RU2475425C1

RU2475425C1 - Device for metalising article body

Info

Publication number: RU2475425C1
Application number: RU2011140510/11A
Authority: RU
Inventors: Виктор Борисович Иванов
Priority date: 2011-10-06
Filing date: 2011-10-06
Publication date: 2013-02-20

Abstract

FIELD: transport.

SUBSTANCE: invention relates to devices intended for protection of aircraft airframe against electric discharges. Proposed device consists of structural frame with outer layer of non-conducting material applied thereon and electrically conducting metallic layers. Said metallic layers represent metal washers with one side secured to common earth to ensure electric contact and other side made flush with outer layer of non-conducting material. Said side made flush with outer layer of non-conducting material is coated by current conducting varnish for electric contact between every washer and said varnish coating.

EFFECT: higher reliability and safety.

2 dwg

Description

Устройство металлизации корпуса изделия относится к устройствам защиты от электрических разрядов корпусов летательных аппаратов, на наружной поверхности которых нанесен слой теплозащиты из нетокопроводного материала.The metallization device of the body of the product relates to devices for protecting against electrical discharges of aircraft bodies, on the outer surface of which a layer of thermal protection from non-conductive material is applied.

Из патентной литературы известны различные устройства металлизации и защиты от молний, которые можно принять за аналоги: это, например, патент № WO 98/58840, кл. B64D 45/02, опубликован 30.12.98 г., японский патент №WO 2009/119526 A1, кл. B64C 1/00, опубликован 1.10.2009 г., европейский патент №EP 1935784 A2, кл. B64D, 45/02 опубликован 20.12.2007 г.Various metallization and lightning protection devices are known from the patent literature, which can be mistaken for analogues: for example, patent No. WO 98/58840, class. B64D 45/02, published December 30, 1998, Japanese Patent No. WO 2009/119526 A1, CL B64C 1/00, published October 1, 2009, European Patent No. EP 1935784 A2, class. B64D 45/02 published December 20, 2007

В качестве прототипа можно принять устройство металлизации корпуса изделия, содержащее корпус из композиционного материала с нетокопроводной поверхностью, тонкую металлическую сетку, толстую металлическую сетку, металлическую прокладку, соединительный крепежный элемент (см. международную заявку №WO 2006/069996 A1, опубликована 06.07.2006 г., кл. B64G 45/02, H01R 4/64).As a prototype, you can take the device of the metallization of the body of the product, containing a housing made of composite material with a non-conductive surface, a thin metal mesh, a thick metal mesh, a metal gasket, a connecting fastener (see international application No. WO 2006/069996 A1, published on 07/06/2006 ., CL B64G 45/02, H01R 4/64).

В данной конструкции передача электрического заряда с наружной поверхности корпуса из композиционного материала происходит через установленную на нее тонкую металлическую сетку, через ее контакт с толстой металлической сеткой (местный токопроводный элемент), с последующей передачей электрического заряда через металлическую прокладку и через соединительный крепежный элемент, на общую «электрическую массу», а сам контакт реализуется за счет затяжки крепежного элемента 7.In this design, the transfer of electric charge from the outer surface of the housing made of composite material occurs through a thin metal mesh installed on it, through its contact with a thick metal mesh (local conductive element), followed by the transmission of electric charge through a metal gasket and through a connecting fastener to the total "electrical mass", and the contact itself is realized by tightening the fastener 7.

Однако во многих конструкциях летательных аппаратов на внешнюю поверхность силовых корпусов из композиционных материалов или из металла наносится слой теплозащиты определенной толщины для понижения рабочей температуры силовой конструкции корпусов, нагревающихся в процессе полета. Слой теплозащиты наносится методом напыления или кистевым способом, без использования металлического крепежа. Материал теплозащитных покрытий не является токопроводным и, таким образом, появляется необходимость металлизировать наружные поверхности, образованные теплозащитой.However, in many aircraft designs, a layer of thermal protection of a certain thickness is applied to the outer surface of power hulls made of composite materials or metal to lower the operating temperature of the power structure of the hulls, which are heated during the flight. A layer of thermal protection is applied by spraying or brushing, without the use of metal fasteners. The material of heat-protective coatings is not conductive and, therefore, there is a need to metallize the outer surfaces formed by thermal protection.

Применить схему металлизации, приведенную в прототипе для указанных корпусов, не представляется возможным по следующим причинам:To apply the metallization scheme shown in the prototype for these buildings, it is not possible for the following reasons:

1. Установить тонкую металлическую сетку на поверхность слоя теплозащиты невозможно, т.к. единственный способ - приклеивание, требует подготовку поверхностей под приклейку (зачистка, обезжиривание и т.п.), а материал теплозащиты для приклеивания чего-либо к нему не приспособлен, т.к. не обеспечивает адгезии с клеями и не допускает какой-либо механической зачистки его или применения растворителей для обезжиривания с целью приклеивания чего-либо.1. It is impossible to install a thin metal mesh on the surface of the thermal protection layer, because gluing is the only way, it requires preparing the surfaces for gluing (cleaning, degreasing, etc.), and the thermal protection material for gluing something is not suitable for it, because does not provide adhesion with glues and does not allow any mechanical cleaning of it or the use of solvents for degreasing in order to adhere something.

То же самое относится и к случаю применения металлической фольги вместо тонкой металлической сетки.The same applies to the case of using metal foil instead of a thin metal mesh.

2. Кроме того, закрепить достаточно надежно с приложением необходимого усилия толстую металлическую сетку к наружной поверхности тонкой металлической сетки (или к фольге) для обеспечения электрического контакта с применением крепежного элемента невозможно в связи с тем, что любой крепежный элемент (например, болт-гайка) развивает при их совместной затяжке достаточно большие усилия, которые, воздействуя на слой теплозащиты через ограниченную площадь поверхности, и вследствие ее небольшой механической прочности на сжатие, вызовут разрушение теплозащитного слоя в месте соединения крепежного элемента.2. In addition, it is possible to secure a sufficiently thick metal mesh with the necessary force to the outer surface of a thin metal mesh (or foil) to ensure electrical contact using a fastener, since any fastener (for example, a bolt-nut) ) develops, when they are jointly tightened, a sufficiently large effort, which, acting on the thermal protection layer through a limited surface area, and due to its small mechanical compressive strength, will cause destruction of heat-shielding layer in a junction of the fastening element.

Материал теплозащиты не обладает достаточными механическими свойствами и сам требует осторожного обращения с ним с целью избежать сколов, царапин, вмятин и т.п.The thermal protection material does not have sufficient mechanical properties and it requires careful handling in order to avoid chips, scratches, dents, etc.

Таким образом, применить схему металлизации, показанную в прототипе, в случае применения теплозащиты, нанесенной на силовую конструкцию корпусов, не представляется возможным.Thus, to apply the metallization scheme shown in the prototype, in the case of thermal protection applied to the power structure of the buildings, it is not possible.

Задачей заявленного технического решения является создание устройства металлизации корпуса изделия, использующего на наружной поверхности слой теплозащиты из нетокопроводного материала, с достижением технического результата в виде повышения надежности функционирования конструкции летательного аппарата.The objective of the claimed technical solution is to create a metallization device of the body of the product, using on the outer surface a layer of thermal protection from non-conductive material, with the achievement of a technical result in the form of increasing the reliability of the design of the aircraft.

Эта задача решается тем, что устройство металлизации корпуса изделия, состоящего из силовой конструкции, нанесенного на нее наружного слоя из нетокопроводного материала, одной или более металлических прокладок, обладающих электропроводностью, в соответствии с изобретением выполнено таким образом, чтоThis problem is solved in that the metallization device of the product body, consisting of a power structure, an outer layer of non-conductive material deposited on it, one or more metal gaskets having electrical conductivity, in accordance with the invention is made in such a way that

- металлические прокладки выполнены в виде металлических шайб, закрепленных одной своей стороной к общей «электрической массе» с обеспечением электрического контакта, а по другой стороне выполненных и установленных заподлицо с наружным слоем из нетокопроводного материала, на наружную поверхность нанесенного слоя из нетокопроводного материала, включая поверхность одной или более шайб, нанесено лакокрасочное токопроводное покрытие с обеспечением электрического контакта каждой шайбы с нанесенным лакокрасочным токопроводным покрытием.- metal gaskets are made in the form of metal washers fixed on one side to a common "electrical mass" to ensure electrical contact, and on the other side made and installed flush with the outer layer of non-conductive material, on the outer surface of the applied layer of non-conductive material, including the surface one or more washers, a conductive paint coating is applied to ensure electrical contact of each washer with a conductive paint coating m

Далее предлагаемое устройство поясняется более подробно с использованием рисунков. На рисунке 1 изображено устройство с силовой конструкцией из металла, а на рисунке 2 - с силовой конструкцией из композиционных материалов.Further, the proposed device is explained in more detail using the drawings. Figure 1 shows a device with a power structure made of metal, and Figure 2 - with a power structure made of composite materials.

В процессе эксплуатации на наружной поверхности 1 (Рис.1) наружного слоя 2 с нетокопроводной поверхностью накапливается статическое электричество. Накопленный электростатический заряд благодаря нанесенному токопроводному покрытию 3 и обеспечению электрического контакта его с шайбами с наружной поверхности наружного слоя передается на поверхность металлических шайб 4 и далее через тело этих шайб на силовую конструкцию из металла 5 (общую «электрическую массу»). С целью создания необходимого контакта металлические шайбы механически могут быть соединены с силовой конструкцией из металла с помощью, например, болтового соединения 6, развивающего необходимое усилие. При этом за счет зачистки поверхностей и использования токопроводных эмалей обеспечивается электрический контакт металлических шайб с силовой конструкцией из металла (общей «электрической массой»).During operation, static electricity accumulates on the outer surface 1 (Fig. 1) of the outer layer 2 with a non-conductive surface. The accumulated electrostatic charge due to the applied conductive coating 3 and its electrical contact with the washers from the outer surface of the outer layer is transferred to the surface of the metal washers 4 and then through the body of these washers to the power structure of metal 5 (total "electric mass"). In order to create the necessary contact, metal washers can be mechanically connected to a metal power structure using, for example, a bolt joint 6, which develops the necessary force. At the same time, due to the cleaning of surfaces and the use of conductive enamels, electrical contact of metal washers with a power structure made of metal (total "electric mass") is ensured.

Металлические шайбы могут быть различными по форме (например, круглые, квадратные и т.п.), но при этом площадь поверхности шайбы (пятно контакта с токопроводной эмалью) увязывается с единицей площади всей поверхности, подлежащей металлизации. Такие величины задаются в нормативных документах на металлизацию. На основе этих величин вычисляется общее количество шайб.Metal washers can be different in shape (for example, round, square, etc.), but the surface area of the washer (contact patch with conductive enamel) is tied to the unit area of the entire surface to be metallized. Such values are set in the normative documents for metallization. Based on these values, the total number of washers is calculated.

В случае применения силовой конструкции из композиционных материалов металлические шайбы 4 (Рис.2) могут устанавливаться на нее одновременно с установкой шин металлизации 7 и с обеспечением электрического контакта с ними. В свою очередь, шины металлизации предназначены для передачи статического электричества на общую «электрическую массу» (металлоконструкция изделия). Для этого они своими противоположными концами закрепляются к смежным корпусам с обеспечением электрического контакта с общей «электрической массой».In the case of using a power structure made of composite materials, metal washers 4 (Fig. 2) can be installed on it simultaneously with the installation of metallization tires 7 and ensuring electrical contact with them. In turn, metallization tires are designed to transfer static electricity to a common “electrical mass” (product metal construction). To do this, they are fixed at their opposite ends to adjacent enclosures to ensure electrical contact with the total "electrical mass".

Конструктивно предлагаемое устройство можно изготовить следующим образом.Structurally, the proposed device can be manufactured as follows.

Сначала на силовую конструкцию устанавливаются металлические шайбы с обеспечением электрического контакта с общей «электрической массой», а затем на остальную поверхность силовой конструкции за исключением установленных шайб наносится теплозащитный слой заподлицо с внешней поверхностью шайб. Высота шайб и толщина слоя теплозащиты заранее согласовываются. После этого на всю поверхность, включая поверхности шайб, наносится лакокрасочное токопроводное покрытие с обеспечением электрического контакта каждой шайбы с нанесенным лакокрасочным токопроводным покрытием.First, metal washers are installed on the power structure to ensure electrical contact with the total "electrical mass", and then, with the exception of the installed washers, the heat shield is flush with the outer surface of the washers, with the exception of the installed washers. The height of the washers and the thickness of the thermal insulation layer are agreed in advance. After that, a paint and varnish conductive coating is applied to the entire surface, including the surfaces of the washers, providing electrical contact of each washer with the applied paint and varnish conductive coating.

В качестве лакокрасочного токопроводного покрытия в авиационной и ракето-строительной областях могут применяться различные токопроводные составы. Например, Эмаль антистатическая ХП-5237 черная, ТУ 6-10-1976-84, Эмаль электропроводная ХС-928 черная, ТУ 6-21-16-90.As a paint and varnish conductive coating in the aviation and rocket-building fields, various conductive compositions can be used. For example, enamel antistatic HP-5237 black, TU 6-10-1976-84, conductive enamel XC-928 black, TU 6-21-16-90.

В результате передачи статического электричества на общую «электрическую массу» обеспечивается отсутствие разности потенциалов в тех пределах, которые считаются опасными для возникновения электрических разрядов, между различными участками наружной поверхности слоя из нетокопроводного материала и, таким образом, устраняется возможность появления электрических разрядов, т.е. достигается заявленный технический результат - повышение надежности функционирования конструкции летательного аппарата.As a result of the transfer of static electricity to the total “electric mass”, there is no potential difference within the limits that are considered dangerous for the occurrence of electric discharges between different parts of the outer surface of the layer of non-conductive material and, thus, the possibility of the appearance of electric discharges, i.e. . the claimed technical result is achieved - increasing the reliability of the functioning of the aircraft structure.

Claims

The metallization device of the product body, consisting of a power structure, an outer layer of non-conductive material deposited on it, one or more metal gaskets having electrical conductivity, characterized in that the metal gaskets are made in the form of metal washers, fixed one side to a common "electrical mass" providing electrical contact, and on the other side made and installed flush with the outer layer of non-conductive material, on the outer surface of ennogo layer of non-conductive material, including the surface of one or more washers, conductively coated paint coating with electrical contact washers each coated with current conducting paint coating.