CC BY
1
Секция «Проектирование и производство летательных аппаратов, космические исследования и проекты»
УДК 621.792.6
ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СОЕДИНИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
А. В. Тетерин, В. К. Щеглов Научный руководитель - А. В. Гирн
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: a01.27.2000.37@gmail.com
В данной статье описаны различные методы изготовления соединительного элемента из полимерных композиционных материалов в зависимости от способа намотки и типа оснастки.
Ключевые слова: композиционные материалы, соединительные элементы, метод намотки
STUDY OF METHODS FOR MANUFACTURING CONNECTING ELEMENTS
FROM COMPOSITE MATERIALS
A. V. Teterin, V. K. Shcheglov Scientific supervisor - A.V. Girn
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: a01.27.2000.37@gmail.com
This article describes various methods for manufacturing a connecting element from polymer composite materials, depending on the method of winding and the type of equipment.
Key words: composite materials, connecting elements, winding method
В настоящее время происходит активное внедрение полимерных композиционных материалов (ПКМ) в конструкции летательных аппаратов, так как детали из ПКМ имеют ряд преимуществ в сравнении со своими металлическими аналогами. Создание конструкций из КМ методом намотки во многом зависит от качества реализации узловых соединений. Ключевым этапом в разработке является создание легкого соединительного узла, при использовании которого снижение прочности конструкции минимально [1].
Принципиально возможны два метода сборки композитных конструкций:
1) Сборка стыкуемых элементов конструкции, выполненных из ПКМ;
2) Сборка металлических элементов конструкции (законцовок), предварительно установленных в тело КМ изделия [2].
Целью данной работы является описание различных методов изготовления соединительного элемента из композиционного материала.
Создание изделия из композиционного материала начинается с изготовления оснастки, обеспечивающей форму и точность диаметральных размеров будущего изделия. Учитывая вышесказанные требования к оснастке, предполагаем, что её можно реализовать следующими типами:
1) Растворимая оснастка;
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2022. Том 1
2) Разборная оснастка.
Растворимая оснастка представляет собой оснастку из материала, способного в конце процесса подвергнуться вытравливанию из полученной детали в специальной среде. Данная оснастка является одноразовой, а, значит, следует стремиться к использованию наименее дорогих материалов. При этом их твёрдость должна удовлетворять вышесказанным требования к оснастке.
Разборная оснастка представляет собой форму на основе трубчатых соединений, которую по окончанию процесса застывания связующего возможно разобрать и вынуть из детали. На рис.1 видно, что две трубы соединяются при помощи плотного переходника. Такую оснастку можно сделать под различные виды соединителей, и при этом она многоразовая.
Рис. 1. Модель оснастки
Изготовление соединительного элемента можно осуществить различными способами:
1) Намотка нитью;
2) Выкладка половин переходника стеклотканью;
3) Выкладка тканью с использованием выкроек.
Рис. 2. Модель выкладки одной половины изделия
Намотка нитью подразумевает под собой продольную спиральную намотку под определенным углом. Недостаток метода заключается в сложности технологии из-за
Секция «Проектирование аа произаодатво летательных апааратов, космические исаледования и п рое кт ы »
необычной формы детали, для равномерного распределения нити потребуется сложный расчет траектории намотки, при этом реализация метода на качественном уровне доступна только с применением роботизированного оборудования.
Выкладка половин переходника тканью осуществляется при помощи выкладки двух полотен ткани в виде раскроя поперечного сечения оснастки, пример которого представлен на рисунке 2. В дальнейшем происходит соединение двух половин. Метод прост в использовании, однако существует ослабление элемента в месте соединения половин. В зависимости от условий эксплуатации это может стать ключевым фактором отказа от данного метода.
Рис. 3. Раскрой ткани
Выкладка тканью с использованием выкроек предполагает отдельную выкладку каждого трубчатого элемента из составных труб с дальнейшим соединением внахлест. Упрощённый раскрой полотен ткани для соединительного Т-образного элемента представлены на рисунке 3. Данный метод намотки прост в использовании. Недостатком способа является большая в сравнении с другими методами концентрация напряжений в месте стыка двух труб [3].
В ходе работы были исследованы различные способы намотки в процессе изготовления соединительного элемента из полимерного композиционного материала. Представлен краткий анализ данных методов намотки. Были рассмотрены различные типы оснастки для изготовления соединительного элемента.
Библиографические ссылки
1. М. А. Комков, В. А. Тарасов. Технология намотки композитных конструкций ракети средств поражения : учеб. пособие / М. А. Комков, В. А. Тарасов. - М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2011. - 431 с.
2. Батаев А.А. Композиционные материалы: строение, получение, применение: Учебник / А.А. Батаев, В.А. Батаев - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2002. - 384 с. - (Серия «Учебники НГТУ»)
3. Д. С. Вершинин, А. В. Тетерин, В. К. Щеглов и др. - Технология изготовления соединительных элементов из композиционных материалов // Актуальные проблемы авиации и космонавтики. [Электронный ресурс] : материалы V Междунар. науч.-практ. конф., посвящ. Дню Космонавтики (08 - 12 апреля 2019 г., Красноярск) : в 3 т.
© Тетерин А.В., Щеглов В.К., Гирн А. В., 2022
