ЦЕЛЬНОТКАНАЯ МНОГОСЛОЙНАЯ ОБОЛОЧКА С ФЛАНЦЕМ И СПОСОБ ЕЕ ФОРМИРОВАНИЯ
ONE-PIECE MULTILAYER SHELL WITH FLANGE AND METHOD OF ITS FORMATION

Изобретение относится к области текстильной промышленности и касается формирования каркасов объемной структуры в форме оболочек с фланцем, формируемым методом круглого ткачества, применяемых также в качестве наполнителей композиционных материалов для изделий аэрокосмической техники, судостроения и химико-металлургической промышленности, в частности, изделий в виде сосудов, работающих под давлением.
Наиболее близкой к заявляемой по технической сущности и достигаемому эффекту является тканая оболочка объемной структуры из нитей основы, уточных нитей и нитей перевязки, наработанная на круглоткацкой машине. Указанного исполнения оболочка усматривается из [1 - пат. РФ №2201893, 2003 г., 2 - пат. РФ №2201894, 2003 г., 3 - пат. РФ №2130093, 1999 г.]
Указанного конструктивного исполнения оболочку нельзя или затруднительно использовать там, где требуется произвести ее крепеж с сопрягаемыми элементами изделия интегральной конструкции, что сужает область ее применения самой по себе, а также изготовленных на ее основе деталей из композиционных материалов. Так, отсутствие на тонкостенной оболочке из композиционного материала фланца не позволяет использовать ее при воздействии на нее флаттера.
Еще одним недостатком тканой оболочки является сравнительно низкое весовое совершенство самой по себе тканой оболочки из-за недостаточной ее жесткости (в результате чего она теряет геометрические размеры), а также низкое весовое совершенство изготавливаемых на ее основе изделий из композиционных материалов (КМ) в условиях воздействия на них внутреннего давления.
Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ формирования цельнотканой многослойной тканой оболочки на формообразующей оправке [пат. РФ №2130093, 1999].
Указанный способ не предусматривает формирование тканых оболочек с фланцем, нарабатываемым заодно целое с ней. Следствием этого, во-первых, является то, что формируемую в соответствии с указанным способом оболочку нельзя или затруднительно использовать там, где требуется произвести ее крепеж с сопрягаемыми элементами изделия интегральной конструкции, что сужает область ее применения самой по себе, а также изготовленных на ее основе деталей из композиционных материалов. Так, отсутствие на тонкостенной оболочке из композиционного материала фланца не позволяет использовать ее при воздействии на нее флаттера. Во-вторых, следствием этого является сравнительно невысокое весовое совершенство и недостаточно широкая область применения их самих по себе, а также изготавливаемых на их основе изделий из КМ.
Задачей изобретения является разработка способа, обеспечивающего расширение области применения тканых оболочек при одновременном повышении их весового совершенства самих по себе, а также изделий из КМ, изготавливаемых на их основе.
Поставленная задача решается за счет того, что цельнотканая многослойная оболочка из нитей основы и уточных нитей, наработанная на круглоткацкой машине, в соответствии с заявляемым техническим решением дополнительно снабжена фланцем, выполненным заодно целое с ней.
Снабжение тканой оболочки фланцем в совокупности с признаками ограничительной части формулы изобретения позволяет изготовить на ее основе изделия из композиционных материалов, устойчивые, в частности, к флаттеру. Кроме того, позволяет придать ей самой по себе и изделиям на ее основе приемлемую жесткость при меньшей толщине.
Выполнение фланца заодно с тканой оболочкой обеспечивает возможность дополнительного снижения ее толщины самой по себе и изделий на ее основе благодаря дополнительному увеличению жесткости. Кроме того возникает возможность монтажа оболочки самой по себе и изделий на ее основе с другими элементами интегральной конструкции посредством фланцевого соединения.
В новой совокупности существенных признаков у объекта изобретения появляется новое свойство: способность выполнения на основе тканой оболочки заявляемого конструктивного исполнения широкой гаммы изделий, имеющих при этом более низкий вес.
Благодаря новому свойству решается поставленная задача, а именно: расширяется область применения тканых оболочек при одновременном повышении весового совершенства их самих по себе, а также изготавливаемых на их основе изделий.
Поставленная задача решается также за счет того, что способ формирования тканой оболочки, заключающийся в наработке ее на установленной в круглоткацкую машину формообразующей оправке, в соответствии с заявляемым техническим решением, предусматривает формирование на ней фланца, которое осуществляют после формирования тканой оболочки путем поворота направления наработки из вертикального в горизонтальное; причем при наработке фланца часть нитей основы, при необходимости, не используется при формировании фланца и сохраняет направление вдоль образующей оправки.
То, что способ предусматривает формирование на тканой оболочке фланца, которое осуществляют после формирования тканой оболочки путем поворота направления наработки из вертикального в горизонтальное, позволяет сформировать фланец заодно целое с тканой оболочкой. Что это дает, приведено выше.
То, что после наработки фланца часть нитей основы, при необходимости, не используют при формировании фланца и сохраняют их направление вдоль образующей оправки, позволяет натянуть тканую оболочку на формообразующую оправку, используя для этого соответствующее натяжное приспособление. Благодаря этому обеспечивается возможность изготовления на ее основе изделий из КМ высокой размерной точности.
В новой совокупности существенных признаков у объекта изобретения возникает новое свойство: способность изготовления заявляемым способом тканой оболочки с выполненным заодно с ней фланцем, следствием чего является обеспечение возможности изготовления на ее основе широкой гаммы изделий различного конструктивного исполнения при одновременном снижении их веса.
Благодаря новому свойству решается поставленная задача, а именно: обеспечивается расширение области применения тканых оболочек при одновременном повышении их весового совершенства самих по себе, а также изготавливаемых на их основе изделий из КМ.
Заявленные изобретения настолько взаимосвязаны, что образуют единый изобретательский замысел. При разработке нового конструктивного исполнения тканой оболочки изобретен новый способ ее формирования. Применение нового конструктивного исполнения тканой оболочки и способа ее изготовления позволяет решить поставленную задачу с получением требуемого технического результата. Следовательно, заявляемые изобретения удовлетворяют требованию единства изобретения.
Тканая оболочка объемной структуры наработана на круглоткацкой машине и образована нитями основы и нитями утка. Тканая оболочка дополнительно снабжена выполненным заодно целое с ней фланцем.
Формирование заявляемого конструктивного исполнения тканой оболочки осуществляют путем наработки ее из нитей основы и уточных нитей на установленной в круглоткацкую машину формообразующей оправке. При этом формирование тканой оболочки предусматривает формирование на ней фланца. Для этого наработку фланца производят после формирования тканой оболочки путем поворота направления наработки из вертикального в горизонтальное. Причем при наработке фланца часть нитей основы, при необходимости, не используют при формировании фланца и сохраняют их направление вдоль образующей оправки.
Заявленные изобретения поясняются чертежами и примерами конкретного выполнения.
На фиг. 1 приведен рисунок, схематично изображающий конструктивное исполнение цельнотканой многослойной оболочки, снабженной фланцем, выполненным заодно целое с ней, где поз. 1 соответствует собственно цельнотканая многослойная оболочка, поз. 2 - фланец, поз. 3 - нити утка, формирующие тканую оболочку и фланец, поз. 4 - системы нитей основы, участвующих в формировании собственно цельнотканой многослойной оболочки и фланца после поворота направления наработки из вертикального в горизонтальное.
На фиг. 2 приведен тот же рисунок цельнотканой оболочки с фланцем, но при этом в ней часть нитей основы (поз. 5) не используют при формировании фланца и сохраняют их направление вдоль образующей оправки.
Пример формирования цельнотканой многослойной оболочки с фланцем.
Формирование изделия по п. 1 формулы изобретения осуществили способом по п. 2 формулы изобретения, применяя при его наработке способ, описанный в патенте RU №2130093, 1999 г. Для этого на торец колонны механизма перемещения оправки, расположенной в центральной части круглоткацкой машины, установили и зафиксировали формообразующую оправку. На верхнем фланце формообразующей оправки закрепили «гребенки» (приспособления фиксирующие концы нитей основы), используемые при формировании цельнотканого многослойного полотна. В механизмы устройства зевообразования круглоткацкой машины установили программы, содержащие в себе информацию о рисунке ткани. Произвели формообразование непосредственно тканой многослойной оболочки до зоны предполагаемого к формированию фланца. Затем, в механизмах устройства зевообразования круглоткацкой машины заменили программы, содержащие в себе информацию о рисунке ткани оболочки в зоне предполагаемого к формированию фланца, и произвели наработку данного участка оболочки. Далее, повторили операцию замены программ в механизмах устройства зевообразования круглоткацкой машины на программы, содержащие в себе информацию о рисунке участка ткани фланца, сопряженного с тканью самой оболочки и произвели наработку данного участка фланца. Для продолжения наработки фланца, вновь в механизмах устройства зевообразования круглоткацкой машины заменили программы, на программы, содержащие в себе информацию о рисунке ткани непосредственно фланца. Челнок вывели на уровень первого уточного витка во фланце и установили требуемое натяжение уточных нитей. Затем ввели параметры соответствующей цикловой диаграммы работы механизмов круглоткацкой машины и произвели наработку фланца оболочки заданных размеров.