RU2111120C1

RU2111120C1 - Load-carrying tube-shell in form of body of revolution from composite materials (versions)

Info

Publication number: RU2111120C1
Application number: RU96112887A
Authority: RU
Inventors: Валерий Витальевич Васильев; Владимир Алексеевич Салов; Олег Владимирович Салов
Original assignee: Мак Донелл Дуглас Корпорация
Priority date: 1996-07-01
Filing date: 1996-07-01
Publication date: 1998-05-20

Abstract

FIELD: load-carrying tube shell in form of body of revolution and made of composite materials is applicable in articles of aerospace engineering, construction in laying of service lines. SUBSTANCE: tube-shell has rib-cellular framework from layers recurrent in thickness of its walls. The layers are formed of systems of intersecting spiral and circular bands forming stiffening ribs with knots of intersections and external protective layers made from unidirectional threads secured with polymer binding agent. Unidirectional threads in stiffening ribs and external protective layers are made in form of shell-core structure whose core contains high-modulus threads. Shell is made of thermosetting epoxy-containing binding agent with core-shell volumetric ratio from 1:0.3 to 1:0.45. Polymer binding agent binding the unidirectional threads has thermoplastic binding substance of thermoplastic type or flexible binding substance of rubber or polyurethane type with unidirectional threads-polymer binding agent volumetric ratio of 1:1 to 1:1.2. Fibers and threads are bound with high-strength and highly rigid binding agent so efficient that under conditions of interlayer shearing and deformation withstand them without failure due to their placing into thermoplastic or flexible matrix of composite. EFFECT: higher efficiency. 2 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в трубах-оболочках из композиционных материалов, применяемых в изделиях авиационно-космической техники, строительстве, при прокладке коммуникаций. The invention relates to mechanical engineering and can be used in shell pipes made of composite materials used in aerospace engineering products, construction, and for laying communications.

Известна труба-оболочка в виде тела вращения из композиционных материалов, содержащая ячеистый каркас, образованный из повторяющихся по толщине стенки слоев систем перекрещивающихся спиральных и кольцевых лент, образующих ромбовидные и треугольные элементы жесткости, выполненные из однонаправленных нитей, скрепленных полимерным связующим [1]. Known pipe-shell in the form of a body of revolution made of composite materials, containing a cellular frame formed from repeating wall thicknesses of layers of systems of intersecting spiral and annular ribbons forming rhomboid and triangular stiffeners made of unidirectional threads bonded with a polymer binder [1].

Основной недостаток трубы-оболочки заключается в отсутствии надежного скрепления лент в слоях по направлениям траекторий их ориентации. The main disadvantage of the shell pipe is the lack of reliable fastening of the tapes in the layers along the directions of their orientation trajectories.

Известна оболочка из неметаллических материалов, состоящая из защитного слоя и несущего слоя в виде решетки и из стекложгутов, пропитанных связующим [2]. Known shell of non-metallic materials, consisting of a protective layer and a carrier layer in the form of a lattice and glass fiber, impregnated with a binder [2].

Между жгутами в радиальном направлении отсутствует монолитное заполнение, что снижает прочность конструкции при сдвиговых деформациях. There is no monolithic filling between the bundles in the radial direction, which reduces the structural strength under shear deformations.

Известна несущая труба-оболочка в виде тела вращения из композиционных материалов, содержащая соответствующий ее профилю реберно-ячеистый каркас, образованный из повторяющихся по толщине стенки слоев систем перекрещивающихся спиральных и кольцевых лент, образующих ребра жесткости с узлами перекрестий, с внешними защитными слоями, соответственно выполненные из однонаправленных нитей, скрепленных полимерным связующим [3]. Known carrier pipe-shell in the form of a body of revolution made of composite materials, containing a rib-mesh frame corresponding to its profile, formed from layers of systems of intersecting spiral and annular ribbons repeating over the wall thickness forming stiffeners with crosshairs, with external protective layers, respectively made from unidirectional threads bonded with a polymer binder [3].

Из-за различной ориентации волокон между слоями трубы-оболочки возникают межслойные касательные напряжения. При отсутствии надежного скрепления возможно разрушение слоев, что снижает надежность и прочность конструкции. Due to the different orientation of the fibers between the layers of the pipe-shell, interlayer shear stresses arise. In the absence of reliable bonding, destruction of layers is possible, which reduces the reliability and strength of the structure.

Известен также ряд технических решений, направленных на усовершенствование труб-оболочек из композиционных материалов. Для уменьшения влияния узлов перекрестий на сплошность ребер каркаса предусмотрено рассредоточение армирующих лент относительно линий пересечения [4], между кольцевыми лентами введение наклонных по спирали переходов [5], что снижает концентрацию напряжений и обрывность нитий. Вся проблема надежности труб-оболочек из композиционных материалов с аналогичными техническими решениями зависит от того, какая найдена эффективная связь волокна и связующего в выбранной структуре армирования. Известный уровень техники достигается либо подбором упругих свойств волокон и связующего, либо за счет введения герметизирующих слоев и покрытий. И в том, и в другом случаях трубы-оболочки из композиционных материалов, если к ним предъявлены требования высокой прочности при внутреннем давлении без учета изгиба, сжатия, обладают повышенным весом, материалоемкостью, повышенными трудоемкостью и энергозатратами. Ближайшим аналогом, выбранным в качестве прототипа, является несущая труба-оболочка в виде тела вращения из композиционных материалов, содержащая соответствующий ее профилю реберно-ячеистый каркас из повторяющихся по толщине его стенки слоев систем перекрещивающихся спиральных и кольцевых лент с образованием ребер жесткости с узлами перекрестий и внешние защитные слои, соответственно выполненные из однонаправленных нитей, скрепленных полимерным связующим [6]. There are also a number of technical solutions aimed at improving pipe shells made of composite materials. To reduce the effect of the crosshairs on the continuity of the carcass ribs, it is provided that the reinforcing ribbons are dispersed relative to the intersection lines [4], spiral inclined transitions are introduced between the annular ribbons [5], which reduces the stress concentration and breakage of the threads. The whole problem of the reliability of pipe shells made of composite materials with similar technical solutions depends on which effective connection of the fiber and the binder is found in the selected reinforcement structure. The prior art is achieved either by selecting the elastic properties of the fibers and the binder, or by introducing sealing layers and coatings. In both cases, pipe-shells made of composite materials, if they are required to have high strength at internal pressure without taking into account bending, compression, have an increased weight, material consumption, increased labor intensity and energy consumption. The closest analogue, selected as a prototype, is a supporting pipe-shell in the form of a body of revolution made of composite materials, containing a rib-mesh frame corresponding to its profile from layers of systems of intersecting spiral and annular ribbons repeating over the thickness of its wall with the formation of stiffeners with crosshairs and outer protective layers, respectively, made of unidirectional filaments bonded with a polymer binder [6].

Основной задачей изобретения является создание несущей трубы-оболочки из композиционных материалов такой конструкции, в которой было бы реализовано наиболее эффективное взаимодействие упругих свойств нити и связующего без их разрушения до максимально возможных предельных показателей. The main objective of the invention is the creation of a supporting pipe-shell of composite materials of such a design in which the most effective interaction of the elastic properties of the thread and the binder without their destruction to the maximum possible limit values would be realized.

Технический результат, который может быть получен от использования нового технического решения, заключается в повышении прочности и надежности трубы-оболочки из композиционных материалов, уменьшении ее массы, снижении коэффициента безопасности до минимально стабильного значения, уменьшении расхода материалов и энергозатрат на их переработку. The technical result that can be obtained from the use of a new technical solution is to increase the strength and reliability of the sheath pipe made of composite materials, reduce its weight, reduce the safety factor to a minimum stable value, reduce the consumption of materials and energy costs for their processing.

Основная задача решена и технический результат достигнут за счет иного подхода к созданию композиционной структуры трубы-оболочки, создания таких условий деформирования, при которых армирующие нити и полимерное связующее работали при непрерывном взаимодействии без разрушения. Для этого волокна в нити скреплены высокопрочным и высокожестким связующим настолько эффективно, что при межслойных сдвигах и деформациях не разрушаются благодаря помещению их в термопластичную или упруго-эластичную матрицу композита. The main problem is solved and the technical result is achieved due to a different approach to creating the composite structure of the pipe-shell, creating such conditions of deformation under which the reinforcing threads and the polymer binder worked under continuous interaction without destruction. For this, the fibers in the yarn are bonded with a high-strength and highly rigid binder so effectively that they do not collapse during interlayer shifts and deformations due to their placement in a thermoplastic or elasto-elastic matrix of the composite.

Новая концепция реализована следующим образом. The new concept is implemented as follows.

В несущей трубе-оболочке в виде тела вращения из композиционных материалов, содержащей соответствующий ее профилю реберно-ячеистый каркас, образованный из повторяющихся по толщине его стенки слоев систем перекрещивающихся спиральных и кольцевых лент, образующих ребра жесткости с узлами перекрестий, с внешними защитными слоями, соответственно выполненные из однонаправленных нитей, скрепленных полимерным связующим, однонаправленные нити перекрещивающихся спиральных и кольцевых лент, образующих ребра жесткости, и внешних защитных слоев выполнены в виде структуры оболочка - ядро, в ядре которых содержатся высокомодульные нити, а оболочка выполнена из термореактивного эпоксисодержащего связующего при объемном соотношении ядра и оболочки от 1:0,3 до 1:0,45, в качестве скрепляющего однонаправленные нити полимерного связующего содержит термопластичное связующее типа термопласта или упруго-эластичное связующее типа резины, полиуретана при объемном соотношении однонаправленных нитей и полимерного связующего от 1:1 до 1:1,2. In a supporting pipe-shell in the form of a body of revolution made of composite materials containing a rib-mesh frame corresponding to its profile, formed from layers of systems of intersecting spiral and annular ribbons repeating over the thickness of its wall, forming stiffeners with crosshairs, with external protective layers, respectively made of unidirectional filament bonded with a polymeric binder, unidirectional filament of intersecting spiral and annular ribbons forming stiffeners and external protective layers The shells are made in the form of a shell-core structure, the core of which contains high-modulus filaments, and the shell is made of a thermosetting epoxy-containing binder with a volume ratio of the core and shell from 1: 0.3 to 1: 0.45, contains a unidirectional polymer binder as a bond thermoplastic binder such as thermoplastic or elastic-elastic binder such as rubber, polyurethane with a volume ratio of unidirectional filaments and a polymer binder from 1: 1 to 1: 1.2.

Отличительными особенностями предложенной несущей трубы-оболочки из композиционных материалов являются следующие признаки:
выполнение однонаправленных нитей перекрещивающихся спиральных и кольцевых лент, образующих ребра жесткости, и внешних защитных слоев в виде структуры оболочка - ядро,
наличие в ядре высокомодульных нитей и выполнение оболочки из термореактивного эпоксисодержащего связующего;
объемное соотношение ядра и оболочки в нити от 1:0,3 до 1:0,45;
наличие термопластичного связующего типа термопласта в качестве скрепляющего однонаправленные нити полимерного связующего;
объемное соотношение однонаправленных нитей и полимерного связующего от 1:1 до 1:1,2.The distinctive features of the proposed carrier pipe-shell made of composite materials are the following features:
the execution of unidirectional filaments of intersecting spiral and annular ribbons forming stiffeners, and external protective layers in the form of a shell-core structure,
the presence in the core of high modulus filaments and the execution of the shell of a thermosetting epoxy-containing binder;
the volume ratio of the core and shell in the thread from 1: 0.3 to 1: 0.45;
the presence of a thermoplastic binder type of thermoplastic as a bonding unidirectional polymer binder yarn;
the volume ratio of unidirectional filaments and a polymeric binder is from 1: 1 to 1: 1.2.

Для другого варианта несущей трубы-оболочки из композиционных материалов отличительными особенностями являются эти же указанные признаки за исключением того, что матрица самого композита трубы-оболочки выполнена в виде упруго-эластичного связующего типа резины, полиуретана. For another embodiment of a carrier pipe-shell made of composite materials, the same indicated features are distinctive except that the matrix of the pipe-shell composite itself is made in the form of an elastic-elastic binder type of rubber, polyurethane.

Отличительные признаки являются существенными, поскольку каждый их них в отдельности и совместно направлен на решение поставленной задачи и достижение нового технического результата. Невыполнение однонаправленных нитей в виде структуры оболочка - ядро, в ядре которых высокомодульные нити, а в оболочке - термореактивное сваязующее, и невыполнение из них трубы-оболочки на основе термопластичного или упруго-эластичного связующего не позволяет найти более эффективное решение по созданию высокопрочных и надежных труб-оболочек из композиционных материалов с реберно-ячеистым каркасом. Наличие высокомодульных нитей со слабо закрепленными в них волокнами, помещенных в термопластичную или еще хуже в термореактивную матрицу, приводит к преждевременному разрушению нитей в поперечном направлении от больших сдвиговых деформаций материала конструкции и, следовательно, к неполной реализации потенциала прочности самих волокон. Отличительные особенности вариантов трубы-оболочки из композиционных материалов наиболее эффективны в указанных объемных соотношениях, обеспечивающих лучшую технологическую переработку и повышенные прочностные свойства изделий. Distinctive features are significant, since each of them individually and jointly aimed at solving the problem and achieving a new technical result. Failure to fulfill unidirectional filaments in the form of a shell-core structure, in the core of which are high-modulus filaments, and in the shell - thermosetting binder, and failure to produce shell-pipes based on a thermoplastic or elastic-elastic binder does not allow finding a more effective solution for creating high-strength and reliable pipes -cladding made of composite materials with a rib-mesh frame. The presence of high-modulus yarns with fibers weakly fixed in them, placed in a thermoplastic or even worse in a thermosetting matrix, leads to premature destruction of the threads in the transverse direction from large shear deformations of the structural material and, therefore, to the incomplete realization of the strength potential of the fibers themselves. Distinctive features of the options for the pipe-shell made of composite materials are most effective in the indicated volume ratios, which provide the best technological processing and increased strength properties of the products.

Указанные отличительные существенные признаки являются новыми для труб-оболочек из композиционных материалов, так как их использование в известном уровне техники, аналогах и прототипе не обнаружено, что позволяет характеризовать предложенное техническое решение (варианты) соответствующим критерию "новизна". Единая совокупность новых существенных признаков с общими известными существенными признаками позволяет решить поставленную задачу двумя параллельными вариантами, достичь новый технический результат, что позволяет характеризовать новое техническое решение (варианты) существенными отличиями от известного уровня техники, аналогов и прототипа. Новое техническое решение (варианты) является результатом научно-исследовательской работы и творческого вклада, получено нетрадиционным путем, без использования стандартных проектировочных разработок или каких-либо известных рекомендаций в данной области техники, по своей оригинальности и неочевидности соответствует критерию "изобретательский уровень". These distinctive essential features are new for pipe shells made of composite materials, since their use in the prior art, analogues and prototype was not found, which allows us to characterize the proposed technical solution (options) corresponding to the criterion of "novelty." A single set of new essential features with common known essential features allows us to solve the problem in two parallel options, to achieve a new technical result, which allows us to characterize the new technical solution (options) significant differences from the prior art, analogues and prototype. The new technical solution (options) is the result of scientific research and creative contribution, obtained in an unconventional way, without the use of standard design developments or any well-known recommendations in the art, in its originality and non-obviousness, it meets the criterion of "inventive step".

На фиг. 1 представлена несущая труба-оболочка в виде тела вращения из композиционных материалов; на фиг. 2 - то же, вид сбоку; на фиг. 3 - типовая структура силового каркаса трубы-оболочки, образованная из слоев перекрещивающихся спиральных и кольцевых лент; на фиг. 4 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 5 - схема намотки; на фиг. 6 - узел 1 на фиг. 1; на фиг. 7 - разрез Б-Б на фиг. 3. In FIG. 1 shows a supporting pipe-shell in the form of a body of revolution made of composite materials; in FIG. 2 - the same side view; in FIG. 3 - a typical structure of the power frame of the pipe-shell formed from layers of intersecting spiral and annular ribbons; in FIG. 4 - section AA in FIG. one; in FIG. 5 is a winding diagram; in FIG. 6 - node 1 in FIG. one; in FIG. 7 is a section BB in FIG. 3.

Несущая труба-оболочка в виде тела вращения из композиционных материалов содержит соответствующий ее профилю реберно-ячеистый каркас, образованный из повторяющихся по толщине его стенки слоев 1 систем перекрещивающихся спиральных и кольцевых лент 2, 3, образующих ребра жесткости 4, 5 с узлами перекрестий 6, внешние защитные слои 7, соответственно выполненные из однонаправленных нитей 8, скрепленных полимерным связующим 9. Однонаправленные нити 8 перекрещивающихся спиральных и кольцевых лент 2, 3, образующих ребра жесткости 4, 5, и внешних защитных слоев 7 выполнены в виде структуры оболочка - ядро, в ядре 10 которых содержатся высокомодульные нити, а оболочка 11 выполнена из термореактивного эпоксисодержащего связующего при объемном соотношении ядра 10 и оболочки 11 от 1:0,3 до 1:0,45, в качестве скрепляющего однонаправленные нити 8 полимерного связующего содержит термопластичное связующее 9 типа термопласта (вариант I) или упруго-эластичное связующее типа резины, полиуретана (вариант II) при объемном соотношении однонаправленных нитей 8 структуры оболочка - ядро и полимерного связующего 9 от 1:1 до 1:1,2. The supporting pipe-shell in the form of a body of revolution made of composite materials contains a rib-mesh frame corresponding to its profile, formed from layers 1 of the systems of intersecting spiral and annular ribbons 2, 3 repeating over the thickness of its wall, forming stiffeners 4, 5 with crosshairs 6, external protective layers 7, respectively made of unidirectional threads 8, fastened with a polymer binder 9. Unidirectional threads 8 intersecting spiral and annular ribbons 2, 3, forming stiffeners 4, 5, and external protections layers 7 are made in the form of a shell-core structure, the core 10 of which contains high-modulus filaments, and shell 11 is made of a thermosetting epoxy-containing binder with a volume ratio of core 10 and shell 11 from 1: 0.3 to 1: 0.45, as the bonding unidirectional strands 8 of the polymer binder contains a thermoplastic binder of type 9 thermoplastic (option I) or an elastic-elastic binder of the type of rubber, polyurethane (option II) with a volume ratio of unidirectional filaments 8 of the shell-core structure and the polymer binder 9 from 1: 1 to 1: 1.2.

Порядок изготовления несущей трубы-оболочки в виде тела вращения из композиционных материалов с использованием нового технического решения заключается в следующем. The procedure for manufacturing a carrier pipe-shell in the form of a body of revolution from composite materials using a new technical solution is as follows.

На высокомодульные нити 10 наносят и полностью отверждают на них термореактивное эпоксисодержащее связующее в виде оболочки 11 с приданием ей новой структуры оболочка - ядро, затем на полученные нити 8 поверх отвержденной оболочки 11 наносят термопластичное или упруго-эластичное соответствующей вязкости связующее 9, соответственно термопласт, резину или полиуретан в неотвержденном виде, и их наматывают на оправку 12, покрытую слоем 13 из упруго-эластичного материала типа резины, с заполнением канавок 14, выполненных на поверхности слоя 13, по заданной программе лентами 2, 3 с образованием слоев 1. Затем наматывают внешние защитные слои 7 с поджатием их к спиральным и кольцевым лентам 2, 3, заготовку отверждают и извлекают оправку 12, слой 13 из упруго-эластичного материала и получают трубу-оболочку с каркасом, имеющим ребра жесткости 4, 5 с узлами перекрестий 6. A thermosetting epoxy-containing binder in the form of a shell 11 is deposited and completely cured on the high-modulus yarns 10 to give it a new shell-core structure, then a binder 9, respectively thermoplastic, rubber, is applied to the obtained threads 8 over the cured shell 11, respectively or polyurethane in uncured form, and they are wound on a mandrel 12, covered with a layer 13 of an elastic material such as rubber, with filling grooves 14 made on the surface of the layer 13, according to in this program, tapes 2, 3 with the formation of layers 1. Then, outer protective layers 7 are wound with them pressed to spiral and annular tapes 2, 3, the workpiece is cured and the mandrel 12 is removed, layer 13 is made of an elastic material and a shell pipe with a frame is obtained having stiffeners 4, 5 with nodes of the crosshairs 6.

При объемной доле 0,3 связующего для образования оболочки 11 на высокомодульной нити 10 обеспечивается сплошность покрытия, при значении доли меньше указанной сплошность нанесения связующего не обеспечивается, толщина оболочки неравномерная, что приводит к выбраковке нитей 8. With a volume fraction of 0.3 binder for forming the sheath 11 on the high modulus yarn 10, the coating is continuous, with a fraction less than the specified continuity of the application of the binder is not provided, the shell thickness is uneven, which leads to rejection of the threads 8.

При объемной доле 0,45 связующего для образования оболочки 11 на высокомодульной нити 10 обеспечивается сплошность покрытия, при превышении этой доли наблюдаются потеки связующего, ухудшается технология переработки нитей 8. Учитывая, что связующее на нити 10 полностью отверждается и содержится в пределах 0,3-0,45 ее объема, такое его количество с точки зрения технологии переработки - оптимальное и эффективное для придания однонаправленным нитям 8 структуры оболочка - ядро определенной жесткости, упругости вдоль нити 8, в которой элементарные волокна воспринимают нагрузки единым пучком. With a volume fraction of 0.45 binder for forming the sheath 11 on the high-modulus yarn 10, the coating is continuous, exceeding this fraction leads to leakage of the binder, the processing technology of threads 8 deteriorates. Considering that the binder on the yarn 10 is completely cured and is contained within 0.3- 0.45 of its volume, such a quantity from the point of view of processing technology, is optimal and effective for giving unidirectional threads 8 a sheath structure - a core of a certain stiffness, elasticity along thread 8, in which elementary waves KPA perceive uniform load beam.

При объемной доле 1,0 полимерного связующего 9, нанесенного на однонаправленные нити 8, обеспечивается сплошность ребер 4, 5 каркаса, равномерное распределение связующего, повышенная прочность и надежность. Уменьшение этой доли приводит к образованию пор а ребрах 4, 5, что ослабляет прочность и уменьшает надежность конструкции. With a volume fraction of 1.0 polymer binder 9 deposited on unidirectional filaments 8, the continuity of the ribs 4, 5 of the frame, uniform distribution of the binder, increased strength and reliability are ensured. A decrease in this fraction leads to the formation of pores in the ribs 4, 5, which weakens the strength and reduces the reliability of the structure.

При объемной доле 1,2 полимерного связующего 9 обеспечивается сплошность ребер 4, 5, при превышении этой доли значительно возрастает разнесение армирующих нитей 8 по толщине ребер 4, 5, что невыгодно из-за увеличения массы конструкции. Нанесением связующего 9 в пределах соотношения 1,0 : 1,2 объема нити 8 обеспечиваются наилучшая перерабатываемость материала, повышенная прочность, жесткость и эффективность трубы-оболочки. With a volume fraction of 1.2 polymer binder 9, the continuity of the ribs 4, 5 is ensured, if this fraction is exceeded, the spacing of the reinforcing threads 8 along the thickness of the ribs 4, 5 increases significantly, which is disadvantageous due to the increase in the mass of the structure. By applying a binder 9 within the range of a ratio of 1.0: 1.2 of the volume of the yarn 8, the best material processability, increased strength, rigidity and efficiency of the sheath pipe are ensured.

При нагружении трубы-оболочки взаимодействие однонаправленных нитей 8 со связующим 9 реализуется следующим образом. Каждая однонаправленная нить 8, состоящая из высокомодульных нитей 10, имеющая, как правило, пучок элементарных волокон, омоноличена термореактивным эпоксисодержащим связующим на ней оболочки 11 и имеет структуру оболочка - ядро, в продольном направлении эта нить имеет достаточную упругость, чтобы изогнуться при переработке намоткой и отследить деформации при сдвиге слоев без разрушения в термопластичной или упруго-эластичной матрице 9 при нагружении трубы-оболочки до самых высоких предельных нагрузок. When loading the pipe-shell, the interaction of unidirectional threads 8 with a binder 9 is implemented as follows. Each unidirectional filament 8, consisting of high-modulus filaments 10, having, as a rule, a bundle of elementary fibers, is monolithic with a thermosetting epoxy-containing binder sheath 11 and has a sheath-core structure, in the longitudinal direction this filament has sufficient elasticity to bend during processing by winding and track deformations during shear of the layers without fracture in a thermoplastic or elastic-elastic matrix 9 when loading the pipe-shell to the highest ultimate loads.

Проведенные испытания труб-оболочек диаметром 1500 мм из композиционных материалов в предложенных вариантах на основе углеродных волокон, эпоксисодержащей смолы для придания нитям структуры оболочка - ядро и термопластичного (в варианте I), упруго-эластичного (в варианте II) связующего для создания общей матрицы композита подтвердили высокую жесткость, прочность и надежность конструкции. Их эффективность выражается в оптимальном проектировании геометрических размеров элементов конструкции, сокращении расхода армирующих и полимерных материалов до 15%, уменьшении энергозатрат. Tests of shell pipes with a diameter of 1500 mm from composite materials in the proposed options based on carbon fibers, an epoxy resin to give the threads the structure of the shell - core and thermoplastic (in option I), elastic-elastic (in option II) binder to create a common matrix of the composite confirmed high rigidity, strength and reliability of the structure. Their effectiveness is expressed in the optimal design of the geometric dimensions of structural elements, reducing the consumption of reinforcing and polymeric materials by 15%, and reducing energy costs.

Таким образом, новое техническое решение воспроизводимо промышленным путем, эффективно и полезно, соответствует и критерию "промышленная применимость", т.е. уровню изобретения. Thus, the new technical solution is industrially reproducible, efficient and useful, and also meets the criterion of "industrial applicability", i.e. level of invention.

Claims

1. The supporting pipe-shell in the form of a body of revolution made of composite materials, containing a rib-mesh frame corresponding to its profile from layers of systems of intersecting spiral and annular ribbons repeating along the thickness of its wall with the formation of stiffeners with crosshairs and outer protective layers, respectively, made of unidirectional filaments bonded with a polymeric binder, characterized in that the unidirectional filaments in the stiffeners and the outer protective layers are made in the form of a shell-core structure into the core which contain high-modulus filaments, and the casing is made of a thermosetting epoxy-containing binder with a core-to-shell volume ratio of 1: 0.3 to 1: 0.45 and a unidirectional fastening polymer binder containing a thermoplastic binder with a thermoplastic type at a volume ratio of unidirectional filaments and a polymer binder from 1: 1 to 1: 1.2.

2. The supporting pipe-shell in the form of a body of revolution made of composite materials, containing a rib-mesh frame corresponding to its profile from the layers of systems of intersecting spiral and annular ribbons repeating along the thickness of its wall with the formation of stiffeners with crosshairs and external protective layers, respectively, made of unidirectional filaments bonded with a polymeric binder, characterized in that the unidirectional filaments in the stiffeners and the outer protective layers are made in the form of a shell-core structure into the core which contain high-modulus filaments, and the sheath is made of a thermosetting epoxy-containing binder with a core to shell volume ratio of 1: 0.3 to 1: 0.45 and a unidirectional fastening polymer binder containing an elastic-elastic binder such as rubber, polyurethane with a unidirectional and polymeric volume ratio a binder from 1: 1 to 1: 1.2.