. Изготовление комбинированного баллона давления, армированного плетеным КМ 113

Выводы по главе 120

Заключение 121

Список литературы 125

Введение к работе

Полимерные композиционные материалы (КМ), образованные из прочного, легкого армирующего наполнителя и отвержденного полимерного связующего, получили широкое применение в качестве конструкционных материалов различного назначения.

В нашей стране композиционные материалы в основном применялись в оборонной отрасли (50%) [50] и значительно меньше в других отраслях. В связи с конверсией в оборонной отрасли промышленности в начале 90- годов акценты по применению КМ сместилось к народно-хозяйственным отраслям. Помимо широко используемых методов формования КМ: намотки, выкладки, пултрузии, экструзии (Рис. 1.) стали развиваться и другие [25]. На рисунке 2 показано долевое значение методов формования КМ.

Методы формования полимерных КМ

Пултрузия, экструзия

Намотка Т7 X

Выкладка с прессованием

КМ с плетеной структурой

Рис. 1. Методы формования полимерных КМ

Намотка „,- преесова- \ мнем 7 "*«;й?;?ч. другие

Лултрузия, SKCTDVSHtf плетеной структурой

Рис. 2. Долевое значение методов формования КМ

Представили практический и научный интерес КМ с плетеной армирующей структурой, а именно с плетеным трубчатым каркасом.

Структура плетения показана на рис.3. Эта структура является фрагментом плетеного трубчатого каркаса (рис. 4), образованного двумя группами нитей, направленных по пересекающимся спиральным траекториям. При этом каждая нить одного направления последовательно проходит под и над нитями другого

Рис. 3. Структура плетения

Рис. 4. Трубчатый плетеный каркас

Актуальность исследований такого класса КМ связана с перспективой создания высоких технологий при разработке конструкций.

Метод получения плетеного каркаса известен в кабельной, текстильной и резинотехнической промышленности [2,14,19,33,34,35]. В производстве композиционных материалов плетеные каркасы начали применять в 60-х годах [50] (работы Россато Грове). Однако метод плетения не получил широкого применения. Объясняется это разными обстоятельствами. С одной стороны композиционные материалы с плетеной структурой по прочности и упругим характеристикам уступают материалам, полученным методом намотки. С другой стороны для получения плетеных каркасов больших размеров нет подходящего оборудования.

Однако для товаров народного потребления из КМ зачастую требуются не только высокие характеристики материалов, сколько высокая технологичность и конкурентоспособность. Таким требованиям на наш взгляд соответствует КМ, армированный плетеным трубчатым каркасом.

Цель работы. Исследование композиционных материалов с плетеным трубчатым каркасом, развитие методов изготовления таких материалов, разработка новых технологий получения конструкций из них.

Основные задачи работы. Анализ существующих способов плетения, поиск путей расширения технологических возможностей установок для изготовления плетеного каркаса. Создание нового способа и установки для изготовления широкой гаммы плетеных трубчатых каркасов. Изучение свойств плетеного каркаса, изготовление композиционного материала с плетеным армирующим каркасом. Выбор и модификация методики расчета упругих характеристик с учетом особенностей плетеной структуры, ее экспериментальная проверка. Разработка новых технологий изготовления элементов конструкций из плетеного КМ.

Научная новизна. Изучена структура и свойства армирующего каркаса, На основании теоретических и экспериментальных результатов установлена взаимосвязь основных параметров плетения. Разработана и экспериментально обоснована методика расчета упругих характеристик КМ, армированного трубчатым плетеным каркасом, позволяющая прогнозировать модуль

7 упругости, модуль сдвига и коэффициент Пуассона в зависимости от изменения технологических параметров плетеного каркаса.

Практическая ценность. Разработана новая технология и установка для изготовления плетеного армирующего каркаса трубчатой формы (патент на изобретение). На экспериментальной установке исследованы конструкторско-технологические параметры плетения трубчатого каркаса. Изготовлены и испытаны экспериментальные образцы. Разработаны конструкторско-технологические характеристики промышленной установки для плетения армирующих каркасов. Обоснованы направления использования плетеных КМ и разработана новая технология изготовления элементов конструкций (элементы трубопровода, дренажная труба, комбинированный баллон давления) с использованием плетеного КМ.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на следующих конференциях и семинарах: НТК Аэрокосмического факультета ПГТУ (г. Пермь, 1998); VIII Всероссийская НТК «Регулируемые твердотопливные энергоустановки» (г. Пермь, 1998); НТК «Аэрокосмическая техника и высокие технологии'99» (г. Пермь, 1999); Всероссийская научная конференция «Фундаментальные и прикладные проблемы современной механики» (г. Томск, 1999); I Всероссийская НТК молодых ученых «Материалы и технологии XXI века» (г. Бийск, 2000); Всероссийская НТК «Аэрокосмическая техника и высокие технологии'2000», (г. Пермь, 2000); VII международная конференция по химии и физикохимии олигомеров «Олигомеры-2000» (г. Пермь, 2000); IX Всероссийская НТК «Регулируемые твердотопливные энергоустановки» (г. Уфа, 2000); областная научная конференция «Молодежная наука Прикамья 2000» (г. Пермь, 2000); Всемирный салон изобретений и инноваций «Брюссель - Эврика 2000» (Бельгия, Брюссель, 2000), Всероссийская НТК «Аэрокосмическая техника и

8 высокие технологии' 2001» (г. Пермь, 2001); международный семинар «Научно-технический потенциал Западного Урала в области конверсии военно-промышленного комплекса» (г. Пермь, 2001)

Публикации. Содержание диссертации отражено в 12 опубликованных работах [6-12,31,41-44]. По результатам исследований получено два патента на изобретение [54,56].

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы, занимающих в общей сложности 129 страниц. Работа содержит 48 рисунков, 11 таблиц. Список литературы включает 67 наименований и дается в алфавитном порядке.

Содержание работы. Во введении обоснована актуальность исследований композиционного материала с трубчатым плетеным каркасом, сформулированы цель и задачи диссертационной работы, обобщены научные результаты и положения, выносимые на защиту, а также рассмотрена возможность их практического применения.

В первой главе диссертационной работы проведен обзор и анализ существующих методов плетения и технологического оборудования. Проведена творческая переработка схемы установки, способа плетения, а также проведен поиск новых решений. В результате разработан и запатентован новый способ получения плетеного трубчатого изделия и устройство для его осуществления. Проведена экспериментальная отработка изобретенной установки и ее возможностей. На базе проведенных исследований разработаны основные параметры для промышленного варианта установки.

Во второй главе исследована взаимосвязь следующих параметров плетения: количество нитей, участвующих в плетении; высота зоны плетения

9 над столом; диаметр оправки (или каркаса); линейная плотность нитей; угол армирования; период плетения; скорость плетения; заполняемость ячейки -ромба (редкая, средняя и плотная структура). Разработана расчетная методика для оценки деформативности плетеной структуры. Методика подтверждена экспериментальными исследованиями.

В третьей главе проведен обзор существующих методик расчета упругих характеристик материалов с плетеной структурой. В результате разработана новая методика расчета упругих характеристик для КМ, армированного трубчатым плетеным каркасом. Приведен расчет тестового примера, построены графики зависимости модуля упругости и коэффициента Пуассона от угла искривления волокон и угла армирования. Получены экспериментальные данные, качественно подтверждающие корректность предложенной методики.

В четвертой главе определены основные направления использования КМ с плетеным трубчатым каркасом. Разработана новая технология изготовления таких элементов конструкций как: элементы трубопроводов (отвод, компенсатор температурных изменений), дренажных труб и баллонов давления. Проведен технико-экономический анализ, подтвеждающий эффективность предлагаемой технологии. По сравнению с другими способами изготовления предложенный способ мене трудоемок, не требует специального оборудования, более производителен, и является конкурентоспособным.

В заключении сформулированы основные результаты диссертационной работы в целом.

Автор считает своим приятным долгом выразить благодарность доктору технических наук, профессору Владимиру Илларионовичу Петренко и кандидату технических наук Борису Дмитриевичу Олейнику.

Экспериментальная установка для плетения армирующих трубчатых каркасов

Для практической реализации идеи изобретения [56] требуется проведение большого объема работ, связанных с проектированием и изготовлением установки, что выходит за рамки данного проекта. Поэтому разработана и изготовлена упрощенная установка, меньших габаритов и с ручным перемещением катушек с нитями. Она является физической моделью натурной установки и отвечает основным требованиям физического моделирования. На рис. 7 показан общий вид этой установки.

Установка состоит из 2- основных частей: устройства для плетения каркаса (левая часть рис. 7.); приемного устройства для наработанного каркаса (правая часть рис.7.)

Установка содержит неподвижный круглый стол диаметром 1,56 м. На нем концентрично расположено кольцо, имеющее возможность вращательного движения. По периметру стола и кольца равномерно, в шахматном порядке, установлены крючки. Число их равно максимальному числу нитей для плетения, т.е. 96 штукам. Другие возможные варианты плетения по количеству нитей: 48; 24; 12.

Половина нитей крепится на столе, другая половина - на кольце. Установка позволяет изготавливать каркасы малых и средних диаметров, в пределах 0,01...0,1 м. Диаметр стола определен из условия размещения максимального числа нитей и удобства их перемещения с одного крючка на другой. В центре стола установлена ось - оправка, на ней закрепляются концы нитей и затем формируется каркас. Установка имеет набор сменных оправок разного диаметра и длины. Приемное устройство включает в себя направляющие ролики, криволинейный кронштейн, приемный барабан с ручкой и фиксатором. На барабан наматывается рукав-заготовка (Рис. 8.).

Катушка с нитью и натяжителем на экспериментальной установке смоделированы простым приспособлением, показанным на рис. 9.

Длина веретена около 0,12 м; диаметр 0,01 м. На одном конце имеется отверстие, в которое крепится резинка - натяжитель. Запас нити на веретене фиксируется с помощью короткой резиновой трубки. Нить намотана на веретено, конец ее продернут через фиксатор. Петля на конце нити служит для крепления на оправку, а петля на натяжителе - для крепления на крючке.

На рис. 10 показана установка в процессе плетения каркаса. Плетение осуществляется 96 нитями, 48 из них закреплены на столе, другие 48 - на кольце. На верхней части оправки находится сплетенный каркас, в средней части - зона плетения, вокруг нижней части оправки - конический веер из 96 равномерно расположенных нитей.

Процесс плетения осуществляется следующим образом. Нити внутреннего круга, закрепленные на столе, поочередно вручную, одна за другой, перебрасываются на один шаг, огибая соседние нити внешнего кольца. При этом петля натяжителя снимается с крючка и одевается на соседний крючок. Так поочередно все 48 нитей смещаются на 1 шаг, например, против часовой стрелки. Затем поворачивают кольцо с другой группой нитей на один шаг по часовой стрелке. Сочетание этих движений образует 1 цикл плетения. При многократном повторении циклов в зоне плетения формируется цилиндрический трубчатый каркас. По мере наработки он сматывается на приемный барабан. В каркасе нити одной группы расположены по спирали, нити второй - по спирали встречного направления. При этом каждая нить одного направления последовательно проходит под и над нитью другого направления. По аналогии с текстильными тканями, такую структуру называют полотняной.

Создание экспериментальной установки не потребовало больших трудозатрат и средств, и в то же время позволило изготавливать опытные каркасы с разной структурой и размерами. Рисунок плетения, структура каркаса полностью соответствуют аналогу (изобретению). Таким образом, физическая модель - экспериментальная установка полностью выполняет принципы физического моделирования и адекватна натурной установке.

Структурные и технологические возможности плетеного армирующего каркаса

Одним из основных конструктивных параметров плетения, как отмечалось выше, является угол армирования «а». Его величина задается при проектировании изделия. Угол армирования влияет на анизотропию прочностных и упругих свойств КМ. При проведении прочностных расчетов на этапе проектирования изделия его определяют в зависимости от формы, геометрии конструкции и эксплуатационных нагрузок. Так, например, для трубопроводов и сосудов давления оптимальное значение угла армирования около 55 [21]. Для стержневых конструкций, работающих на осевое сжатие, растяжение или изгиб, при которых преобладают осевые напряжения, угол армирования может составлять 20...30. Для каждого конкретного изделия конструктор определяет значение угла армирования. При плетении каркаса угол «а» обеспечивается заданием высоты зоны плетения Н (2).

Рассмотрим параметры плетения: количество нитей и их линейную плотность. Очевидно, что эти параметры надо «увязывать» с диаметром, толщиной и плотностью плетеного каркаса. Под плотностью каркаса понимают заполнение нитями структурного элемента - ромба. Для получения каркаса с предельными параметрами: с максимальным диаметром и толщиной, полностью заполненными ромбами; требуется взять наибольшее число нитей с максимальной плотностью. Для получения каркаса с минимальными параметрами: малым диаметром и толщиной, с незаполненными ромбами; нужно взять в несколько раз меньшее количество нитей с минимальной линейной плотностью. Практически, для каждого конкретного типоразмера каркаса, число нитей и их линейная плотность подбирается на основе опыта работы.

Вторым этапом технологии плетеных КМ является натягивание или одевание куска каркаса на формообразующую основу. Каркас обладает рядом высокотехнологических свойств: - мягкий, гибкий как обычный текстиль; - при смотке на приемный барабан, при хранении, при отрезке, при одевании на формообразующую основу сохраняет целостность, рисунок структуры; - обладает свойством значительной деформативности в осевом и окружном направлениях, сохраняя рисунок структуры; - при растяжении в одном направлении происходит уменьшение размера по другому направлению; - по длине каркаса характер деформирования может меняться, возможны плавные переходы от зоны окружного растяжения к зоне осевого растяжения, и т.п.

Благодаря этим свойствам каркас можно приформовывать на цилиндрических, плоских, выпуклых, вогнутых поверхностях. Первые опыты показали, что каркас можно одевать на прямолинейные и криволинейные трубы и стержни. При этом форма и размеры сечения по длине трубы или стержня могут плавно изменяться. Конструктивные и деформационные возможности плетеного каркаса показаны на рис. 18-23.

Исследуем деформативность плетеного каркаса. На рис. 24 приведены три состояния структурного элемента - ромба, в зависимости от прикладываемого растягивающего усилия. а) - исходная геометрия ромба; б) - геометрия ромба, растянутого по оси каркаса; в) - геометрия ромба, растянутого в окружном направлении

При растяжении каркаса в осевом или в окружном направлении происходит трансформация структурной ячейки - ромба. При этом стороны ромба размеров не меняют, изменяются только углы ромба, а следовательно и диагонали. Ромб при деформировании «работает» как шарнирный 4- звенник.

Для оценки деформативности плетеной структуры проведен эксперимент на двух каркасах. Первый каркас сплетен на оправке диаметром 0,074 м. 96 нитями с линейной плотностью 3200 Текс. Угол армирования аі=±30, длина каркаса на оправке равна 0,6 м. Второй каркас отличался только углом армирования, который составлял а2=±40. каркасы поочередно снимали с оправки диаметром 0,074 м., в свободном состоянии растягивали в окружном направлении и затем одевали на оправку большего диаметра (0,108м). Каркасы свободно и легко одевались на оправку и плотно к ней прилегали. В окружном направлении они растянулись, а в осевом - укоротились; произошла трансформация всех структурных ромбов. В новом состоянии у каркасов замеряли длины и углы армирования. Величины измеренных параметров приведены в табл. 5.

Исследование физико-механических свойств на опытных образцах с различными параметрами

За время, прошедшее с начала «композитного века», стало очевидно, что подходы к проектированию, моделированию и расчету, отработанные для конструкций из традиционных материалов (металлов), не применимы в полной мере к конструкциям из композитов. Основной причиной является то, что композиты представляют такой класс материалов, который можно конструировать, выбирая рациональным образом компоненты с нужными свойствами и организуя их в нужную структуру с оптимальной схемой армирования. Кроме того КМ и конструкция, как правило, не существуют отдельно, они создаются одновременно, в одном и том же технологическом процессе. Это означает, что еще до создания материала и конструкции необходимо предсказать их свойства, исходя из свойств компонент и условий их взаимодействия [46]. Потенциальные возможности КМ могут быть реализованы лишь при правильном физическом моделировании как структуры, так и технологии. Поэтому принципы и методы физического моделирования становятся как бы научной базой применения конструкторских, технологических и материаловедческих решений на всех этапах проектирования и создания изделий [15,63].

Начинается моделирование с постановки и уточнения задачи, рассмотрения физических аспектов, определения степени влияния на моделируемый процесс различных факторов. На этой основе строится физическая модель. Разработка эскизного проекта предусматривает построение физических моделей на основании опыта создания прототипов. На этапе рабочего проектирования физическое моделирование предполагает создание образцов, моделей и макетов для проверки конструкторских решений. Одновременно с проектированием решаются и материаловедческие задачи, связанные с выбором КМ. Физическое моделирование здесь заключается в правильном выборе и изготовлении образцов и моделей, испытании их в соответствие с условиями эксплуатации изделия, определении физико-механических свойств. Применительно к композитам важной стороной физического моделирования является учет технологии получения изделия. При изготовлении образцов и моделей надо наиболее полно воспроизводить технологию изделия [21].

При физическом моделировании применяют структурный подход, при котором конструкцию и КМ рассматривают как многоуровневую систему, включающую: уровень элементарных волокон; уровень структурно обособленных групп нитей; уровни однонаправленных слоев; пакет слоев. Факторы, определяющие прочность материала и конструкции в целом, действуют на каждом структурном уровне. Поэтому физические модели и образцы должны на всех уровнях соответствовать натурному изделию [28]. Физическое моделирование плетеного композита включает в себя следующее: геометрические параметры структуры плетения; соотношение компонент (армирующие нити и связующее); типы связующего и нитей; деформативность компонент; прочностные свойства компонент; линейная плотность нитей; технологические параметры плетения; технологические параметры отверждения связующего.

Тип армирующих нитей является основным отличительным признаком КМ, во многом определяющим его свойства. Наиболее применим к плетеным КМ армирующий материал из стеклонитей. Сочетание физико-механических свойств и высокой технологичности обеспечило стеклонитям ведущую роль в КМ. Стеклонити имеют высокую прочность (2500...3000 МПа), средний уровень жесткости (модуль упругости 70000.. .80000 МПа), массовую плотность 2,5 ... 2,6 т/м , они достаточно стойки к технологическим перегибам, имеют хорошую адгезию со связующим. Стеклонити выпускаются в больших объемах и имеют средние цены. Углеродные волокна отличаются высокой прочностью и модулем упругости, но технологическая перерабатываемость их затруднительна из-за высокой чувствительности и травмируемости при изгибах. Полиамидная нить (капроновая) отличается высокими текстильными свойствами, что важно при плетении, имеет достаточную прочность (700.. .800 МПа), малую плотность (1,14 т/м ). К недостатку этих нитей можно отнести низкий модуль упругости (3000...4000 МПа), а, следовательно большую деформативность.

Плетеный КМ относят к пространственно-армированным материалам. Число прочностных и упругих характеристик, описывающих свойства такого материала, пропорционально числу направлений армирования. Основные прочностные свойства - это пределы прочности на растяжение, сжатие, изгиб, сдвиг; упругие свойства - это модули упругости, модули сдвига, коэффициенты Пуассона. При этом в каждом направлении: по оси каркаса, в окружном направлении, по толщине, значения характеристик различные.

Экспериментальное определение всего комплекса прочностных и упругих характеристик весьма сложно и трудоемко. Исследователи зачастую определяют в эксперименте лишь основные из них, оставшиеся рассчитывают, используя те или иные математические модели.

Наиболее распространенным и изученным является определение упругих характеристик на плоских образцах. Такие образцы технологичны, более просты в изготовлении, удобны при испытании. При изготовлении таких образцов удается четко выдерживать основные конструкторско-технологические параметры

Изготовление комбинированного баллона давления, армированного плетеным КМ

Разработан и запатентован новый способ изготовления комбинированного баллона давления, армированного плетеным КМ.

Изобретение относится к технологиям получения изделий с применением полимерных композиционных материалов, а именно, к изготовлению сосудов давления для хранения жидкостей и газов, применяемых в различных отраслях, например: в химической, нефтехимической, автомобильной.

Известен способ получения металлопластикового баллона [38,40,55,66], включающий изготовление герметичного лейнера, состоящего из металлической обечайки и эллиптических или полусферических днищ с фланцами и штуцером. Затем на цилиндрической части лейнера формуют силовую оболочку, используя метод намотки нитями или жгутами, пропитанными полимерным связующим. Далее проводят отверждение композита. Полученный таким способом металлопластиковый баллон не является равнопрочной конструкцией, так как цилиндрическая часть и днища выполнены по-разному: цилиндрическая часть усилена армированным композиционным материалом, в то время как днища имеют только металлический слой. Такая конструкция баллона не оптимальна, ее «слабым местом» при больших давлениях будут днища.

Известен способ изготовления комбинированного баллона давления [30, 38, 40], который является наиболее близким к заявляемому решению. Так как одним из основных требований к баллону давления является сохранение его герметичности длительное время под давлением, то оптимальным решением является именно комбинированный баллон, состоящий из сравнительно легкого и герметичного лейнера и сформированной поверх него силовой оболочки из композиционного материала. Такая оболочка придает баллону дополнительный эффект - обеспечивает безосколочный характер разрушения и огнестойкость при аварийных ситуациях. Способ заключается в следующем. Сначала изготавливают лейнер из пластмассы или металла. Он имеет в сечении круглую форму и прямолинейную продольную ось. На лейнер, как на оправку, наматывают силовую оболочку. Намотку ведут на специальном программном намоточном станке. Лента, образованная системой нитей или жгутов, пропитывается связующим и подается на вращающийся лейнер, установленный в центрах намоточного станка. Укладка ленты осуществляется по специальной программе с образованием спиральных и кольцевых слоев. После получения необходимой толщины и структуры композиционного материала, покрывающего цилиндрическую часть и днища лейнера, производят полимеризацию связующего.

Недостатком способа по прототипу является большая трудоемкость и стоимость работ по формованию силовой оболочки. Применение способа ограничивается баллонами цилиндрической формы с круглым сечением и прямолинейной продольной осью. Послойная спирально-кольцевая намотка -это длительный технологические процесс. Ограниченная ширина ленты, небольшая окружная скорость вращения лейнера, малая скорость пропитки ленты связующим, значительные размеры лейнера и толщины силовой оболочки - все это приводит к существенной временной протяженности процесса формования. Такая намотка требует специального сложного и дорогого станка с программным управлением. Отметим также, что в случае использования пластикового лейнера его жесткости будет недостаточно для проведения намотки. Потребуется дополнительно усилить лейнер изнутри, чтобы он не потерял своей формы и размеров от технологических нагрузок, присущих намотке. С этой целью на время намотки и отверждения лейнер заполняют твердеющим составом (например: песчано-полимерной смесью, поваренной солью, и др.), который затем удаляется. Эти технологические приемы увеличивают трудоемкость и стоимость формования силовой оболочки. Увеличиваются они и на следующем технологическом этапе — отверждении композиционного материала. Обычно при спирально-кольцевой намотке используют связующее «горячего» отверждения. Режим отверждения является длительным, затраты электроэнергии значительные, требуются специальные температурные печи.

Целью изобретения является создание способа, уменьшающего по сравнению с прототипом трудоемкость, стоимость и время изготовления баллона давления, а также расширяющего технологические возможности по изготовлению, а именно, с различной формой сечения (круглый, прямоугольный, квадратный и т.д.), с прямолинейной и криволинейной осью баллона. Это особенно актуально при массовом производстве, например, при выпуске баллонов для автомобилей, работающих на сжиженном природном газе. Цель достигается несколькими приемами

Похожие диссертации на Композиционный материал с плетеным трубчатым каркасом для изготовления элементов конструкций