Намотка волокном
Этот метод использовался в основном для стеклопластиков, но нашел применение и для переработки некоторых улучшенных композиционных материалов, состоящих из углеродного волокна и эпоксидной смолы. В качестве примеров его применения можно привести получение шасси и труб силовой передачи из улучшенных композиционных материалов. Ожидается, что основным назначением этого метода станет производство труб различных типов, обтекателей антенн, цилиндрических деталей.
Для цилиндрических сосудов высокого давления отношение окружного напряжения к продольному равно 2:1. При конструировании этих сосудов, формуемых методом намотки волокном, можно предусмотреть такую ориентацию волокна, чтобы получить ортотропный материал, прочность которого в окружном направлении почти вдвое больше, чем в продольном. В идеальном сосуде высокого давления, полученном намоткой волокном, слои должны иметь диагональное расположение нитей, при котором они будут ориентированы под углом ±54,75° к продольной оси. Этот угол, тангенс которого равен 2, обеспечивает симметричную укладку слоев волокна. В пределах допущений, обусловленных анализом переплетений, прочность в окружном направлении вдвое выше, чем в продольном.
На практике закрытие торцов цилиндрических сосудов, получаемых намоткой волокна, позволяет пойти на компромиссную конструкцию, отличающуюся от идеальной, с диагональным расположением нитей под углом 54,75°. Для формования куполообразных торцовых крышек углы намотки волокна должны быть другими. Нити, которые наматываются по краям полюсных утолщений (в торцовом куполе обычно остается отверстие) должны идти (для обеспечения стабильности) от цилиндра к куполу под очень малыми углами намотки. Те же нити под такими же малыми углами намотки проходят вдоль цилиндра для перекрывания купола на другом конце сосуда высокого давления. Так как намотка под малыми углами, часто называемая «продольной намоткой», производится под углом, который меньше оптимального, равного 54,75°, обычно практикуется усиление ее рядом поперечных намоток под большим углом, например, 85°. Чередование слоев, полученных под большими и малыми углами намотки, позволяет получить так называемую «сбалансированную» схему намотки.
Этот процесс, в основном разработанный фирмой «Уаэттейкер рисерч энд дивелопмент», был использован сначала для изготовления удилищ и осей стрелок-указателей. В дальнейшем он был приспособлен для формования передних аэродинамических лопастей (лопаток), моделей промежуточных отсеков ракет диаметром 740 мм, цилиндрических деталей, авиационных топливных баков и взаимозаменяемых стандартизованных блочных конструкций (см. гл. 15.)