МНОГОСЛОЙНЫЙ КОРПУС ТРАНСПОРТНО-ПУСКОВОГО КОНТЕЙНЕРА ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ (ВАРИАНТЫ)
MULTILAYERED HOUSING OF TRASNPORT-LAUNCHER CONTAINER FROM COMPOSITE MATERIALS (VERSIONS)

Область техники
Изобретение относится к области ракетной техники, в частности, к транспортно-пусковым контейнерам (ТПК) с продольным пазом под ответный элемент ракеты, которые предназначены для хранения, транспортирования и запуска ракет дальнего действия, и может быть использовано при разработках корпусов ТПК трубчатой конструкции из композиционных материалов (КМ).
Уровень техники
Известны корпуса ТПК трубчатой конструкции из КМ, имеющие продольные направляющие элементы, в каждом из которых, по меньшей мере, один направляющий элемент имеет продольный прямоугольный паз, при этом направляющие элементы закреплены на внутренней поверхности корпуса (RU №93030274 А, МПК F16L 9/12, опубл. 27.06.95 Бюл. №18; RU №2168100 C1, МПК F16L 9/12, опубл. 27.05.2001 Бюл. №15).
В известных корпусах продольный паз выполнен на отдельном направляющем элементе, не входящем в структуру стенки корпуса и не способном выдержать динамические и тепловые нагрузки, развивающиеся при запуске ракеты. Результатом воздействия нагрузок является деформация и отрыв направляющих элементов от стенки корпуса.
Известны многослойные корпуса пусковых труб из КМ, имеющие винтовой прямоугольный паз, выполненный в слоях корпусов (RU №2261800 C1, МПК В29С 53/56, В29С 53/60, B29D 23/00, опубл. 10.10.2005 Бюл. №28; RU №2112648 C1, МПК В29С 53/82, В29С 53/72, В29С 53/60, F41F 3/042, опубл. 10.06.98 Бюл. №16).
В известных корпусах винтовой паз расположен в гофре внутреннего силового слоя, причем конфигурация этого гофра сохранена на всех последующих слоях. В результате этого известные корпуса имеют искаженную, неправильную геометрическую форму, что вызывает нарушение стабилизации ракеты при ее сходе.
Все вышеупомянутые корпуса и с продольными, и с винтовыми пазами выполнены из намотанных, сплошных по толщине, силовых слоев с использованием пенопластового теплозащитного слоя между ними. Прочность и жесткость силовых слоев, образующих паз, не достаточна для нагрузок, развиваемых ракетой при ее запуске: под воздействием этих нагрузок стенки паза работают на «растяжение-сжатие», которое приводит к нарушению формы паза и к раздавливанию пенопласта.
Известна многослойная труба из КМ, не имеющая паза, предназначенная для использования при изготовлении контейнеров. Труба включает наружный и внутренний силовые слои и, скрепленный с ними, силовой профильный слой, содержащий состыкованные между собой, расположенные по образующим упомянутой трубы, пултрудированные продольные многостеночные профили, преимущественно, замкнутого сечения сектора кольца, с полыми или заполненными полостями, образованными их формообразующими стенками: кольцевыми, внешними и внутренними, и радиальными стыковочными стенками, и/или указанными формообразующими стенками и радиальными и/или наклонными, по отношению к радиальным, внутрипрофильными стенками (RU №2287106 С2, МПК F16L 9/12, опубл. 10.11.2006 Бюл. №31).
В известной конструкции присутствует промежуточный объемный жесткий слой, использование которого, по мнению авторов предлагаемого изобретения, позволило бы скомпенсировать деформационные изменения внутреннего силового слоя с продольным профильным пазом. Авторам предлагаемого изобретения не известны источники информации, описывающие многослойную трубчатую конструкцию или корпус ТПК из КМ с продольным профильным пазом, содержащую автономный объемный силовой слой, скрепленный с наружным и внутренним силовыми слоями. Известные конструкции со средним пенопластовым слоем или стрингерным набором не пригодны для решения этой проблемы ввиду низких прочностных и жесткостных характеристик их стенок и низкого термического сопротивления (RU 2390414 С2, МПК F41F 3/042, F16L 9/12, В29С 53/60, опубл. 27.05.2010; SU авт. свид. 315623, МПК F16L 9/12, опубл. 01.10.1971 Бюл. №29; SU авт. свид. 1281803, МПК F16L 9/12, опубл. 07.01.1987. Бюл. №1).
Корпус ТПК по патенту RU 2168100 является наиболее близким по технической сущности к обоим вариантам заявляемого корпуса и выбран в качестве ближайшего аналога (прототипа).
Раскрытие изобретения
Техническая задача, которая ставилась при создании изобретения, заключалась в разработке многослойного корпуса ТПК из КМ с несжимаемым, термостатированным, продольным профильным пазом, образованным слоями корпуса без нарушения геометрии его наружной и внутренней поверхностей.
Технический результат, который может быть получен при использовании изобретения, заключается в повышении эксплуатационной надежности корпуса ТПК из КМ с продольным пазом за счет достижения возможности оптимизации геометрии корпуса, возможности термостатирования продольного паза и жесткого фиксирования его формы.
Для решения поставленной задачи и достижения заявленного результата многослойный корпус ТПК из КМ по первому варианту, имеющий, по меньшей мере, один продольный прямоугольный паз, согласно изобретению, снабжен профильным силовым слоем, расположенным между его наружным и внутренним силовыми слоями, скрепленным с ними, выполненным в виде набора состыкованных и скрепленных между собой, выполненных из полимерных КМ, пултрудированных продольных многостеночных профилей с внутренними полыми и/или заполненными полостями, продольный паз выполнен, преимущественно сквозным, с сечением, кроме прямоугольной, трапециевидной или другой, произвольной или правильной, геометрической формы, ориентирован по радиусу корпуса и образован узлом жесткой фиксации его формы, выполненным по месту размещения паза и на длину паза в виде конгруэнтно расположенных друг относительно друга, скрепленных между собой гофров, включающих пазофиксирующий гофр внутреннего силового слоя с внутренней поверхностью геометрии паза, расположенный мнимой стороной паза заподлицо с внутренней поверхностью корпуса, и гофр повышенной жесткости профильного силового слоя с внутренней поверхностью, сопряженной с наружной поверхностью пазофиксирующего гофра, при этом гофр повышенной жесткости выполнен на одном или двух смежных профилях из стенок, примыкающих к внутреннему слою, усилен снаружи, центрально расположенным над ним, продольным элементом жесткости, скрепленным с ним и со стенками, примыкающими к наружному силовому слою, а полости профиля или профилей, прилежащие к указанному гофру с его элементом жесткости, заполнены теплоизоляционным материалом.
В частных случаях исполнения изобретения пултрудированные профили, включая профили с гофром повышенной жесткости, выполнены, преимущественно, замкнутого сечения сектора кольца с кольцевыми, наружными и внутренними, и радиальными формообразующими стенками и радиальными и/или наклонными внутрипрофильными стенками, расположены с примыканием к наружному силовому слою их наружными кольцевыми стенками, а к внутреннему силовому слою - их внутренними кольцевыми стенками и состыкованы между собой их радиальными формообразующими стенками; при выполнении гофра на одном профиле он расположен в средней части этого профиля и образован внутренней кольцевой формообразующей стенкой профиля, а элемент жесткости гофра образован радиальной внутрипрофильной стенкой того же профиля; при выполнении гофра на двух смежных профилях он состоит из двух полугофров, образованных из смежных участков внутренних кольцевых и радиальных формообразующих стенок обоих профилей, при этом полугофры расположены встречно встык с образованием гофра, а элемент жесткости образован стыковочными участками упомянутых радиальных формообразующих стенок обоих профилей; стыковочные участки радиальных стенок, образующие элемент жесткости, скреплены через клеевую упруго-податливую прослойку или через аналогичную прослойку, армированную компенсационной пластиной из КМ; полости профиля или профилей, прилежащие к гофру повышенной жесткости с его элементом жесткости, заполнены термостойким пенополиуретаном; профили выполнены, преимущественно, из стеклопластика и/или базальтопластика, и/или углепластика или их комбинации; в качестве связующего в КМ использовано термостойкое связующее на основе эпоксидной, полиэфирной, винилэфирной или уретановой смол или их комбинации; наружный и внутренний силовые слои выполнены намотанными спирально-кольцевой или продольно-поперечной, или косослойной продольно-поперечной намоткой ровинга, нити, жгута или ленты или намотанными мультиаксиальной или текстильной тканью, или лентой, или их комбинацией; внутренний силовой слой включает теплозащитный и/или антифрикционный, и/или антистатический, и/или герметизирующий слои; наружный силовой слой включает лакокрасочный и/или теплозащитный, и/или огнезащитный, и/или герметизирующий слои.
Для решения поставленной задачи и достижения заявленного результата многослойный корпус ТПК из КМ по второму варианту, имеющий продольный прямоугольный паз в, по меньшей мере, одном продольном направляющем профильном элементе, выполненном за единое целое или составным в сечении и непрерывным или составным по его длине, имеющим основание с кривизной внутренней поверхности корпуса и пазоформирующую поверхность, согласно изобретению, он снабжен профильным силовым слоем, расположенным между его внутренним и наружным силовыми слоями, скрепленным с ними, выполненным в виде набора состыкованных и скрепленных между собой, выполненных из полимерных КМ, пултрудированных продольных многостеночных профилей с внутренними Польши и/или заполненными полостями, продольный паз выполнен, преимущественно, сквозным, с сечением, кроме прямоугольной, трапециевидной или другой произвольной или правильной геометрической формы и ориентирован по радиусу корпуса, продольный направляющий профильный элемент имеет, кроме основания и пазоформирующей поверхности с соответствующей геометрией паза, опорную поверхность, корпус снабжен узлом жесткой фиксации формы паза, выполненным в виде конгруэнтно расположенных друг относительно друга, скрепленных между собой гофров, включающих пазофиксирующий гофр внутреннего силового слоя с геометрией внутренней поверхности, соответствующей опорной поверхности направляющего профильного элемента, и гофр повышенной жесткости профильного силового слоя, имеющий внутреннюю поверхность, сопряженную с наружной поверхностью пазофиксирующего гофра, упомянутый направляющий элемент с пазом, образованным его пазоформирующей поверхностью, размещен в узле фиксации с охватом его опорной поверхности пазофиксирующим гофром внутреннего силового слоя и его основанием заподлицо с внутренней поверхностью корпуса, при этом гофр повышенной жесткости выполнен на одном или двух смежных профилях из стенок, примыкающих к внутреннему слою, усилен снаружи, центрально расположенным над ним, продольным элементом жесткости, скрепленным с ним и со стенками, примыкающими к наружному силовому слою, а полости профиля или профилей, прилежащие к указанному гофру с его элементом жесткости, заполнены теплоизоляционным материалом.
В частных случаях исполнения изобретения пултрудированные профили, включая профили с гофром повышенной жесткости, выполнены, преимущественно, замкнутого сечения сектора кольца с кольцевыми, наружными и внутренними, и радиальными формообразующими стенками и радиальными и/или наклонными внутрипрофильными стенками, расположены с примыканием к наружному силовому слою их наружными кольцевыми стенками, а к внутреннему силовому слою - их внутренними кольцевыми стенками и состыкованы между собой их радиальными формообразующими стенками; при выполнении гофра повышенной жесткости на одном профиле он расположен в средней части этого профиля и образован внутренней кольцевой формообразующей стенкой профиля, а элемент жесткости - его радиальной внутрипрофильной стенкой; при выполнении гофра на двух смежных профилях он состоит из двух полугофров, образованных из смежных участков внутренних кольцевых и радиальных формообразующих стенок обоих профилей, при этом полугофры расположены встречно встык с образованием гофра, а элемент жесткости образован стыковочными участками упомянутых радиальных формообразующих стенок обоих профилей; стыковочные участки радиальных стенок скреплены через клеевую упруго-податливую прослойку или через аналогичную прослойку, армированную компенсационной пластиной из КМ; полости профиля или профилей, прилежащие к гофру повышенной жесткости с его элементом жесткости, заполнены термостойким пенополиуретаном; профили выполнены, преимущественно, из стеклопластика и/или базальтопластика, и/или углепластика или их комбинации; в качестве связующего в КМ использовано термостойкое связующее на основе эпоксидной, полиэфирной, винилэфирной или уретановой смол или их комбинации; при выполнении продольного направляющего профильного элемента в сечении составным, он состоит, по меньшей мере, из двух частей, состыкованных между собой с образованием целого элемента; стыковочные участки частей составного направляющего элемента скреплены через клеевую упруго-податливую прослойку или через аналогичную прослойку, армированную компенсационной пластиной из КМ; при выполнении продольного направляющего профильного элемента за единое целое в сечении и непрерывным или составным в длину он выполнен пултрудированным; при выполнении продольного направляющего профильного элемента составным в сечении и непрерывным или составным в длину он выполнен пултрудированным; при выполнении продольного направляющего профильного элемента за единое целое или составным в сечении и составным в длину он выполнен прессованным; продольный направляющий профильный элемент его опорной поверхностью полностью или частично скреплен с пазофиксирующим гофром внутреннего силового слоя через слой упруго-эластичного материала, преимущественно, резины; продольный направляющий профильный элемент скреплен с внутренним силовым слоем клеевым соединением, усиленным механическим соединением, например, винтами, иголками или штифтами; наружный и внутренний силовые слои выполнены намотанными спирально-кольцевой или продольно-поперечной, или косослойной продольно-поперечной намоткой ровинга, нити, жгута или ленты или намотанными мультиаксиальной или текстильной тканью, или лентой, или их комбинацией; внутренний силовой слой включает теплозащитный и/или антифрикционный, и/или антистатический, и/или герметизирующий слои; наружный силовой слой включает лакокрасочный и/или теплозащитный, и/или огнезащитный, и/или герметизирующий слои.
Отличительными признаками заявленного многослойного корпуса ТПК из КМ являются следующие признаки:
а) признаки, обеспечивающие получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны:
по первому варианту:
- снабжение корпуса профильным силовым слоем, расположенным между его наружным и внутренним силовыми слоями, скрепленным с ними,
- выполнение профильного силового слоя в виде набора состыкованных и скрепленных между собой, выполненных из полимерных КМ, пултрудированных продольных многостеночных профилей с внутренними Польши и/или заполненными полостями,
- выполнение продольного паза, преимущественно, сквозным, с сечением, кроме прямоугольной, трапециевидной или другой, произвольной или правильной, геометрической формы и ориентирование его по радиусу корпуса,
- образование паза узлом жесткой фиксации его формы, выполненным по месту размещения паза и на длину паза, в виде конгруэнтно расположенных друг относительно друга, скрепленных между собой гофров,
- наличие в узле фиксации пазофиксирующего гофра внутреннего силового слоя с внутренней поверхностью геометрии паза,
- расположение пазофиксирующего гофра мнимой стороной паза заподлицо с внутренней поверхностью корпуса,
- наличие в узле фиксации гофра повышенной жесткости, выполненного в профильном слое и имеющего внутреннюю поверхность, сопряженную с наружной поверхностью пазофиксирующего гофра,
- выполнение гофра повышенной жесткости на одном или двух смежных профилях из стенок, примыкающих к внутреннему слою,
- усиление гофра повышенной жесткости снаружи, центрально расположенным над ним, продольным элементом жесткости, скрепленным с ним и со стенками, примыкающими к наружному силовому слою;
- заполнение теплоизоляционным материалом полостей профиля или профилей, прилежащих к гофру повышенной жесткости с его элементом жесткости;
по второму варианту:
- снабжение корпуса профильным силовым слоем, расположенным между его внутренним и наружным силовыми слоями, скрепленным с ними,
- выполнение профильного силового слоя в виде набора состыкованных и скрепленных между собой, выполненных из полимерных КМ, пултрудированных продольных многостеночных профилей с внутренними Польши и/или заполненными полостями,
- выполнение продольного паза, преимущественно, сквозным, с сечением, кроме прямоугольной, трапециевидной или другой произвольной или правильной геометрической формы и ориентирование его по радиусу корпуса,
- наличие у продольного направляющего профильного элемента, кроме основания и пазоформирующей поверхности с соответствующей геометрией паза, опорной поверхности,
- снабжение корпуса узлом жесткой фиксации формы паза, выполненным в виде конгруэнтно расположенных друг относительно друга, скрепленных между собой гофров,
- наличие в узле фиксации пазофиксирующего гофра внутреннего силового слоя с геометрией внутренней поверхности, соответствующей опорной поверхности направляющего профильного элемента,
- наличие в узле фиксации гофра повышенной жесткости профильного силового слоя, имеющего внутреннюю поверхность, сопряженную с наружной поверхностью пазофиксирующего гофра,
- размещение продольного направляющего элемента с пазом, образованным его пазоформирующей поверхностью, в узле фиксации с охватом его опорной поверхности пазофиксирующим гофром внутреннего силового слоя и его основанием заподлицо с внутренней поверхностью корпуса,
- выполнение гофра повышенной жесткости на одном или двух смежных профилях из стенок, примыкающих к внутреннему слою,
- усиление гофра повышенной жесткости снаружи, центрально расположенным над ним, продольным элементом жесткости, скрепленным с ним и со стенками, примыкающими к наружному силовому слою;
- заполнение теплоизоляционным материалом полостей профиля или профилей, прилежащих к гофру повышенной жесткости с его элементом жесткости;
б) признаки, характеризующие изобретение в частных случаях:
по обоим вариантам
- выполнение пултрудированных профилей, включая профили с гофром повышенной жесткости, преимущественно, замкнутого сечения сектора кольца с кольцевыми наружными и внутренними и радиальными формообразующими стенками и радиальными и/или наклонными внутрипрофильными стенками,
- расположение пултрудированных профилей, включая профили с гофром повышенной жесткости, с примыканием к наружному силовому слою их наружными кольцевыми стенками, а к внутреннему силовому слою - их внутренними кольцевыми стенками и стыковка между собой их радиальными формообразующими стенками,
- расположение гофра, при выполнении его на одном профиле, в средней части этого профиля и образование его внутренней кольцевой формообразующей стенкой профиля,
- образование элемента жесткости, при выполнении гофра на одном профиле, радиальной внутрипрофильной стенкой того же профиля,
- выполнение гофра на двух смежных профилях из двух полугофров, расположенных встречно встык с образованием гофра, образованных из смежных участков внутренних кольцевых и радиальных формообразующих стенок обоих профилей,
- образование элемента жесткости, при выполнении гофра на двух смежных профилях, стыковочными участками упомянутых радиальных формообразующих стенок обоих профилей,
- скрепление стыковочных участков радиальных стенок, образующих элемент жесткости, через клеевую упруго-податливую прослойку или через аналогичную прослойку, армированную компенсационной пластиной из КМ,
- выполнение профилей, преимущественно, из стеклопластика и/или базальтопластика, и/или углепластика или их комбинации,
- использование в качестве связующего в КМ термостойкого связующего на основе эпоксидной, полиэфирной, винилэфирной или уретановой смол или их комбинации,
- заполнение термостойким пенополиуретаном полостей профиля или профилей, прилежащих к гофру повышенной жесткости с его элементом жесткости,
- выполнение наружного и внутреннего силовых слоев намотанными спирально-кольцевой или продольно-поперечной, или косослойной продольно-поперечной намоткой ровинга, нити, жгута или ленты или намотанными мультиаксиальной или текстильной тканью, или лентой, или их комбинацией,
- включение во внутренний силовой слой теплозащитного и/или антифрикционного, и/или антистатического, и/или герметизирующего слоев,
- включение в наружный силовой слой лакокрасочного и/или теплозащитного, и/или огнезащитного, и/или герметизирующего слоев;
а также по второму варианту:
- выполнение продольного направляющего профильного элемента в сечении составным, по меньшей мере, из двух частей, состыкованных между собой с образованием целого элемента,
- скрепление стыковочных участков частей составного направляющего элемента через клеевую упруго-податливую прослойку или через аналогичную прослойку, армированную компенсационной пластиной из КМ,
- выполнение продольного направляющего профильного элемента пултрудированным в случае его выполнения за единое целое в сечении и непрерывным или составным в длину,
- выполнение продольного направляющего профильного элемента пултрудированным в случае его выполнения составным в сечении и непрерывным или составным в длину,
- выполнение продольного направляющего профильного элемента прессованным в случае его выполнения за единое целое или составным в сечении и составным в длину,
- скрепление продольного направляющего профильного элемента его опорной поверхностью полностью или частично с пазофиксирующим гофром внутреннего силового слоя через слой упруго-эластичного материала, преимущественно, резины,
- скрепление продольного направляющего профильного элемента с внутренним силовым слоем клеевым соединением, усиленным механическим соединением, например, винтами, иголками или штифтами.
Указанные отличительные признаки, каждый в отдельности и все совместно, направлены на решение поставленной задачи и являются существенными.
Использование этих признаков в известном уровне техники, аналогах и прототипе не обнаружено.
Единая совокупность новых существенных признаков с общими известными позволяет решить поставленную задачу.
Преимущества заявленного корпуса ТПК обусловлены иной, по сравнению с прототипом, конструкцией и достигнуты следующим:
- возможностью размещения продольного паза под ответные направляющие элементы ракеты не на внутренней поверхности корпуса ТПК, как это сделано в прототипе, а в его слоях с сохранением оптимальной, не искаженной формы корпуса,
- обеспечением этой возможности посредством внедрения между слоями известного корпуса объемного профильного слоя из предварительно изготовленных профилей с полостями, способного компенсировать деформацию слоев, участвующих в образовании продольного паза,
- вариативностью конструктивного исполнения паза: только слоями корпуса или теми же слоями со специальным продольным направляющим элементом,
- возможностью широкого выбора формы паза в противовес единственной прямоугольной форме прототипа,
- обеспечением жесткой фиксации заданной формы паза узлом, образованным смежными силовыми слоями, участвующими в формировании паза,
- возможностью изолированного размещения материала, термостатирующего паз, в полостях профилей, прилежащих к гофрам, с обеспечением его сохранности при транспортировке и при эксплуатации.
Благодаря перечисленному заявленный корпус обладает более высокой эксплуатационной надежностью, по сравнению с прототипом, так как имеет несжимаемый термостатированный продольный паз, не нарушающий заданную оптимальную геометрию корпуса, например, геометрию цилиндра, обладающий надежной стабильностью требуемой формы, обеспеченной кольцевой, радиальной и продольной жесткостью образующих его стенок.
Объемный профильный слой подробно описан в вышеуказанном патенте RU №2287106. Авторами заявленного изобретения выявлена возможность взаимодействия необъемного силового слоя с объемным силовым с достижением взаимоусиливающего, высокоэффективного результата, а именно: намотанный всплошную по толщине внутренний силовой слой обладает высокой прочностью и кольцевой жесткостью и проявляет их в пазофиксирующем гофре, а профильный силовой слой из готовых пултрудированных профилей обладает высокой радиальной и продольной жесткостью и проявляет их в гофре повышенной жесткости, снабженном радиальным элементом жесткости. В результате узел жесткой фиксации формы паза обладает совокупной жесткостью в кольцевом, радиальном и продольном направлениях.
Такое взаимодействие неограниченно расширило возможности выбора формы, или геометрии паза: от правильной до произвольной формы, которые реализуются как в намоточных вариантах, так и в пултрудированных.
Представленные конструктивные преимущества обеспечивают возможность точного выбора оптимального варианта конструкции корпуса ТПК с продольным профильным пазом.
Изобретение поясняется описанием конкретных, но не ограничивающих его, примеров реализации и прилагаемыми чертежами.
Многослойный корпус ТПК из КМ с продольным профильным пазом заявлен в двух вариантах.
На фиг.1 представлен заявленный корпус ТПК по первому варианту, продольный разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1 в увеличенном масштабе; на фиг.3 - корпус ТПК по второму варианту, продольный разрез; на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.3 в увеличенном масштабе; на фиг.5 показана стенка корпуса ТПК по любому из вариантов вне места размещения паза, выноска I на фиг.2; на фиг.6 показан узел жесткой фиксации формы паза в корпусе ТПК по первому варианту (с гофром, выполненным на одном профиле), выноска II на фиг.2; на фиг.7 показан тот же узел, что и на фиг.6 (с гофром, выполненным на смежных профилях); на фиг.8 представлен узел жесткой фиксации формы паза в корпусе ТПК по второму варианту (с гофром, выполненным на одном профиле и с направляющим элементом, выполненным за одно целое), выноска III на фиг.4; на фиг.9 показан тот же узел, что и на фиг.8 (с гофром, выполненным на смежных профилях и с составным направляющим элементом); на фиг.10 даны примеры выполнения различных форм поперечных сечений паза.
Многослойный корпус 1 ТПК из КМ с продольным прямоугольным пазом 2 по обоим вариантам имеет переднюю разрушаемую и заднюю крышки (не показаны), состоит из наружного силового слоя 3, внутреннего силового слоя 4 и расположенного между ними профильного силового слоя 5, скрепленного со слоями 3 и 4 (фиг.1-4). Корпус 1 имеет узел 6 жесткой фиксации формы паза 2 (фиг.2, 4, 6-9).
Продольный паз 2 прямоугольного сечения выполнен сквозным, ориентированным по радиусу R корпуса 1.
Слои 3 и 4 выполнены из стеклоуглепластика сплошными по толщине, намотанными спирально-кольцевой намоткой.
Слой 5 содержит набор состыкованных и скрепленных между собой, предварительно изготовленных из полимерных КМ, пултрудированных продольных многостеночных профилей 7 с внутренними полостями 8, полыми или заполненными требуемыми устройствами или материалами (фиг.2, 4-9).
Все профили 7 выполнены замкнутого сечения сектора кольца и имеют формообразующие наружные кольцевые 9, внутренние кольцевые 10, радиальные 11 стенки и внутрипрофильные наклонные 12 и радиальные 13 стенки. Профили 7 состыкованы между собой радиальными стенками 11 и расположены с примыканием их стенок 9 к наружному силовому слою 3, а стенок 10 - к внутреннему силовому слою 4. Заданные требованиями форма и размеры полостей 8 определяют местоположение и вид внутрипрофильных стенок 12 и 13 в профилях 7.
Узел 6 жесткой фиксации формы паза 2 по первому варианту (фиг.6) состоит из выполненного в слое 4 пазообразующего продольного прямоугольного гофра 14 с внутренней поверхностью 15, соответствующей требуемой геометрии паза 2, и наружной поверхностью 16, и гофра 17, названного гофром повышенной жесткости по сравнению с гофром 14, размещенного над гофром 14, выполненного в слое 5 либо за единое целое на одном его профиле 7, как показано на фиг.6, либо составным, выполненным на двух смежных профилях 7, как показано на фиг.7. В первом случае (фиг.6) гофр 17 расположен в средней части профиля 7, образован стенкой 10, примыкающей к слою 4, имеет внутреннюю поверхность 18, сопряженную с наружной поверхностью 16 гофра 14, и усилен снаружи, центрально расположенным над ним, продольным элементом жесткости 19, образованным стенкой 13 того же профиля 7 и скрепленным с гофром 17 и со стенкой 9, примыкающей к слою 3. Во втором случае (фиг.7) гофр 17 состоит из двух полугофров 20, образующих аналогичную, сопряженную с гофром 14, внутреннюю поверхность 18, сформирован близлежащими друг к другу участками стенок 10 и 11 обоих профилей 7, а элемент жесткости 19 образован стыковочными участками тех же стенок 11, скрепленными через клеевую упругоподатливую прослойку 21.
Таким образом, в корпусе 1 по первому варианту паз 2 сформирован узлом 6 жесткой фиксации его формы, состоящим из гофров 14 и 17. Указанные гофры 14 и 17 выполнены по месту размещения паза 2 и на его длину, конгруэнтно расположены друг относительно друга и скреплены между собой, при этом гофр 14, имеющий внутреннюю поверхность 15 геометрии паза, расположен мнимой стороной 22 паза 2 заподлицо с внутренней поверхностью 23 корпуса 1 (фиг.6, 7).
Многослойный корпус 1 по второму варианту, состоящий из описанных выше слоев 3, 4 и 5, имеет пултрудированный продольный направляющий профильный элемент 24, установленный по месту размещения паза 2 (фиг.3, 4, 8, 9). Элемент 24 имеет пазоформирующую поверхность 25 с геометрией, соответствующей геометрии паза 2, основание 26 с кривизной внутренней поверхности корпуса 23 и опорную поверхность 27 (фиг.8, 9).
Узел 6 жесткой фиксации формы паза 2 по второму варианту включает гофр 28 силового слоя 4 и гофр 29, выполненный в профиле 7 силового слоя 5, отличающиеся от вышеописанных гофров 14 и 17 тем, что пазофиксирующий гофр 28 образован охватом опорной поверхности 27 элемента 24, а элемент 24 размещен в узле 6 его основанием 26 и, следовательно, мнимой стороной 22 паза 2, заподлицо с внутренней поверхностью 23 корпуса 1.
Таким образом, в корпусе 1 по второму варианту паз 2 сформирован в элементе 24, а жесткость его формы обеспечена совместно элементом 24 и узлом 6.
На фиг.8 элемент 24 выполнен за единое целое, непрерывным по длине. Паз 2 сформирован в элементе 24 его пазоформирующей поверхностью 25. Элемент жесткости 19 образован радиальной внутрипрофильной стенкой 13 профиля 7 и скреплен с гофром 28 и со стенкой 9, примыкающей к слою 3.
На фиг.9 элемент 24 выполнен составным и состоит из двух частей 30 и 31, состыкованных между собой с образованием целого элемента. Элемент жесткости 19 образован стыковочными участками стенок 11, скрепленными через клеевую упругоподатливую прослойку 21.
Стыковочные участки частей 30 и 31 элемента 24 скреплены через клеевую упруго-податливую прослойку 21, армированную компенсационной пластиной 32 из КМ.
Очевидно, что и гофр 29 может быть выполнен из полугофров двух смежных профилей. Паз 2 в поперечном сечении, кроме прямоугольной формы, может быть выполнен трапециевидной или другой, произвольной или правильной, геометрической формы. Примеры форм сечений паза приведены на фиг.10а-в, где на фиг.10а показан трапециевидная форма, на фиг.10б - трапециевидно-прямоугольная, на фиг.10в - овальная.
В корпусе ТПК по любому из вариантов:
- стыковочные участки радиальных стенок 11 при выполнении гофра на двух смежных профилях 7 скреплены через клеевую упруго-податливую прослойку 21 или через аналогичную прослойку 21, армированную компенсационной пластиной 32 из КМ;
- полости 8 профиля 7 или профилей 7, прилежащие к гофру 17 или 29 повышенной жесткости с его элементом жесткости 19, заполнены термостойким пенополиуретаном 33;
- профили 7 выполнены, преимущественно, из стеклопластика и/или базальтопластика, и/или углепластика или их комбинации;
- в качестве связующего в композиционных материалах использовано термостойкое связующее на основе эпоксидной, полиэфирной, винилэфирной или уретановой смол или их комбинации;
- - наружный 3 и внутренний 4 силовые слои выполнены намотанными спирально-кольцевой или продольно-поперечной, или косослойной продольно-поперечной намоткой ровинга, нити, жгута или ленты или намотанными мультиаксиальной или текстильной тканью, или лентой, или их комбинацией;
- внутренний силовой слой 4 включает теплозащитный и/или антифрикционный, и/или антистатический, и/или герметизирующий слои;
- наружный силовой слой 3 включает лакокрасочный и/или теплозащитный, и/или огнезащитный, и/или герметизирующий слои;
а также в ТПК по второму варианту:
- при выполнении продольного направляющего профильного элемента 24 за единое целое в сечении и непрерывным или составным в длину он выполнен пултрудированным;
- при выполнении продольного направляющего профильного элемента 24 составным в сечении и непрерывным или составным в длину он выполнен пултрудированным;
- при выполнении продольного направляющего профильного элемента 24 за единое целое или составным в сечении и составным в длину он выполнен прессованным;
- продольный направляющий профильный элемент 24 его опорной поверхностью 27 полностью или частично скреплен с пазофиксирующим гофром 28 внутреннего силового слоя 4 через слой упруго-эластичного материала, преимущественно, резины;
- продольный направляющий профильный элемент 24 скреплен с внутренним силовым слоем 4 клеевым соединением, усиленным механическим соединением, например, винтами, иголками или штифтами.
После оснащения готового корпуса ТПК необходимыми устройствами он готов к эксплуатации.
Использование изобретения позволит создать корпус ТПК из КМ с несжимаемым, термостатированным продольным пазом.
Промышленная применимость
Заявленный корпус ТПК из КМ изготавливают в промышленных условиях на намоточном, пултрузионном и прессовочном оборудовании, то есть его конструкция воспроизводима в условиях производства.