RU2558949C2 - Армирующий каркас из углеродного волокна, заготовка для изготовления армирующего каркаса и способ его изготовления - Google Patents
Армирующий каркас из углеродного волокна, заготовка для изготовления армирующего каркаса и способ его изготовления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2558949C2 RU2558949C2 RU2013156894/04A RU2013156894A RU2558949C2 RU 2558949 C2 RU2558949 C2 RU 2558949C2 RU 2013156894/04 A RU2013156894/04 A RU 2013156894/04A RU 2013156894 A RU2013156894 A RU 2013156894A RU 2558949 C2 RU2558949 C2 RU 2558949C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carbon
- polyvinyl alcohol
- carbon fibre
- carbon fiber
- workpiece
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 21
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 17
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 17
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 title abstract description 9
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title abstract 10
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims abstract description 21
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims abstract description 21
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 16
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 13
- CREMABGTGYGIQB-UHFFFAOYSA-N carbon carbon Chemical compound C.C CREMABGTGYGIQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 239000011203 carbon fibre reinforced carbon Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 11
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 claims abstract description 10
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 7
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 3
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 27
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 27
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims description 21
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 7
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 3
- 238000009966 trimming Methods 0.000 claims 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 230000009365 direct transmission Effects 0.000 description 1
- 239000003779 heat-resistant material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области получения теплозащитных материалов, стойких к эрозионному разрушению при воздействии высоких температур и давлений, а более конкретно к конструкции армирующего каркаса из углеродного волокна и способу его изготовления. Армирующий каркас из углеродного волокна для изготовления углерод-углеродного композиционного материала, стойкого к окислению и эрозии при воздействии высоких температур и давлений, например, для наконечника головной части ракеты содержит центрально расположенный однонаправленный цилиндрический пучок заданного диаметра из углеродного волокна, скрепленного связующим - водным раствором поливинилового спирта, на который, как на оправку, методом перекрестной намотки намотан кокон из углеродного волокна. Заготовка для изготовления армирующего каркаса из углеродного волокна выполнена в виде центрально расположенного вдоль оси однонаправленного цилиндрического пучка заданного диаметра из углеродного волокна, скрепленного водным раствором поливинилового спирта, на который на расстоянии, равном высоте заготовки наконечника головной части, методом кольцевой намотки нанесены полюсные барьеры в виде сферической поверхности из углеродного волокна, пропитанного связующим - водным раствором поливинилового спирта. Cпособ изготовления армирующего каркаса из углеродного волокна для получения углерод-углеродного композиционного материала, стойкого к окислению и эрозии при воздействии высоких температур и давлений, осуществляется в следующей последовательности: на заготовку, содержащую пучок из однонаправленного углеродного волокна с двумя полюсными барьерами, как на оправку, методом перекрестной намотки производят намотку кокона из углеродного волокна, пропитанного водным раствором поливинилового спирта. После просушки каркаса и последующей обрезки законцовок кокона с полюсными барьерами каркас направляют на насыщение углеродной матрицей. Технический результат - изготовление армирующего каркаса повышенной плотности, который после его насыщения углеродной матрицей используется для изготовления углерод-углеродного теплозащитного материала, стойкого к эрозионному разрушению при воздействии высоких температур и давлений, например, наконечника головной части ракеты. 3 н. и 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Description
Изобретение относится к области получения теплозащитных материалов, стойких к эрозионному разрушению при воздействии высоких температур и давлений, а более конкретно к конструкции армирующего каркаса из углеродного волокна и способу его изготовления.
Известные теплозащитные углерод-углеродные композиционные материалы, работающие при воздействии высоких температур и давлений, представляют собой композицию, состоящую из армирующего стержневого каркаса, собранного из стержней, изготовленных из углеродного волокна, и углеродной матрицы.
Известна конструкция стержневого каркаса для композиционных материалов [1], армированная в пяти направлениях с предпочтительной прочностью по одной из осей армирования. Запатентованная структура состоит из основного пучка и четырех соединительных пучков, переплетенных между собой.
Известна также трехмерная структура для армирования [2], включающая первый, второй, третий и четвертый комплекты, каждый из которых состоит из множества удлиненных прямолинейных и параллельно расположенных элементов, проходящих параллельно в соответствующем направлении и расположенных в виде множества рядов.
Известна конструкция для сборки армирующего стержневого каркаса, описанная в патенте США US 4168337 [2] и содержащая две вертикально установленные по отношению к горизонтальной плоскости решетки, расположенные на заданном расстоянии друг от друга и выполненные в виде рамки, снабженной отверстиями для ввода стержней, формирующих каркас.
Несмотря на достоинства запатентованных выше технических решений, они не позволяют получить теплозащитный материал повышенной плотности и, следовательно, более стойкий к эрозионному разрушению при воздействии высоких температур и давлений. А устройство для сборки армирующего стержневого каркаса, описанное в патенте США US 4168337 [2], не может быть использовано для изготовления патентуемого армирующего каркаса.
Известен также способ получения углерод-углеродного композита, стойкого к окислению [3], включающий изготовление каркаса из углеродного волокнистого материала и его нагрев и выдержку в потоке газообразных углеводородов, причем каркас изготовляют путем набора стержней из углеродного волокна в пучок цилиндрической формы, после чего каркас армируют углеродным волокном, а нагрев осуществляют прямым пропусканием электрического тока через армированный каркас до температуры 900-950°C, при этом в качестве газообразных углеводородов используют природный газ.
Задачей настоящего изобретения является разработка армирующего каркаса повышенной плотности для получения более эрозионно-стойкого углерод-углеродного материала, конструкции заготовки для изготовления такого каркаса и способа его изготовления.
Поставленная задача решается тем, что армирующий каркас из углеродного волокна для изготовления углерод-углеродного композиционного материала, стойкого к окислению и эрозии при воздействии высоких температур и давлений, например, для наконечника головной части ракеты содержит центрально расположенный однонаправленный цилиндрический пучок из углеродного волокна, скрепленного связующим - водным раствором поливинилового спирта, на который, как на оправку, методом перекрестной намотки намотан кокон из углеродного волокна, пропитанного водным раствором поливинилового спирта.
Заготовка для изготовления такого армирующего каркаса из углеродного волокна для изготовления углерод-углеродного композиционного материала выполнена в виде центрально расположенного вдоль оси однонаправленного цилиндрического пучка из углеродного волокна, скрепленного связующим - водным раствором поливинилового спирта, на который на расстоянии, равном высоте заготовки наконечника головной части, методом кольцевой намотки нанесены полюсные барьеры в виде сферической поверхности из углеродного волокна, пропитанного связующим - водным раствором поливинилового спирта.
Для изготовления двух и более заготовок наконечников головной части на цилиндрический пучок нанесены два полюсных барьера на расстоянии, соответственно равном двум или более высотам заготовок наконечников головной части.
Изготовление патентуемого армирующего каркаса производится следующим образом.
На заготовку, содержащую пучок из однонаправленного углеродного волокна, скрепленного связующим - водным раствором поливинилового спирта, с двумя полюсными барьерами, как на оправку, методом перекрестной намотки производят намотку кокона из углеродного волокна, пропитанного водным раствором поливинилового спирта, а после просушки каркаса и последующей обрезки законцовок кокона с полюсными барьерами каркас направляют на насыщение углеродной матрицей. Патентуемый способ позволяет изготовить армирующий каркас повышенной плотности, который после его насыщения углеродной матрицей используется в качестве теплозащитного материала, стойкого к эрозионному разрушению при воздействии высоких температур и давлений.
Сущность изобретения поясняется графическими материалами, где на:
- Фиг. 1 изображен общий вид армирующего каркаса, где L - длина кокона, а 1 - высота заготовки наконечника головной части;
- Фиг. 2 показана конструкция заготовки для намотки кокона каркаса, где 1 - высота заготовки наконечника головной части;
- Фиг. 3 показан начальный этап намотки кокона на заготовку;
- Фиг. 4 показан общий вид армирующего каркаса для одновременного изготовления двух заготовок наконечников боевых блоков.
Армирующий каркас 1 (Фиг. 1) включает центрально расположенный однонаправленный цилиндрический пучок 2, выполненный из углеродного волокна 3, скрепленного связующим - водным раствором поливинилового спирта, на который, как на оправку, наматывается кокон из углеродного волокна, пропитанного водным раствором поливинилового спирта.
Армирующий каркас изготавливается следующим образом. Сначала изготавливается заготовка (Фиг. 2), содержащая цилиндрический пучок 2 из углеродного волокна 3, скрепленного связующим - водным раствором поливинилового спирта, на который методом кольцевой намотки нанесены полюсные барьеры 4, выполненные в виде сферической поверхности из углеродного волокна, пропитанного связующим - водным раствором поливинилового спирта. Расстояние между полюсными барьерами 4 выбрано равным высоте (1) заготовки 5 наконечника головной части. Диаметр пучка 2 d выбран равным 0,3 радиуса притупления наконечника.
На полученную таким образом заготовку 6 (Фиг. 2), как на оправку, методом перекрестной намотки производят намотку кокона 7 из углеродного волокна, пропитанного водным раствором поливинилового спирта. Начальный этап намотки показан на Фиг. 3. Намотку кокона (Фиг. 1) производят до диаметра D1, равного диаметру D (максимальный диаметр заготовки для изготовления наконечника головной части) плюс технологический припуск.
После просушки удаляется технологический припуск кокона до диаметра D, обрезается часть кокона 7 (расположенного над полюсными барьерами) и полюсные барьеры 4. Полученный таким образом армирующий каркас направляют на насыщение углеродной матрицей.
Для изготовления двух и более армирующих каркасов одновременно (Фиг. 4) на цилиндрический пучок 2 наносятся два полюсных барьера на расстоянии, соответственно равном двум или более высотам заготовок наконечников головной части, после чего производят намотку кокона.
Источники информации
1. Патент US 4268560, кл. МПК В32В 5/12. Трехмерная структура, имеющая преимущественное направление армирования. Опубликован 19.05.1981 г.
2. Патент US 4168337, кл. МПК В32В 5/12. Трехмерная структура для армирования. Опубликован 18.09.1979 г.
3. Патент RU 2090497, кл. МПК С01В 31/02. Способ получения углерод-углеродного композита, стойкого к окислению. Приоритет от 20.02.1995 г.
Claims (4)
1. Армирующий каркас из углеродного волокна для изготовления углерод-углеродного композиционного материала, стойкого к окислению и эрозии при воздействии высоких температур и давлений, например, для наконечника головной части ракеты, характеризующийся тем, что он содержит центрально расположенный однонаправленный цилиндрический пучок из углеродного волокна, скрепленного связующим - водным раствором поливинилового спирта, на который, как на оправку, методом перекрестной намотки намотан кокон из углеродного волокна, пропитанного водным раствором поливинилового спирта.
2. Заготовка для изготовления армирующего каркаса из углеродного волокна для изготовления углерод-углеродного композиционного материала, характеризующаяся тем, что она выполнена в виде центрально расположенного вдоль оси однонаправленного цилиндрического пучка из углеродного волокна, скрепленного связующим - водным раствором поливинилового спирта, на который на расстоянии, равном высоте заготовки наконечника головной части, методом кольцевой намотки нанесены полюсные барьеры в виде сферической поверхности из углеродного волокна, пропитанного связующим - водным раствором поливинилового спирта.
3. Заготовка для изготовления армирующего каркаса по п. 2, отличающаяся тем, что на цилиндрический пучок нанесены два полюсных барьера на расстоянии, соответственно равном двум или более высотам заготовок наконечников головной части.
4. Способ изготовления армирующего каркаса из углеродного волокна для получения углерод-углеродного композиционного материала, стойкого к окислению и эрозии при воздействии высоких температур и давлений, например, наконечника головной части ракеты, характеризующийся тем, что на заготовку, содержащую пучок из однонаправленного углеродного волокна, скрепленного связующим - водным раствором поливинилового спирта, с двумя полюсными барьерами, как на оправку, методом перекрестной намотки производят намотку кокона из углеродного волокна, пропитанного водным раствором поливинилового спирта, а после просушки каркаса и последующей обрезки законцовок кокона с полюсными барьерами каркас направляют на насыщение углеродной матрицей.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013156894/04A RU2558949C2 (ru) | 2013-12-20 | 2013-12-20 | Армирующий каркас из углеродного волокна, заготовка для изготовления армирующего каркаса и способ его изготовления |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013156894/04A RU2558949C2 (ru) | 2013-12-20 | 2013-12-20 | Армирующий каркас из углеродного волокна, заготовка для изготовления армирующего каркаса и способ его изготовления |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013156894A RU2013156894A (ru) | 2015-06-27 |
| RU2558949C2 true RU2558949C2 (ru) | 2015-08-10 |
Family
ID=53497186
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013156894/04A RU2558949C2 (ru) | 2013-12-20 | 2013-12-20 | Армирующий каркас из углеродного волокна, заготовка для изготовления армирующего каркаса и способ его изготовления |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2558949C2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2789415C1 (ru) * | 2022-07-18 | 2023-02-02 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Способ получения заготовок из углерод-углеродного материала, стойкого к эрозионному разрушению |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4168337A (en) * | 1974-07-05 | 1979-09-18 | Societe Europeenne De Propulsion | Three dimensional structure for reinforcement |
| US4268560A (en) * | 1978-06-02 | 1981-05-19 | Societe Europeenne De Propulsion | Three-dimensional structure having a preferential direction |
| RU2016843C1 (ru) * | 1991-02-01 | 1994-07-30 | Научно-производственное объединение "Композит" | Способ получения углерод-углеродного композиционного материала |
| RU2090497C1 (ru) * | 1995-02-20 | 1997-09-20 | Товарищество с ограниченной ответственностью Научно-исследовательская фирма "УЛЬТРАСАН" | Способ получения углерод-углеродного композита, стойкого к окислению |
| EP1145841A1 (en) * | 1998-10-12 | 2001-10-17 | Nitto Boseki Co., Ltd. | Reinforcing fiber base for composite material |
| UA27359U (en) * | 2007-06-25 | 2007-10-25 | Nat Univ Food Technologies | Method to produce drinkable "vegetable cream" |
-
2013
- 2013-12-20 RU RU2013156894/04A patent/RU2558949C2/ru active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4168337A (en) * | 1974-07-05 | 1979-09-18 | Societe Europeenne De Propulsion | Three dimensional structure for reinforcement |
| US4268560A (en) * | 1978-06-02 | 1981-05-19 | Societe Europeenne De Propulsion | Three-dimensional structure having a preferential direction |
| RU2016843C1 (ru) * | 1991-02-01 | 1994-07-30 | Научно-производственное объединение "Композит" | Способ получения углерод-углеродного композиционного материала |
| RU2090497C1 (ru) * | 1995-02-20 | 1997-09-20 | Товарищество с ограниченной ответственностью Научно-исследовательская фирма "УЛЬТРАСАН" | Способ получения углерод-углеродного композита, стойкого к окислению |
| EP1145841A1 (en) * | 1998-10-12 | 2001-10-17 | Nitto Boseki Co., Ltd. | Reinforcing fiber base for composite material |
| UA27359U (en) * | 2007-06-25 | 2007-10-25 | Nat Univ Food Technologies | Method to produce drinkable "vegetable cream" |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2789415C1 (ru) * | 2022-07-18 | 2023-02-02 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Способ получения заготовок из углерод-углеродного материала, стойкого к эрозионному разрушению |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2013156894A (ru) | 2015-06-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4761624B2 (ja) | フォトニック結晶ファイバ及びこれに係る改良 | |
| GB2512421B (en) | Method for manufacturing an oxide/oxide composite material turbomachine blade provided with internal channels | |
| US20080026188A1 (en) | Method for Producing Microchannels in Drawn Material | |
| WO2005017569B1 (en) | Hollow core photonic band gap infrared fibers | |
| US4401495A (en) | Method of winding composite panels | |
| CA2745630A1 (en) | Method to manufacture a component of a composite structure | |
| US20060088260A1 (en) | Photonic bandgap optical waveguide | |
| JP2018150184A (ja) | 光ファイバの製造方法 | |
| US20100003881A1 (en) | Methods and apparatus associated with narrow tows fabricated from large-tow preforms | |
| CN101788698B (zh) | 类矩形多芯保偏光纤及其制作方法 | |
| JP5916943B2 (ja) | フォトニックバンドギャップファイバ用母材の製造方法、フォトニックバンドギャップファイバの製造方法、フォトニックバンドギャップファイバ用母材、及び、フォトニックバンドギャップファイバ | |
| US7107795B2 (en) | Method for forming high-density multicore phase-locked fiber laser array | |
| EP2860649B1 (en) | Composite material having bionic structure, method of preparing same, and modeling method | |
| RU2020100453A (ru) | Способ получения детали, сделанной из композитного материала, и полученная таким способом сложная деталь | |
| RU2558949C2 (ru) | Армирующий каркас из углеродного волокна, заготовка для изготовления армирующего каркаса и способ его изготовления | |
| CN106291803A (zh) | 一种梯度掺杂多芯的微结构包层光纤及其制备方法 | |
| CN104749692B (zh) | 一种平行光筛选器及其制备方法 | |
| CN102693345B (zh) | 具有仿生结构的复合材料预制体的建模方法 | |
| CN202558771U (zh) | 一种多芯激光光纤的拉制系统 | |
| US11280200B2 (en) | Gas turbine blade | |
| CN103304134B (zh) | 用于制造有源激光纤维的方法 | |
| CN107264815A (zh) | 隔音板、其制造方法及包括这种隔音板的飞行器发动机舱和飞行器 | |
| CN116062977B (zh) | 制造多通道石英毛细管的方法 | |
| CN102729494B (zh) | 具有仿生结构的复合材料及其制备方法 | |
| JPH11262955A (ja) | 繊維強化圧力容器およびブレイダーによる繊維強化圧力容器作製方法並びに繊維強化圧力容器作製用ブレイダーシステム |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| HZ9A | Changing address for correspondence with an applicant |