RU2654882C1 - Solar cell frame construction made of carbon fiber and method of frame manufacture - Google Patents
Solar cell frame construction made of carbon fiber and method of frame manufacture Download PDFInfo
- Publication number
- RU2654882C1 RU2654882C1 RU2017113651A RU2017113651A RU2654882C1 RU 2654882 C1 RU2654882 C1 RU 2654882C1 RU 2017113651 A RU2017113651 A RU 2017113651A RU 2017113651 A RU2017113651 A RU 2017113651A RU 2654882 C1 RU2654882 C1 RU 2654882C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frame
- ribs
- carbon fiber
- product
- molded
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 6
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title abstract description 6
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 title abstract description 5
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 title abstract description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 title abstract description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 6
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 5
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 abstract description 4
- 238000009432 framing Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 7
- 238000007688 edging Methods 0.000 description 4
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000000181 anti-adherent effect Effects 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Предлагаемое изобретение относится к области космической техники, в частности к производству каркасных конструкций из композиционных материалов (КМ), и может быть использовано при разработке и изготовлении каркасных изделий, например элементов космических платформ или каркасов створок солнечных батарей (СБ).The present invention relates to the field of space technology, in particular to the production of frame structures made of composite materials (CM), and can be used in the development and manufacture of frame products, for example, elements of space platforms or frames of solar panel shutters (SB).
Уровень техникиState of the art
Известна конструкция каркасов створок солнечных батарей, представляющая из себя решетчатые панели, выполненные из углепластика, сформованные за 1 цикл с последующей механической обработкой [1]. К недостаткам данной конструкции можно отнести высокую удельную массу.A known design of the frameworks of the shutters of solar panels, which is a lattice panel made of carbon fiber, molded in 1 cycle with subsequent mechanical processing [1]. The disadvantages of this design include a high specific gravity.
Наиболее близкой к предлагаемому изобретению по технической сущности является конструкция каркасов створок солнечных батарей, состоящая из трубчатых элементов, изготовленных из слоистого углепластика, собранных в каркасную конструкцию углепластиковыми узлами сочленения - фитингами (угольники, тройники). Причем все узлы сочленения формуются одновременно на трубчатых элементах термокомпрессионным методом [2]. Для размещения и крепления фотоэлектрических преобразователей на каркасе предварительно закрепляется сетеполотно [3], [4]. Применение углепластикового каркаса с сетеполотном позволяет снизить массу панели солнечной батареи.Closest to the proposed invention in technical essence is the design of the frameworks of the shutters of solar cells, consisting of tubular elements made of laminated carbon fiber, assembled into the frame structure by carbon-plastic joint assemblies - fittings (elbows, tees). Moreover, all joint nodes are molded simultaneously on the tubular elements by the thermocompression method [2]. For placement and mounting of photovoltaic converters on the frame, a net-strip is pre-fixed [3], [4]. The use of a carbon fiber frame with a net canopy reduces the mass of the solar panel.
Существенным недостатком данной конструкции является многоступенчатость технологии ее, изготовления, высокая трудоемкость и продолжительность изготовления изделия, что, в свою очередь, приводит к увеличению себестоимости.A significant drawback of this design is the multi-stage technology of its manufacture, high complexity and duration of manufacture of the product, which, in turn, leads to an increase in cost.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Задача предлагаемого изобретения: снижение массы, снижение трудоемкости изготовления, уменьшение длительности технологического цикла, уменьшение себестоимости изделий.The objective of the invention: reducing weight, reducing the complexity of manufacturing, reducing the duration of the technological cycle, reducing the cost of products.
Указанная цель достигается тем, что каркас выполняется в виде интегральной рамной конструкции (фиг. 1) из слоистого полимерного композиционного материала, состоит из ребер двутаврового сечения (фиг. 1а) и обрамления в виде швеллера (фиг. 1б), образующего вместе с ребрами монолитный силовой каркас. Причем шаг расположения ребер изделия в каждом из направлений согласуется с размерами фотоэлектрических преобразователей, закрепляемых впоследствии на каркасе при помощи клеевого соединения. Все элементы изделия собираются на специальной технологической оснастке в неотвержденном состоянии и формуются одновременно, образовывая монолитную цельноформованную конструкцию. Формование изделия производится термокомпрессионным методом в печи полимеризации. В вертикальных стенках ребер и обрамления выполняются вырезы в виде пазов для уменьшения массы изделия. Кроме того, наличие вырезов позволяет производить монтаж кабелей фотоэлектрических преобразователей внутри каркаса СБ. По контуру каркаса устанавливаются накладные металлические элементы для крепления панелей (фиг. 1в).This goal is achieved in that the frame is made in the form of an integrated frame structure (Fig. 1) of a layered polymer composite material, consists of I-section ribs (Fig. 1a) and a frame in the form of a channel (Fig. 1b), forming together with the ribs power frame. Moreover, the step of arranging the product ribs in each direction is consistent with the dimensions of the photoelectric converters, which are subsequently fixed to the frame using adhesive bonding. All elements of the product are assembled on special technological equipment in an uncured state and are molded simultaneously, forming a monolithic, one-piece structure. The product is molded using the thermocompression method in a polymerization furnace. In the vertical walls of the ribs and frames, cuts are made in the form of grooves to reduce the weight of the product. In addition, the presence of cutouts allows the installation of cables of photovoltaic cells inside the SB frame. Along the contour of the frame mounted metal elements for mounting panels (Fig. 1B).
Накладные металлические детали в данном случае имеют более простую конструкцию по сравнению с накладными деталями каркаса из трубчатых элементов, что также ведет к снижению трудоемкости, продолжительности и себестоимости изготовления изделия.In this case, overhead metal parts have a simpler construction compared to overhead parts of a frame made of tubular elements, which also leads to a decrease in the labor intensity, duration and cost of manufacturing the product.
Изготовление каркаса за один цикл формования без применения клеевых соединений позволяет получить равнопрочную конструкцию с хорошо контролируемыми технологическими параметрами в течение всего процесса изготовления, что положительно сказывается на геометрической точности изделий в условиях эксплуатации.The manufacture of the frame in one molding cycle without the use of adhesive joints allows you to get an equally strong structure with well-controlled technological parameters during the entire manufacturing process, which positively affects the geometric accuracy of the products under operating conditions.
Пример изготовления.Production example.
Для изготовления изделия используют препрег углеткани Порше (арт. 36-06) на связующем ЭНФБ ТУ 1-595-36-2005, массовая доля которого в препреге составляет 40%.For the manufacture of the product, a Porsche carbon fabric prepreg (art. 36-06) is used on the binder ENFB TU 1-595-36-2005, the mass fraction of which in the prepreg is 40%.
Изготовление изделия осуществляют в специальной технологической оснастке (фиг. 2) в следующей последовательности.The manufacture of the product is carried out in special technological equipment (Fig. 2) in the following sequence.
1. Производят раскрой и укладку на поверхность формы 1, обработанную антиадгезивом, слоев препрега, формирующих нижние полки силовых ребер и окантовки 2.1. Cut and lay on the surface of the
2. Производят раскрой и укладку на терморасширяющихся формующих элементах 3 слоев препрега, образующих ребра и окантовку каркаса 4.2. Cut and lay on the thermally expanding forming elements 3 layers of the prepreg forming the ribs and the edging of the frame 4.
3. Производят установку на форму терморасширяющихся оправок с уложенными на них слоями препрега.3. Install on the form of thermally expanding mandrels with the layers of prepreg laid on them.
4. Производят раскрой и укладку на собранном на форме пакете слоев препрега, формирующих верхние полки силовых ребер и окантовки 5, а также вертикальной стенки окантовки 6.4. Cutting and laying on the assembled on the form of a package of layers of prepreg, forming the upper shelves of the power ribs and edging 5, as well as the vertical wall of the
5. Производят установку на форму ограничительных планок 7 и верхней плиты 8 с последующей стяжкой элементов формы при помощи крепежных элементов 9.5. Install on the form of the
6. Производят формование каркаса в печи полимеризации при температуре (165-475)°С в течение 8 ч.6. Produce the molding of the frame in the polymerization furnace at a temperature of (165-475) ° C for 8 hours
7. Производят разборку технологической оснастки, извлекают терморасширяющиеся оправки из полостей изделия.7. Disassemble the technological equipment, remove the thermally expanding mandrels from the cavities of the product.
8. Производят зачистку облоя по кромкам изделия.8. Stripping of the flake along the edges of the product.
Изготовленное изделие отличается от аналогов меньшей массой.The manufactured product differs from its analogues in less weight.
Изготавливаемые в настоящее время аналогичные каркасы солнечных батарей рамочного типа имеют массу 1 м2 конструкции порядка 1,1 кг/м2 [2]. Заявленная конструкция имеет значительно меньшую удельную массу - 0,8 кг/м2. Одностадийная технология изготовления каркаса обеспечивает снижение трудоемкости изготовления, уменьшение длительности технологического цикла, уменьшение себестоимости изделий.Currently produced similar framework solar panels of a frame type have a mass of 1 m 2 design of the order of 1.1 kg / m 2 [2]. The claimed design has a significantly lower specific gravity of 0.8 kg / m 2 . A single-stage technology for the manufacture of the frame reduces the complexity of manufacturing, reducing the duration of the technological cycle, reducing the cost of products.
Краткое описание чертежей:Brief Description of the Drawings:
на фиг. 1 представлена интегральная рамная конструкция из слоистого полимерного композиционного материала, состоящая из ребер двутаврового сечения и обрамления в виде швеллера;in FIG. 1 shows an integrated frame structure of a layered polymer composite material, consisting of I-section ribs and a channel frame;
на фиг. 2 представлена специальная технологическая оснастка для изготовления интегральной рамной конструкции.in FIG. 2 presents special technological equipment for the manufacture of an integrated frame structure.
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
Сущность изобретения заключается в том, что каркас выполняется в виде интегральной рамной конструкции из слоистого полимерного композиционного материала, состоит из ребер двутаврового сечения и обрамления в виде швеллера, образующего вместе с ребрами монолитный силовой каркас. Все элементы изделия собираются на специальной технологической оснастке в неотвержденном состоянии и формуются одновременно, образовывая монолитную цельноформованную конструкцию. Формование изделия производится термокомпрессионным методом в печи полимеризации. Изобретение обеспечивает снижение массы, снижение трудоемкости изготовления, уменьшение длительности технологического цикла, уменьшение себестоимости изделий.The essence of the invention lies in the fact that the frame is made in the form of an integrated frame structure of a layered polymer composite material, consists of I-beam ribs and a frame in the form of a channel, which together with the ribs forms a monolithic power frame. All elements of the product are assembled on special technological equipment in an uncured state and are molded simultaneously, forming a monolithic, one-piece structure. The product is molded using the thermocompression method in a polymerization furnace. The invention provides a reduction in mass, a decrease in the complexity of manufacturing, a decrease in the duration of the technological cycle, and a reduction in the cost of products.
Источники информацииInformation sources
1. Технология сборки и испытаний космических аппаратов: Учебник для высших технических учебных заведений / И.Т. Беляков, И.А. Зернов, Е.Г. Антонов и др.; Под общей редакцией И.Т. Белякова и И.А. Зернова. - М.: Машиностроение, 1990. - 352 с.: ил. - (с. 103).1. Technology for assembly and testing of spacecraft: Textbook for higher technical educational institutions / I.T. Belyakov, I.A. Zernov, E.G. Antonov et al .; Under the general editorship of I.T. Belyakova and I.A. Grain. - M.: Mechanical Engineering, 1990. - 352 p.: Ill. - (p. 103).
2. Патент RU 2352024 от 29.03.2007 г. «Конструкция каркасов солнечных батарей и способ изготовления каркаса».2. Patent RU 2352024 dated 03/29/2007, "The design of the frames of solar panels and a method of manufacturing a frame."
3. Патент RU 2190900 от 31.12 1999 г. «Панель солнечной батареи».3. Patent RU 2190900 dated December 31, 1999, “Solar panel”.
4. Патент RU 2220477 от 18.03.2002 г. «Панель солнечной батареи».4. Patent RU 2220477 of March 18, 2002, “Solar panel”.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017113651A RU2654882C1 (en) | 2017-04-19 | 2017-04-19 | Solar cell frame construction made of carbon fiber and method of frame manufacture |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017113651A RU2654882C1 (en) | 2017-04-19 | 2017-04-19 | Solar cell frame construction made of carbon fiber and method of frame manufacture |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2654882C1 true RU2654882C1 (en) | 2018-05-23 |
Family
ID=62202671
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017113651A RU2654882C1 (en) | 2017-04-19 | 2017-04-19 | Solar cell frame construction made of carbon fiber and method of frame manufacture |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2654882C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2723428C1 (en) * | 2019-08-20 | 2020-06-11 | Сянчжэн Энерджи Текнолоджи Ранч Ко, Лтд | Waterproof structure for panels of solar batteries arranged on roof, and panels of solar batteries arranged on walls of buildings |
| RU2788611C2 (en) * | 2021-06-22 | 2023-01-23 | Акционерное общество "Энергия" (АО "Энергия) | Method for formation of solar panel |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4394529A (en) * | 1981-08-05 | 1983-07-19 | Rca Corporation | Solar cell array with lightweight support structure |
| US4415759A (en) * | 1981-10-13 | 1983-11-15 | Vought Corporation | Solar power satellite |
| RU2352024C2 (en) * | 2007-03-29 | 2009-04-10 | ОАО "Пластик" | Construction of solar battery skeletons and method of skeleton manufacturing |
| RU2483927C2 (en) * | 2011-05-27 | 2013-06-10 | Открытое акционерное общество "Пластик" | Adapter composed of reinforced tapered shell of revolution from polymer composite materials |
| RU159649U1 (en) * | 2015-05-15 | 2016-02-20 | Александр Павлович Белоглазов | FRAME FOR SOLAR PANELS |
| CN106239984A (en) * | 2015-06-10 | 2016-12-21 | 波音公司 | Make the internal heat insulation method of core body sandwich with groove |
-
2017
- 2017-04-19 RU RU2017113651A patent/RU2654882C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4394529A (en) * | 1981-08-05 | 1983-07-19 | Rca Corporation | Solar cell array with lightweight support structure |
| US4415759A (en) * | 1981-10-13 | 1983-11-15 | Vought Corporation | Solar power satellite |
| RU2352024C2 (en) * | 2007-03-29 | 2009-04-10 | ОАО "Пластик" | Construction of solar battery skeletons and method of skeleton manufacturing |
| RU2483927C2 (en) * | 2011-05-27 | 2013-06-10 | Открытое акционерное общество "Пластик" | Adapter composed of reinforced tapered shell of revolution from polymer composite materials |
| RU159649U1 (en) * | 2015-05-15 | 2016-02-20 | Александр Павлович Белоглазов | FRAME FOR SOLAR PANELS |
| CN106239984A (en) * | 2015-06-10 | 2016-12-21 | 波音公司 | Make the internal heat insulation method of core body sandwich with groove |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2723428C1 (en) * | 2019-08-20 | 2020-06-11 | Сянчжэн Энерджи Текнолоджи Ранч Ко, Лтд | Waterproof structure for panels of solar batteries arranged on roof, and panels of solar batteries arranged on walls of buildings |
| RU2788611C2 (en) * | 2021-06-22 | 2023-01-23 | Акционерное общество "Энергия" (АО "Энергия) | Method for formation of solar panel |
| RU216254U1 (en) * | 2022-09-07 | 2023-01-25 | Александр Витальевич Лопатин | Mesh composite frame of a solar spacecraft battery |
| RU226580U1 (en) * | 2023-10-19 | 2024-06-11 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр информационных и вычислительных технологий" (ФИЦ ИВТ) | Mesh composite frame of a solar spacecraft battery with a cylindrical body |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| NZ708000A (en) | Methods, systems and components for multi-storey building construction | |
| NZ597208A (en) | Method for producing a building having a prefabricated wood framework, and resulting building | |
| CN202925931U (en) | Flat roof lightweight steel construction simply building | |
| RU2654882C1 (en) | Solar cell frame construction made of carbon fiber and method of frame manufacture | |
| SI2646632T1 (en) | A multi-storey apartment building and method of constructing such building | |
| WO2019026056A3 (en) | Support structure for wind-driven power generators | |
| US11111673B2 (en) | Ventilated reinforced-concrete wall module for constructing buildings in general and respective industrialized construction system | |
| US20140283473A1 (en) | Structural member with core bar | |
| CN108265827A (en) | A kind of quick assembled type steel house | |
| CN205604546U (en) | Link plate system is gone along with sb. to guard him to iteration environmental protection assembled outer wall | |
| RU2352024C2 (en) | Construction of solar battery skeletons and method of skeleton manufacturing | |
| CN103556774A (en) | Manufacturing method of integrated house component module | |
| KR101287270B1 (en) | Curtain wall's insulation cover and thereof producing method | |
| Sun et al. | Analysis of the unsymmetrical output voltages distortion mechanism of three-phase inverter and its corrections. | |
| CN107938893A (en) | Overlap wall body structure and preparation method thereof | |
| CN109898646B (en) | Construction method of split mounting type steel structure multi-layer factory building framework | |
| CN210562835U (en) | Steel bar formwork integrated L-shaped wall component | |
| CN104818781A (en) | Integrated wall unit and wall consisting of integrated wall unit | |
| CN110080564A (en) | A kind of main body module and preparation method thereof of transforming plant assembly type guardroom | |
| KR20200120273A (en) | The Compacted Light Gauge Steel Wall for Building and Manufacturing Method Thereof | |
| CN214220232U (en) | Building plate for plate-shaped building | |
| CN112681622B (en) | Organic glass curtain panel structure and construction method thereof | |
| CN216196913U (en) | Combined bulletproof barracks | |
| IE20170074A1 (en) | A building component | |
| RU2664043C2 (en) | Integral frame structure from the layered polymer composite material, method of its manufacturing and tooling for the method implementation |