Инновационные технологии в производстве изделий из композиционных материалов

1.

АО «ЦНИИСМ»
ЦЕНТРАЛЬНЫЙ
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ
СПЕЦИАЛЬНОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ
ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
В ПРОИЗВОДСТВЕ ИЗДЕЛИЙ
ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
Хотьково
1

2.

АО «ЦНИИСМ» – современное многопрофильное предприятие, включающее
научно-исследовательские
и проектно-конструкторские подразделения,
опытный завод и центр экспериментальной отработки и испытания конструкций,
взаимодействие которых позволяет решать следующие задачи:
– разрабатывать и применять в процессе создания новых изделий специальные
методы расчета, проектирования, изготовления и экспериментальной отработки
конструкций из композитных материалов;
– разрабатывать из полимерных композиционных материалов различные
несущие конструкции, в том числе крупногабаритные; изделия различного
функционального назначения с жёсткими ограничениями по массе, прочности и
жёсткости, работающие в условиях экстремальных термомеханических
воздействий;
– проектировать и изготавливать технологическое оборудование и оснастку;
– осуществлять опытное и серийное производство, а также испытания
композитных конструкций самого различного назначения;
– разрабатывать специальные композитные материалы и процессы их
переработки;
Вклад ЦНИИСМ в разработку и внедрение многих композитных конструкций для
отечественной
ракетно-космической
техники
отмечен
орденами
Октябрьской Революции и Трудового красного Знамени.
2

3.

СЕТЧАТЫЕ АНИЗОГРИДНЫЕ КОНСТРУКЦИИ
На
слайде
представлен
конический адаптер полезной
нагрузки, корпус космического
аппарата (КА) и композитный
бак
высокого
давления,
закреплённый в корпусе КА.
Все
перечисленные
конструкции
имеют
более
низкий (до 50%) вес по
сравнению с аналогичными
решениями из металлических
материалов
при
действии
одинаковых
внешних
воздействий.
Изделия изготавливаются при
помощи автоматизированных
методов «мокрой» намотки на
станках с ЧПУ
3

4.

СЕТЧАТЫЕ АНИЗОГРИДНЫЕ КОНСТРУКЦИИ
Адаптер полезной нагрузки
из углепластика
масса 53 кГ
диаметр 1268÷2490 мм
высота 910 мм
сжимающая сила 1500 кН
Корпус спутника из углепластика
масса 75 кГ
диаметр 1192 мм
длина 3800 мм
сжимающая сила 303 кН
4

5.

МЕЖСТУПЕННЫЕ ОТСЕКИ РАКЕТЫ «ПРОТОН-М»
Верхняя проставка второй
ступени из гибридного
угле-органопластика
масса 595 кГ
диаметр 4100 мм
высота 2900 мм
сжимающая сила 7120 кН
Юбка хвостового отсека
второй ступени из
гибридного
угле-органопластика
масса 630 кГ,
диаметр 4100 мм
сжимающая сила 10994 кН
5

6.

ЭЛЕМЕНТЫ ЖЁСТКОСТИ – СТЕРЖНИ ВЫСОКОГО ВЕСОВОГО СОВЕРШЕНСТВА
Спицы каркаса космической антенны из
углепластика
масса 1÷3 кГ, длина до 8000 мм
разрушающая сила при изгибе 650 Н
При собственном весе в
несколько кг, большую часть
из которого составляет вес
металлических
торцевых
элементов, данные стержни
могут
воспринимать
крутильную,
изгибную
и
продольную нагрузку, а также
обеспечивать
термостабильность геометрических
размеров
6

7.

РЕШЕТКИ РЕВЕРСА ТЯГИ АВИАЦИОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Решетка из углепластика реверсивного устройства
газотурбинного двигателя
Масса 52 кГ Диаметр 2300 мм Высота 650мм
7

8.

ВОЗДУХОЗАБОРНИКИ АВИАЦИОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Стендовые воздухозаборники из стеклопластика
для турбореактивных двигателей
Масса 280 кГ
Диаметр 1100÷2900 мм
Расход воздуха 600 кГ/сек
8

9.

БАЛЛОНЫ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ
Композитные
баллоны
могут
быть
спроектированы на давление до 100 МПа и
иметь коэффициент эффективности до 40 км
9

10.

БАЛЛОНЫ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ
Баллон из органопластика
разгонного блока «Бриз-М»
масса 12 кГ
объем 36 л
разрушающее давление 74 МПа
Металлокомпозитный бак из углепластика
масса 34 кГ
объем 347 л
разрушающее давление 34 МПа
10

11.

ИЗДЕЛИЯ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
Возможно изготовление тонкостенных и толстостенных изделий различной геометрии,
осесимметричной и неосесимметричной формы под конкретные требования заказчика:
герметичность, прочность, жёсткость, теплоизоляционные, и др. свойства
11

12.

ТРУБЫ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
Продукция представляет собой трубы, изготовленные из полимерных
композиционных материалов с разнообразным армирующим наполнителем, имеет
широкий спектр длин и диаметров, и может использоваться для различного
предназначения: для жидких и газообразных сред, с требованием по внутреннему
давлению, герметичности, коррозионной или абразивной стойкости и т.п.
12

13.

ОБОГРЕВАЕМЫЕ БУНКЕРА ДЛЯ АППАРАТУРЫ
На слайде представлены различные
варианты обогреваемых контейнеров
для оборудования и аппаратуры,
изготовленные
из
стеклопластика.
Данные изделия могут проектироваться
и под иные требования по внешнему
воздействию, по заданию заказчика.
13

14.

ТОНКОСЛОЙНЫЕ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ НАГРЕВАТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
ДЛЯ ТЕРМОСТАТИРОВАНИЯ ОБОГРЕВАЕМЫХ РАБОЧИХ ОБЪЁМОВ
Конкурентными преимуществами
данных нагревательных элементов
на
основе
стеклопластиков
являются:
- равномерное
температурное
поле;
- электробезопасность
использования;
- многолетний ресурс работы;
- температура
на
рабочей
поверхности (до 90 °С) не
приводит
к
изменению
содержания
кислорода
в
воздушной среде обогреваемого
рабочего объёма.
14

15.

ГУСЕНИЦЫ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ
Армированные резино-композитные гусеницы.
Длина 13000 мм, ширина 1200 мм
Растягивающая сила 60 тс
Работоспособны при температурах +50°С÷ ˗60°С
15

16.

ГИБКИЕ ШЛАНГИ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ ИЗ ПКМ
Гибкие трубопроводы
из органопластика с рабочим давлением
до 1000 атм
Длина до 25000 мм, диаметр 10÷200 мм
16

17.

САМОСМАЗЫВАЮЩИЕСЯ ПОДШИПНИКИ
Антифрикционные полимерно-композиционные материалы упорядоченного строения на основе
фторопласта, углеродных, стеклянных волокон и дисперсно-наполненных дисульфидом молибдена
эпоксидных связующих нашли широкое применение в конструкциях подшипников скольжения
лопаток экологически чистых гидротурбин, направляющих аппаратов гидрозатворов, опорах
скольжения водометов. С 2005 года по настоящее время изготовлены 50 комплектов подшипников
скольжения для Жигулевской, Волжской, Чебоксарской, Баксанской, Рыбинской и других ГЭС.
Подтвержденный срок службы подшипников составляет 8 лет.
Диаметр 300÷1500 мм.
Коэффициент трения меньше 0,05 при удельных давлениях до 200 МПа
Отличаются высокой экологичностью использования: не требуют специальных смазывающих
жидкостей; долговечностью использования; высокой коррозионной стойкостью по сравнению
с традиционно использующимися механическими подшипниками из металлических сплавов.
17

18.

ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНЫЕ, САМОЗАТЯГИВАЮЩИЕСЯ ПРИ ПРОСТРЕЛЕ
ТОПЛИВНЫЕ БАКИ
Самозатягивающие топливные баки при
прострелах пулей калибра 12,7 мм на основе
полиуретанов и силиконов.
Работоспособны при температурах +60°С ÷ ˗ 60°С
18

19.

АМОРТИЗИРУЮЩИЕ СИСТЕМЫ
Применение полиуретановых эластомеров делает возможным создание амортизаторов и
буферных устройств с высокой несущей способностью, выполненных в виде объемно формованных
конструкций, в которых может быть достигнута высокая интенсивность деформаций материала при
рабочем ходе амортизатора. Требуемый рабочий диапазон относительных деформаций материала 40...80 %. В этом случае достигается эффективное использование свойств материалов амортизатора, а
движение объекта приобретает, в основном, требуемый апериодический характер.
Обеспечивает 2·106 циклов нагружения
19

20.

Теплоизоляционный материал, использующийся в качестве конструкционной
теплоизоляции (футеровки), на основе углеродных наполнителей
для высокотемпературных электропечей, работающий в вакууме или
защитной газовой среде при температурах до 3200К
20

21.

АО «ЦНИИСМ»
ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ
СПЕЦИАЛЬНОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ
Спасибо за внимание!
21