Лопасть ветрового колеса из композиционных материалов и способ ее изготовления

Номер патента: 1807960

Авторы: Мазур, Решетняк, Жуганов, Евсеева, Ладикова, Поляков

Скачать ZIP файл.

Текст

Смотреть

/4 5 В 64 ЯЛИ)ьМЩ 1 ТЕНИ АТЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(71) Днепровский научно-исследователь ский институт технологии машиностроения (72) Б.Н,Поляков, В.М,Мазур, Л.Н.Евсеева, Ю.В.Жуганов, Н.М.Решетняк и Л.Б.Ладикова(54) ЛОПАСТЬ ВЕТРОВОГО КОЛЕСА ИЗКОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ИСПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к ветряным двигательным установкам и может быть использовано при изготовлении лопастей и лонжеронов лопастей несущих и рулевых винтов вертолетов, вентиляторов и других изделий из слоистых композиционных материалов. Целью изобретения является повышение прочности и долговечности, снижение массы, уменьшение цикла и трудоемкости изготовления лопасти. Лопасть имеет коробчатый лонжерон 2 переменного поперечного сечения с уменьшающейся толщиной стенки, наружную оболочку 4, состоящую из по крайней мере двух спиральных слоев стеклопластика и пористого заполнителя 3 с интегральным слоем, определяющего заданный аэродинамический профиль лопасти, Формование лонжерона производится методом намотки волокон по линиям равного отклонения зональным способом, а формование наружной оболочки- методом спиральной намотки стеклоленты на оправку, полученную вспениванием пенопласта в замкнутой форме, рабочая поверхность которой соответствуетвнутренней форме наружной оболочки, 2 с., 4 з,п.ф-лы, 5 ил.Изобретение относится к ветряным двигательным установкам и может быть использовано при изготовлении лопастей и лонжеронов лопастей несущих и рулевых винтов вертолетов, вентиляторов и других полых изделий из слоистых композиционных материалов,Цель изобретения - повышение прочности и долговечности, снижение массы, а также уменьшение цикла и трудоемкости изготовления лопасти,На фиг. 1 показана лопасть; общий вид; на фиг, 2 - разрез А - А на фг.1; на фиг,З - способ нанесения на оправку первой зоны методом намотки; на фиг, 4 - способ формования лонжерона; на фиг.5 - способ формования оболочки комлевой части.Здесь закладной элемент со стыковочным фланцем 1 заделан в лонжерон 2. На лонжерон нанесен заполнитель 3, который покрывает наружная оболочки 4, опирающаяся на планки 5,Лопасть ветрового колеса состоит из силового элемента в виде коробчатого лонжерона 2, на одном конце которого вмотан металлический закладной элемент со стыковочным фланцем 1. Лонжерон имеет в сечении неправильный многоугольник с уменьшающимся периметром по мере удаления от оси вращения лопасти. С целью достижения равнонапряженности и уменьшения веса необходимо, чтобы толщина стенки лонжерона уменьшалась с увеличением радиуса. Для достижения этого эффекта лонжерон содержит слои различной длины расположенные по зонам так, что их количество, по мере увеличения радиуса лопасти. Уменьшается, а утолщения, образующиеся в зонах реверса витков, удалены. Кроме того, угол укладки стекловолокон в каждом слое уменьшается от начала витка до его конца, так как с уменьшением угла укладки уменьшается и толщина слоя.На поверхности лонжерона размещен заполнитель в виде пенопласта, вспененного в замкнутой форме рабочая поверхность которого соответствует внутреннему контуру наружной оболочки 4, а также планки 5, обеспечивающие жесткую опору боковым стенкам наружной оболочки 4. Наружная оболочка состоит, по крайней мере, из двух спирально-винтовых слоев стеклопластика на основе пропитанной связующим стекло- ленты витки которой уложены встык и ориентированы под углом к продольной оси лопасти, причем витки последующего слоя смещены на половину ширины ленты и ориентированы под тем же углом, но в обратную сторону.Сущность способа поясняется чертежом, где на фиг. 3 показан способ нанесения на оправку первой зоны б методом намотки и место отрезки утолщения 7, На фиг,4 показан способ формования всего лонжерона намоткой зон 8, 9; 10 и способ заделки закладного элемента 1 прижимными кольцевыми слоями 11, На фиг.5 показан способ формования оболочки комлевой части 12, примотанной кольцевыми слоями 13 и слоями основной оболочки 14 и 15. 5 10 Пасов аь,Г сов а 40 где Па, аа - наружный периметр и угол намотки наибольшего сечения;Пь а - наружный периметр и угол намотки 1-го сечения;да - толщина слоя в наибольшем сечении,Из формулы следует, что с уменьшениемугла намотки уменьшается толщина слоя врассматриваемом сечении, а с уменьшением наружного периметра увеличивает ятолщина слоя в рассматриваемом сечении.Но поскольку уменьшение толщины слоя засчет уменьшения угла намотки не можеткомпенсировать увеличение толщины слояза счет разности периметров, то нм:тать55 лонжерон в одну зону, т.е, соями одинаковой длины не представляетс, "мчжным,Поэтому наиболее оптималь 1;ая толь. тнастенки лонжерона может быть получена зональной намоткой,Лопасть ветрового колеса изготавливается следующим образом.15 На оправку устанавллвается закладнойэлемент со стыковочным фланце и закрепляется от проворота. Оправка устанавливается на намоточный станок с числовым программным управлением. Поверх оправ ки и закладного элемента наносится перваязона пластика из стеклянных, пропитанных связующим волокон, сформированных в ленту методом спиральной намотки по кривым равного отклонения. При этом управляющая программа намоточным станком рассчитывается так, чтобы угол намотки помере удаления от стыковочного фланца (отначала намотки) непрерывно уменьшался.Это вызвано тем, чтобы для обеспечения 30 равнонапряженносги лонжерона, приуменьшении площади поперечного сечения.толщина стенки должна уменьшаться, Толщина наматываемого спирального слоя в любом рассматриваемом сечении рассчиты вается по формуле;После намотки первой зоны обрезается Формула изобретиенияи удаляется утолщение, образовавшееся в 1. Лопасть ветрового колеса из компорезультате реверса витков. Далее произво- зиционных материалов, содержащая коробдится намотка второй зоны, которая ложит- чатый лонжерон переменного поперечногося поверх первой и покрывает новый сечения, закладной элемейт со стыковочучасток оправки. Аналогично производится 5 ным фланцем, заполнитель иэ легкого матеобрезание и удаление утолщенного конца риала пористой структуры междузоны. Таким же образом производится на- лонжеронами и наружной оболочкой с декоМотка всех последующих эон. Зона реверса ративным покрытием, о т л и ч а ю щ а я с яВитков (утолщение) последней. зоны укла- тем, что, с целью повышения прочности идывается на технологической части оправ долговечности, снижения массы, а такжеки. Затем и роизводится прижатие уменьшения циклов и трудоемкости изгонамотанных слоев всех зон к шейке заклад- товления, лонжерон выполнен из спирального элемента (к участку; прилегающему к ных слоев стеклопластика с переменнойстыковочному фланцу) с помощью кольце толщиной стенки, уменьшающейся с уведивых слоев этим же волокном, предваритель- чением радиуса лопасти,но сделав кольцевой рез на всех слоях, 2. Лопасть по п.1, о т л и ч а ю щ а я с янаходящегося на технологической части оп- тем, что в качестве заполнителя используютравки. Это обеспечивается натяжением пенопласт с наружной поверхностью, постекловолокон на лентопротяжном меха вторяющей внутреннюю форму наружнойнизме намотанного станка. Далее наносит- оболочки,ся разделительный и викелевочный слои и 3. Лопасть по п,1, о т л и ч а ю щ а я с япроизводится отверждение связующего в тем, что наружная оболочка выполнена попечи. После этого производится удаление крайней мере в виде двух спирально-винтооправки, приклейка на наружную боковую 25 вых слоев пропитанной связующим стеклоповерхность лонжерона планок, на которые ленты,затем опирается наружная оболочка, уклад. Способ изготовления лопасти ветрока его в форму, заполнение свободного объ- ваго колеса из композиционных материаема формы необходимой навеской лов, включающий изготовление лонжеронапредварительно подготовленной зернисто со стыковочными проушинами, размещениести полуфабриката пенопласта и вспенива- заполнителя из легкого материала, нанесение последнего в печи по требуемому ние на поверхность лонжеронов и заполнирежиму. Далее иэделие извлекается из фор- тел я наружной оболочки,мы, зачищается (при необходимости) облой термоотверждение и нанесение декоративи устанавливается на намоточный станок, 35 ного покрытия, о т л и ч а ю щ и й с я тем,Комлевая часть наружной оболочки форми- что, с целью повышения прочности и долгоруется методом нанесения предварительно вечности, снижения массы, а также уменьпропитанной и раскроенной стеклоткани, шения цикла и трудоемкости изготовления,при этом крайние срезы приматываются не- лопасти, лонжерон изготавливают с пересколькими слоями стекловолокна. Затем 40 менной толщиной стенки методом намоткиформируется наружная оболочка методом спиральных слоев по линиям равного отклонамотки из предварительно пропитанной нения запальным способом, причем по мерестеклоленты, Намотка производится с ша- удаления от оси вращения лопасти, длинугом равным ширине ленты, т.е. витки каждой последующей зоны увеличивают, апримыкают друг к другу встык и ориенти, угол намотки в каждом слое уменьшают, прированы под углом к продольной оси, По- этом образующиесяутолщения вместах реследующий слой уклады вается со верса витков перед намоткой последующесмещением на половину ширины ленты гослояобрзаютиудаляют.для того, чтобы стыки витков не совпада, Способ по п.4, о т л и ч а ю щ и й с яли. При этом витки наклонены к продоль .тем, что заполнитель размещают путем заной оси под тем же углом, но в обратную сыпки сухого полуфабриката пенопласта исторону, Намотка производится до дости- вспенивания его в замкнутой форме с рабожения требуемой толщины наружной обо- чей пов, рхностью, соответствующей внутлочки, Далее изделие помещается в реннейчоверхностинаружнойоболочки.форму, внутренний контур которой имеет 55 б. Способ поп.,4, отличаю щи йс яточный аэродинамический профиль лопа- тем, что наружную оболочку наносят метости и помещается. в печь, где происходит дом спиральной намотки, по крайней мере,отверждение связующего. Затем изделие двух слоев пропитанной связующим стеклоизвлекается иэ формы и производится на- ленты, причем витки первого слоя располанесение лекарственного покрытия, гают встык и ориентируют под углом к1807960 продольной оси, а витки второго слоя сдви- ленты и наклоняют под тем же углом, но в гают на половину ширины наматываемой обратную сторону.4-Аао 3 ерндоо Яинв резаСоставитель Б. Поляков Рвдактор С, Кулакова Техред М.Моргентал Корректор С, Лисин Заказ 1392 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035,Москва,Ж, Раушская наб 4/5оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1

Заявка

4914865, 27.02.1991

ДНЕПРОВСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ТЕХНОЛОГИИ МАШИНОСТРОЕНИЯ

ПОЛЯКОВ БОРИС НИКОЛАЕВИЧ, МАЗУР ВЛАДИМИР МАКСИМОВИЧ, ЕВСЕЕВА ЛЮДМИЛА НИКОЛАЕВНА, ЖУГАНОВ ЮРИЙ ВАЛЕРИЕВИЧ, РЕШЕТНЯК НИКОЛАЙ МАКСИМОВИЧ, ЛАДИКОВА ЛИДИЯ БОРИСОВНА

МПК / Метки

МПК: B64C 27/46

Метки: колеса, композиционных, лопасть, ветрового

Опубликовано: 07.04.1993

Код ссылки

<a href="http://patents.su/4-1807960-lopast-vetrovogo-kolesa-iz-kompozicionnykh-materialov-i-sposob-ee-izgotovleniya.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Лопасть ветрового колеса из композиционных материалов и способ ее изготовления</a>

Похожие патенты