ПОЛАЯ МНОГОСЛОЙНАЯ ТКАНАЯ ЗАГОТОВКА ОБЪЕМНОЙ СТРУКТУРЫ С ИМИТАЦИЕЙ САРЖЕВОГО ЭФФЕКТА И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
HOLLOW MULTILAYER WOVEN PREFORM OF A BULK STRUCTURE WITH TWILL-LINE EFFECT IMITATION AND METHOD OF MANUFACTURE THEREOF

Изобретение относится к текстильной промышленности, в частности к полым многослойным тканым заготовкам, предназначенным для создания армирующих элементов композиционных материалов.
Известна полая многослойная тканая заготовка объемной структуры, формируемая путем саржевого переплетения уточных нитей и систем основных нитей. Она усматривается из способа изготовления многослойной контурно-профильной ткани [пат. RU 2466219, 2011 г.].
Недостатком ее является низкая прочность изготавливаемого из нее композиционного материала в зоне расположения двух условных швов, образованных только нитями утка.
Наиболее близкой к заявляемой по технической сущности и достигаемому эффекту является полая многослойная тканая заготовка объемной структуры, формируемая на круглоткацкой машине путем переплетения уточных нитей и систем основных нитей. Она усматривается из способа изготовления тканой заготовки [пат. RU 2130093, 2000 г.].
В соответствии с указанным источником полая тканая заготовка не имеет условных швов, что позволяет повысить прочность изделий из композиционных материалов, в которых тканая заготовка является армирующим наполнителем.
На многослойных тканых заготовках, изготовленных методом круглого ткачества, возможно получение саржевых структур. При этом саржевый рисунок на поверхности и с распространением на требуемую глубину создается из перевязочных нитей основы.
Недостатком тканой заготовки является то, что при применении для перевязки тонких основных нитей саржевый рисунок не является ярко выраженным. Такого типа саржевые переплетения позволяют получить крутящий момент (при соприкосновении поверхности изделий, изготовленных из композиционных материалов, армированных такого типа тканой заготовкой), но он не значителен.
В то же время наличие сравнительно большого крутящего момента имеет важное значение для изделий, эксплуатация которых предусматривает их полет в атмосфере с обеспечением доставки в строго определенное место.
Задачей изобретения является создание такого конструктивного исполнения тканой заготовки, которое при использовании ее в качестве армирующего элемента композиционных материалов в изделиях в форме тел вращения обеспечивает возможность их вращения вокруг своей оси при полете в атмосфере с заданием направления вращения и позволяет сохранить при этом его высокую прочность.
Известен способ изготовления полой тканой заготовки объемной структуры, заключающийся в наработке ее из уточных нитей и систем основных нитей на плоскоткацком станке [пат. RU 2466219, 2011 г.]. В соответствии с ним в каждом из двух полотен, соединяемых условным швом, уточные и основные нити имеют саржевое переплетение.
Недостатком способа является то, что он не обеспечивает возможность наработки полого тканого полотна, в котором бы отсутствовали условные швы. Как следствие, изготавливаемое на основе тканой заготовки изделие из композиционного материала имеет низкую прочность в зоне расположения двух условных швов, образованных только нитями утка, несмотря на то, что они благодаря наработке тканой заготовки на формообразующих оправках трапецеидального сечения имеют малую ширину.
Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ изготовления тканой заготовки заключающийся в наработке ее из уточных нитей и систем основных нитей на установленной в круглоткацкую машину формообразующей оправке [пат. RU 2130093, 2000 г.]
Способ обеспечивает возможность изготовления тканой заготовки без «условных» швов и поэтому изготавливаемые на основе нее изделия из композиционных материалов имеют более высокую механическую прочность.
Однако, способ не обеспечивает изготовление тканой заготовки, на основе которой можно было бы изготовить изделие из композиционного материала, создающее при полете в атмосфере эффект крутящего момента вокруг своей оси, т.к. тканая заготовка не имеет саржевого переплетения уточных и основных нитей, а саржевый эффект, создаваемый выводом тонких перевязочных нитей основы на поверхность, не значителен.
Задачей изобретения является создание способа получения полой многослойной тканой заготовки объемной структуры, использование которой в качестве армирующего элемента композиционных материалов в изделиях обеспечивает возможность их вращения вокруг своей оси при полете в атмосфере с заданием направления вращения и позволяет сохранить при этом их высокую прочность.
Поставленная задача решается за счет того, что полая многослойная тканая заготовка объемной структуры, формируемая на круглоткацкой машине путем переплетения уточных нитей и систем основных нитей, в соответствии с заявляемым техническим решением, имеет на поверхности и/или по ее толщине цепочки точечных уплотнений, расположенные по требуемым траекториям с необходимыми углами относительно образующей заготовки и имитирующие саржевый эффект.
То, что тканая заготовка имеет на поверхности и/или по ее толщине цепочки точечных уплотнений, расположенные по требуемым траекториям с необходимыми углами относительно образующей заготовки, имитирующими саржевый эффект, позволяет увеличить саржевый эффект в сравнении с саржевым эффектом, получаемым за счет вывода на поверхность перевязочных нитей основы при наработке тканой заготовки на круглоткацкой машине. Следует отметить, что усилению саржевого эффекта способствуют также отличающиеся свойства композиционного материала по уносу в местах расположения цепочек уплотнений и разряжений, благодаря чему в процессе полета изделия из армированного заявляемой тканой заготовкой композиционного материала увеличивается глубина канавок. Расположение на тканой заготовке цепочек уплотнений, имитирующих саржевый эффект, по требуемым траекториям с необходимыми углами относительно образующей заготовки является необходимым условием для придания направления вращения изделию из армированного тканевой заготовкой композиционного материала, при его полете в атмосфере.
В новой совокупности существенных признаков у объекта изобретения появляется новое свойство: способность создать необходимые условия для изготовления (на основе заявляемой тканой заготовки, не имеющей «условных» швов) изделий из композиционного материала в форме тела вращения с возникновением на них крутящего момента, имеющего заданное направление.
Благодаря новому свойству решается поставленная задача, а именно: создано такое конструктивное исполнение тканой заготовки, которое при использовании ее в качестве армирующего элемента композиционных материалов в изделиях в форме тел вращения обеспечивает возможность их вращения вокруг своей оси при полете в атмосфере с заданием направления вращения и позволяет сохранить при этом его высокую прочность.
Поставленная задача решается также за счет того, что в способе изготовления тканой заготовки, заключающемся в наработке ее из уточных нитей и систем основных нитей на установленной в круглоткацкую машину формообразующей оправке, в соответствии с заявляемым техническим решением имитацию саржевого эффекта создают точечными уплотнениями путем вывода с заданной глубины структуры заготовки к ее наружной поверхности и обратного ввода нитей основы в пределах одной или нескольких локально расположенных ячеек таким образом, что на поверхности возникают локальные переуплотненные участки с нитями перпендикулярными поверхности, расположенными по требуемым траекториям с необходимыми углами относительно образующей заготовки.
Создание имитации саржевого эффекта точечными уплотнениями путем вывода и обратного ввода с заданной глубины тканой заготовки нитей основы в пределах одной или нескольких локально расположенных ячеек таким образом, что на поверхности возникают локальные переуплотненные участки с нитями перпендикулярными поверхности, позволяет усилить саржевый эффект в сравнении с саржевым эффектом, возникающим за счет вывода на поверхность тонких перевязочных нитей основы.
Формирование точечных уплотнений с расположением их по требуемым траекториям с необходимыми углами относительно образующей заготовки позволяет создать условия, необходимые для придания направления вращения изделию из композиционного материала, армированного тканевой заготовкой.
В новой совокупности существенных признаков у объекта изобретения возникает новое свойство: способность создать усиленный саржевый эффект на тканой заготовке, формируемой на круглоткацкой машине и поэтому не имеющей «условных» швов, а благодаря наличию саржевого эффекта создать необходимые условия для изготовления на ее основе изделий из композиционных материалов в форме тела вращения с возникновением на них крутящего момента, имеющего заданное направление.
Благодаря новому свойству решается поставленная задача, а именно: создан способ получения полой многослойной тканой заготовки объемной структуры, использование которой в качестве армирующего элемента композиционных материалов в изделиях обеспечивает возможность их вращения вокруг своей оси при полете в атмосфере с заданием направления вращения и позволяет сохранить при этом их высокую прочность.
Изобретения настолько взаимосвязаны, что образуют единый изобретательский замысел, а именно: изобретено новое конструктивное исполнение тканой заготовки и новый способ ее изготовления. Это свидетельствует о соблюдении единства изобретения.
Полая многослойная тканая заготовка объемной структуры выполнена путем формирования на круглоткацкой машине путем переплетения уточных нитей и систем основных нитей. Она имеет на поверхности и/или по ее толщине цепочки точечных уплотнений. Точечные уплотнения расположены по требуемым траекториям с необходимыми углами относительно образующей заготовки, имитирующими саржевый эффект.
Способ изготовления указанной тканой заготовки заключается в наработке ее из уточных нитей и систем основных нитей на установленной в круглоткацкую машину формообразующей оправке. Имитацию саржевого эффекта в тканой заготовке создают точечными уплотнениями путем вывода с заданной глубины заготовки к ее наружной поверхности и обратно ввода нитей основы в пределах одной или нескольких локально расположенных ячеек. Причем осуществляют это таким образом, что на поверхности возникают локальные переуплотненные участки с нитями перпендикулярными поверхности, расположенными по требуемым траекториям с необходимыми углами относительно образующей заготовки.
Изобретение поясняется чертежами и конкретным примером изготовления тканой заготовки.
На фиг. 1 приведены три варианта общего вида боковой (лицевой) поверхности тканой заготовки, где поз. 1 обозначены точечные уплотнения, образующие цепочки поз. 2, расположенные по требуемым траекториям с необходимыми углами поз. 3 относительно образующей заготовки поз. 4.
На фиг. 2 приведен рисунок сечения тканой структуры вдоль образующей, где поз. 1 - точечные уплотнения, образованные путем вывода с заданной глубины структуры заготовки к ее наружной поверхности и обратного ввода нитей основы в пределах одной или нескольких локально расположенных ячеек.
Пример изготовления многослойной тканой заготовки с саржевым эффектом.
В конкретном случае изготовили полую тканую заготовку в виде усеченного конуса с длиной образующей ~1000 мм и диаметрами верхнего и нижнего торцов - 200 мм и 300 мм соответственно.
Наработку тканой заготовки произвели на установленной в круглоткацкую машину формообразующей оправке. Формирование тканой заготовки осуществили в соответствии со способом, описанным в пат. RU 2130093, 2000 г., в котором внесли соответствующие изменения для создания саржевого эффекта. Для этого разработали программу, управляющую жаккардовыми машинами и несущую в себе информацию о структуре ткани. В процессе наработки из структуры тканой оболочки на определенных шагах управляющей программы вывели нити основы, необходимые для формирования уплотнений, а при достижении наработки лицевой (наружной) поверхности, опять же в соответствии с программой, выведенные нити основы ввели обратно в структуру оболочки. Тем самым, за счет двойного сложения, нити основы создали точечные уплотнения, проходящие в радиальном направлении (перпендикулярном поверхности) на заданную толщину (глубину) структуры заготовки. При дальнейшей наработке тканой оболочки формировали такие же точечные уплотнения в определенной последовательности и с определенным смещением. Таким образом, получили тканую заготовку с равномерно распределенными по наружной поверхности точечными уплотнениями, имитирующими саржевый рисунок ткани по требуемым траекториям с необходимыми углами относительно образующей заготовки.