ES2954896T3 - Proceso de fabricación para la creación de un elemento de cúpula proporcionado con protección térmica para un motor cohete de propulsante sólido - Google Patents

Proceso de fabricación para la creación de un elemento de cúpula proporcionado con protección térmica para un motor cohete de propulsante sólido Download PDF

Info

Publication number
ES2954896T3
ES2954896T3 ES18208007T ES18208007T ES2954896T3 ES 2954896 T3 ES2954896 T3 ES 2954896T3 ES 18208007 T ES18208007 T ES 18208007T ES 18208007 T ES18208007 T ES 18208007T ES 2954896 T3 ES2954896 T3 ES 2954896T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
robot
band
thermal protection
station
mold
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES18208007T
Other languages
English (en)
Inventor
Daniele Schiariti
Massimiliano Cardelli
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GE Avio SRL
Original Assignee
Avio SpA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Avio SpA filed Critical Avio SpA
Application granted granted Critical
Publication of ES2954896T3 publication Critical patent/ES2954896T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05DPROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D3/00Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials
    • B05D3/14Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by electrical means
    • B05D3/141Plasma treatment
    • B05D3/142Pretreatment
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C53/00Shaping by bending, folding, twisting, straightening or flattening; Apparatus therefor
    • B29C53/56Winding and joining, e.g. winding spirally
    • B29C53/58Winding and joining, e.g. winding spirally helically
    • B29C53/60Winding and joining, e.g. winding spirally helically using internal forming surfaces, e.g. mandrels
    • B29C53/602Winding and joining, e.g. winding spirally helically using internal forming surfaces, e.g. mandrels for tubular articles having closed or nearly closed ends, e.g. vessels, tanks, containers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05DPROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D5/00Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C59/00Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor
    • B29C59/14Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor by plasma treatment
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C59/00Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor
    • B29C59/14Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor by plasma treatment
    • B29C59/142Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor by plasma treatment of profiled articles, e.g. hollow or tubular articles
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02KJET-PROPULSION PLANTS
    • F02K9/00Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
    • F02K9/08Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof using solid propellants
    • F02K9/32Constructional parts; Details not otherwise provided for
    • F02K9/34Casings; Combustion chambers; Liners thereof
    • F02K9/346Liners, e.g. inhibitors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02KJET-PROPULSION PLANTS
    • F02K9/00Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
    • F02K9/97Rocket nozzles
    • F02K9/974Nozzle- linings; Ablative coatings
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05BSPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B13/00Machines or plants for applying liquids or other fluent materials to surfaces of objects or other work by spraying, not covered by groups B05B1/00 - B05B11/00
    • B05B13/02Means for supporting work; Arrangement or mounting of spray heads; Adaptation or arrangement of means for feeding work
    • B05B13/04Means for supporting work; Arrangement or mounting of spray heads; Adaptation or arrangement of means for feeding work the spray heads being moved during spraying operation
    • B05B13/0447Installation or apparatus for applying liquid or other fluent material to conveyed separate articles
    • B05B13/0457Installation or apparatus for applying liquid or other fluent material to conveyed separate articles specially designed for applying liquid or other fluent material to three-dimensional [3D] surfaces of the work, e.g. by using several moving spray heads
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05DPROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D1/00Processes for applying liquids or other fluent materials
    • B05D1/02Processes for applying liquids or other fluent materials performed by spraying
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05DPROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D2202/00Metallic substrate
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05DPROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D7/00Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
    • B05D7/50Multilayers
    • B05D7/56Three layers or more
    • B05D7/58No clear coat specified
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C53/00Shaping by bending, folding, twisting, straightening or flattening; Apparatus therefor
    • B29C53/80Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C53/8008Component parts, details or accessories; Auxiliary operations specially adapted for winding and joining
    • B29C53/8016Storing, feeding or applying winding materials, e.g. reels, thread guides, tensioners
    • B29C2053/8025Storing, feeding or applying winding materials, e.g. reels, thread guides, tensioners tensioning
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C59/00Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor
    • B29C59/14Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor by plasma treatment
    • B29C2059/145Atmospheric plasma
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/02Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising combinations of reinforcements, e.g. non-specified reinforcements, fibrous reinforcing inserts and fillers, e.g. particulate fillers, incorporated in matrix material, forming one or more layers and with or without non-reinforced or non-filled layers
    • B29C70/021Combinations of fibrous reinforcement and non-fibrous material
    • B29C70/025Combinations of fibrous reinforcement and non-fibrous material with particular filler
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29LINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00Other particular articles
    • B29L2031/30Vehicles, e.g. ships or aircraft, or body parts thereof
    • B29L2031/3097Cosmonautical vehicles; Rockets
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00Manufacture
    • F05D2230/30Manufacture with deposition of material

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

Para producir un elemento (2) en forma de cúpula provisto de protección térmica para un motor de cohete de propulsor sólido, se dispone un cuerpo anular (4) de acoplamiento en un molde (5) y tiene una superficie (20) que está limpia y activada, por mediante un tratamiento con plasma a presión atmosférica, antes de depositar una capa de imprimación (26) y una capa adhesiva (27) sobre la superficie (20); Luego se aplica automáticamente material ablativo a la capa adhesiva y a un área (17) del molde (5) para formar una serie de capas superpuestas (30). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Proceso de fabricación para la creación de un elemento de cúpula proporcionado con protección térmica para un motor cohete de propulsante sólido.
Campo técnico
La presente invención se refiere a un método y a una estación para producir un elemento en forma de cúpula proporcionado con protección térmica para un motor cohete de propulsante sólido.
Antecedentes técnicos
Los motores de cohetes de propulsante sólido típicamente comprenden una carcasa externa de simetría axial, que aloja una carga de propulsante sólido, con un sistema de encendido proporcionado en un extremo de la carcasa y una tobera de salida en el extremo opuesto. La carcasa está recubierta internamente con una protección térmica hecha de material ablativo, típicamente constituido por elastómeros cargados con aditivos y/o fibras, para proteger la superficie interna de la carcasa contra altas temperaturas y erosión. El documento US2006/073282 describe un método para fabricar un recubrimiento térmicamente protector para una estructura de unidad propulsora mediante la fundición continua de una tira de una mezcla que contiene un poliuretano y un agente de polimerización. El documento US5,236,636 describe un tratamiento por plasma en el molde. Kai Frode Grythe et al, "Adhesión en motores de cohete de propulsante sólido", en La Revista de Adhesión, publicado el 24 de abril de 2007, en https://doi.org/10.1080/00218460701239059, describe un tratamiento por plasma de materiales aislantes de EPDM para motores de cohetes.
Se pueden utilizar diferentes tecnologías para proporcionar la protección térmica. En el documento EP1319823, por ejemplo, la protección térmica se forma enrollando una banda de material ablativo reforzado en la superficie externa de un mandril, que tiene una porción cilíndrica intermedia y dos cúpulas en los extremos, opuestos entre sí. La carcasa está hecha de material compuesto y se forma encima de la protección térmica después de que esta última haya sido vulcanizada.
De acuerdo con otra modalidad, la protección térmica está constituida por una parte intermedia cilíndrica, que se forma en la porción cilíndrica del mandril de manera análoga a lo descrito anteriormente, y dos partes finales en forma de cúpula se forman "fuera del lugar de ensamblaje", es decir, por separado del mandril, y luego se montan en él.
En particular, se forma un elemento "fuera del lugar de ensamblaje" constituido por el material ablativo y por un cuerpo anular de metal, comúnmente conocido como "núcleo polar", es decir, brida de extremo polar, que actúa como conexión para fijar la boquilla o el dispositivo de encendido a la carcasa. En particular, este método de producción comprende los siguientes pasos:
- limpieza mediante el chorro de arena de las superficies del núcleo polar, a las cuales se acoplará el material ablativo;
- aplicando manualmente, por medio de un pincel, una capa de imprimación a estas superficies, y verificando que el espesor de la capa de imprimación cumple con los requisitos;
- aplicando manualmente, por medio de un pincel, una capa de adhesivo a la capa de imprimación, y verificando que el espesor de la capa de adhesivo cumple con los requisitos;
- colocando el núcleo polar en un molde;
- colocando manualmente una serie de hojas de material ablativo sobre la capa de adhesivo aplicada, de manera que definan, en su conjunto, la protección térmica;
- posicionando manualmente un inserto flotante, es decir, un componente elastomérico que actúa como bisagra virtual, y al menos una capa de un material de liberación, es decir, un material antiadherente, por ejemplo, una capa de PTFE, sobre la protección térmica;
- aplicando de forma manual una serie de hojas de material ablativo al inserto flotante y al material de liberación, de manera que se forme, en su conjunto, una llamada solapa de alivio o flotante, que permanecerá acoplada a la protección térmica subyacente a lo largo de un borde anular externo coincidente con la bisagra virtual definida por el inserto flotante; de esta manera, la solapa de alivio de tensión puede moverse hacia y alejarse de la protección térmica con el fin de evitar tensiones causadas por la contracción del propulsante sólido durante la consolidación del mismo después de su fundición en la carcasa;
- generando vacío a través del molde para compactar las diversas capas de material ablativo;
- vulcanizando el material ablativo, manteniendo el vacío, por ejemplo, en un recipiente a presión.
Existe la necesidad de mejorar la solución descrita anteriormente, en particular para optimizar las operaciones de limpieza del núcleo polar y las propiedades de adhesión entre el material ablativo y el núcleo polar.
Además, existe la necesidad de reducir los tiempos del proceso y de mejorar y hacer consistente la calidad del mismo en lo que respecta a la aplicación de las capas de imprimación, adhesivo y material ablativo.
Sumario de la invención
El objeto de la presente invención es proporcionar un método para producir un elemento en forma de cúpula proporcionado con protección térmica para un motor cohete de propulsante sólido, que permita satisfacer las necesidades descritas anteriormente de manera simple y económica.
De acuerdo con la presente invención, se proporciona un método para producir un elemento en forma de cúpula proporcionado con protección térmica para un motor cohete de propulsante sólido, tal como se define en la reivindicación 1.
La presente invención también se refiere a una estación para producir un elemento en forma de cúpula proporcionado con protección térmica.
De acuerdo con la presente invención, se proporciona una estación para producir un elemento en forma de cúpula proporcionado con protección térmica, tal como se define en la reivindicación 9.
Breve descripción de las figuras
La invención se describirá a continuación con referencia a las figuras adjuntas, que ilustran una modalidad ejemplar no limitante. En la figura:
La Figura 1 es una vista lateral que muestra, con algunas partes en sección transversal y algunas partes esquematizadas, un paso de funcionamiento de una modalidad preferida del método para producir un elemento en forma de cúpula de acuerdo con la presente invención;
Las Figuras 2 a 5 son similares a la Figura 1 y muestran, a escala ampliada, otros pasos de funcionamiento del método de la presente invención.
La Figura 6 muestra el elemento en forma de cúpula producido de acuerdo con el método de las Figuras 1-5 y montado en un extremo axial de un mandril para fabricar una carcasa de un motor cohete de propulsante sólido.
Descripción detallada
En la Figura 1, el número de referencia 1 indica una estación (se muestra de manera simplificada y con partes esquematizadas) para producir un elemento en forma de cúpula 2, visible en la Figura 6 y que comprende un elemento de protección térmica 3. Este último define una porción final de un recubrimiento interno de protección térmica, que se proporciona en una carcasa (no se muestra) de un motor cohete de propulsante sólido. La protección térmica se define por un material ablativo, típicamente constituido por elastómeros cargados con aditivos y/o fibras, para proteger la superficie interna de la carcasa contra altas temperaturas y erosión durante la combustión del propulsante. Como se muestra en la Figura 6, el elemento en forma de cúpula 2 también comprende un cuerpo de conexión anular 4, comúnmente llamado núcleo polar, que actúa como una conexión para fijar una boquilla o un dispositivo de encendido (no se muestra) a la carcasa.
Con referencia a la Figura 1, la estación 1 comprende un molde 5, preferiblemente hecho de metal, con características constructivas tales que la expansión térmica del mismo se encuentre dentro de límites preestablecidos, con el fin de tener una alta precisión en cuanto a la forma externa y dimensiones del elemento de protección térmica 3. Ventajosamente, el molde 5 tiene al menos una toma neumática 6 conectada a al menos una bomba de vacío 7 (ilustrada esquemáticamente).
El molde 5 delimita un asiento 8, que tiene forma de anillo alrededor de un eje 9, preferiblemente dispuesto verticalmente, y comprende un área inferior con una forma y dimensiones adecuadas para alojar el cuerpo 4. En particular, con referencia a la Figura 2, el asiento 8 está definido: axialmente por una cara inferior 11; radialmente hacia adentro por una superficie preferiblemente cilíndrica 12; radialmente hacia afuera por una superficie superior 13 y por una superficie inferior 14, que conecta la superficie 13 con la cara 11.
La superficie 13 es cóncava, en particular de forma hemisférica, y comprende un área inferior 15, sobre la cual se apoya una superficie convexa 16 del cuerpo 4, y un área superior 17, que define la forma externa del elemento de protección térmica 3 durante la conformación del mismo.
Preferiblemente, la forma convexa de la superficie 16 del cuerpo 4 es complementaria a la del área 15.
Ventajosamente, el área 17 está recubierta con al menos una capa (no se muestra) definida por un material de liberación, es decir, un material que tiene características que evitan la adhesión del material ablativo a la superficie 13. Este material de liberación, por ejemplo, incluye PTFE.
El cuerpo 4 comprende un collar 18, que se proyecta axialmente de tal manera que se acopla en un espacio anular entre las superficies 12 y 14, en una posición coaxial con las mismas.
Con referencia a la Figura 1 nuevamente, en la parte superior, es decir, en el lado axial opuesto al collar 18, el cuerpo 4 está delimitado por una superficie 20, que debe ser recubierta con material ablativo para formar el elemento de protección térmica 3.
Antes de acoplar el material ablativo, se trata la superficie 20. Para realizar automáticamente los pasos de tratamiento de superficie y los pasos de acoplamiento del material ablativo, la estación 1 proporciona un robot 22, por ejemplo, del tipo antropomórfico con seis grados de libertad. El robot 22 termina con un cabezal multifuncional 23, que soporta una serie de dispositivos, se muestran de manera esquemática y simplificada en las Figuras 1 a 5, controlados para realizar los pasos de operación requeridos para producir el elemento de protección térmica 3 en la superficie 20 del cuerpo 4 y en el área 17 de la superficie 13.
Estos dispositivos comprenden:
- un dispositivo de tratamiento 24 (Figura 1) para realizar un tratamiento de limpieza y/o activación en la superficie 20; - un dispositivo de pulverización 25 (Figura 2), para depositar una capa de imprimación 26 en la superficie 20 después de los tratamientos mencionados anteriormente, y luego para depositar una capa de adhesivo 27 sobre la capa de imprimación 26;
- un dispositivo de aplicación 28 (Figura 3) para aplicar una banda de material ablativo 29 y formar una serie de capas superpuestas 30, por encima de la capa de adhesivo 27; el conjunto de capas 30, una vez vulcanizado, definirá el elemento de protección térmica 3.
Preferiblemente, como se muestra en la Figura 5, el dispositivo de aplicación 28 también se utiliza para depositar otras capas de material ablativo, indicadas con el número de referencia 30a, que forman en su conjunto, una vez vulcanizadas, una solapa, generalmente llamada solapa de alivio de tensión o flotante, por encima del elemento de protección térmica 3. La solapa de alivio de tensión tiene una forma anular y, después de la vulcanización, permanece unida al elemento de protección térmica 3 a lo largo de un borde anular externo en una bisagra virtual, definida por un elemento anular que tiene una matriz de elastómero (se muestra esquemáticamente), etiquetado con el número de referencia 32 en las Figuras 4 y 5, y comúnmente llamado inserto flotante.
Gracias a esta bisagra virtual, la solapa de alivio de tensión formada por las capas 30a puede moverse axialmente hacia y alejarse del elemento de protección térmica subyacente 3, en particular para evitar tensiones en el propulsante durante la consolidación del mismo dentro de la carcasa.
Ventajosamente, entre los dispositivos soportados por el cabezal 23 se proporciona un dispositivo de deposición 31 (Figura 4), para colocar el inserto flotante 32 sobre las capas 30. En particular, el dispositivo 31 puede realizar únicamente una función de posicionamiento, con el fin de colocar un inserto flotante extruido ya preparado 32, o también puede actuar como un extrusor para formar directamente el inserto flotante 32 durante el posicionamiento del mismo.
Preferiblemente, el dispositivo de aplicación 28 también se utiliza para depositar al menos una capa 30b de un material llamado material de liberación (Figura 5) sobre las capas 30, en una posición más interna radialmente con respecto al inserto flotante 32. El término "material de liberación" se refiere a un material que evita la adhesión de las capas 30a a las capas 30, de manera que permite que la solapa de alivio de tensión se mueva con respecto al elemento de protección térmica 3. El material de liberación comprende, por ejemplo, PTFE.
De acuerdo con un aspecto preferido de la presente invención, la función del cabezal 23 puede ser configurada, ya que tiene características constructivas que permiten disponer selectivamente, especialmente de forma automática, cualquiera de los dispositivos 24, 25, 28, 31 en una posición de trabajo orientada hacia el asiento 8 del molde 5, con el fin de realizar el correspondiente paso operativo, según lo requerido por el método que se describirá a continuación, para minimizar el tiempo muerto entre dos pasos subsiguientes.
De acuerdo con las variantes que no se muestran, el robot 22 lleva solo algunos de los dispositivos 24, 25, 28, 31; y los dispositivos 24, 25, 28, 31 pueden ser llevados por dos o más robots que operan de manera sincronizada.
De acuerdo con la presente invención, con referencia a las Figuras 1 y 2, el dispositivo 24 se define como un dispositivo de tratamiento por plasma a presión atmosférica, que realiza no solo un tratamiento de limpieza, sino también un tratamiento de activación en la superficie 20, con el fin de aumentar la mojabilidad de la superficie 20 y, posteriormente, la capacidad de adhesión de la capa de imprimación 26.
Como se mencionó anteriormente, el dispositivo de pulverización 25 está preferiblemente definido por un sistema dispensador de aerosol, que permite dosificar de manera precisa y automática la cantidad de imprimación y adhesivo depositados en la superficie 20 y, por lo tanto, determinar con precisión el grosor de las capas 26 y 27, sin necesidad de una verificación manual posterior.
Con referencia a la Figura 2 nuevamente, el robot 22 preferiblemente comprende un dispositivo de soporte 34 para transportar a bordo al menos algunos de los materiales en bruto que se aplicarán durante la ejecución del método. En particular, el dispositivo 34 transporta todo el material en bruto, es decir: la banda 29; la imprimación para formar la capa 26; el adhesivo para formar la capa 27; el inserto flotante 32 (o el material necesario para extruir el inserto flotante 32); y el material (de liberación) para formar la capa 30b. Al almacenar en el robot 22 al menos parte de los materiales en bruto, se minimizan los tiempos de inactividad de la máquina y se simplifican los sistemas que alimentan los materiales en bruto al cabezal 23.
El dispositivo 34 está preferiblemente definido por un contenedor que alberga los materiales en bruto. Aún más preferiblemente, el entorno interno de este contenedor se regula automáticamente mediante un sistema de control y acondicionamiento 35 (ilustrado esquemáticamente), también llevado a bordo del robot 22, o proporcionado en el suelo y conectado al entorno interno del dispositivo 34. El sistema 35 se configura de tal manera que mantiene la temperatura y/o humedad de este entorno dentro de límites preestablecidos, con el fin de preservar los materiales en bruto de manera óptima a lo largo del tiempo.
Las Figuras 2 a 5 solo muestran parcialmente y esquemáticamente cómo se almacenan los materiales en bruto en el dispositivo 34. Por ejemplo, la imprimación y el adhesivo se almacenan en forma líquida en los tanques respectivos 36 y 37, conectados al dispositivo 25.
Preferiblemente, la banda 29 se almacena en forma de uno o más carretes 38. Con referencia a las Figuras 3 y 5, la banda 29 está acoplada a una capa de soporte 39, por ejemplo, un tejido, de manera que forme una banda de múltiples capas enrollada para formar los carretes 38. El material de la capa de soporte es del tipo llamado de liberación, es decir, no se adhiere permanentemente al material ablativo de la banda 29.
El dispositivo de aplicación 28 comprende un sistema de separación 40, al cual se alimenta la banda desde los carretes 38. El sistema 40 desprende y/o retira automáticamente la banda 29 de la capa de soporte 39 durante la alimentación a través del dispositivo de aplicación 28. En particular, la capa de soporte 39 se rebobina o se descarga después de la separación.
Preferiblemente, el dispositivo de aplicación 28 también comprende un sistema de aplicación 42 con rodillos, que depositan la banda 29. Los rodillos del sistema 42 se controlan de tal manera que mantienen la tensión de la banda 29 durante la aplicación de los mismos, en particular con un nivel de tensión ajustado para evitar el estrechamiento transversal de la banda 29 antes y/o durante la deposición de los mismos. La tensión de la banda 29 proporciona un cierto grado de compactación al material ablativo por encima de la superficie 20, directamente durante la deposición.
Además, los rodillos del sistema 42 son móviles con respecto al cabezal 23 para adaptar su posición, de forma automática o motorizada, de acuerdo con la curvatura de las superficies sobre las cuales se deposita la banda 29 y/o de acuerdo con la orientación del recorrido a seguir durante la deposición de la banda 29.
De acuerdo con un aspecto preferido de la presente invención, el dispositivo de aplicación 28 además comprende un sistema de calentamiento 43, por ejemplo, del tipo de resistor eléctrico, que calienta la banda 29 justo antes de la deposición en el molde 5, de manera que ablanda ligeramente el material ablativo, con el fin de hacer que la banda 29 sea más flexible y promover la adhesión entre las diversas capas superpuestas 30.
Preferiblemente, las condiciones de tensión y/o temperatura de la banda 29 se monitorean y ajustan automáticamente mediante un sistema de control (no se muestra) para optimizar la deposición del material ablativo.
El dispositivo de aplicación 28 además comprende al menos un miembro de corte motorizado 45 que se acciona para cortar la banda 29 sin intervención manual, cuando todas las capas requeridas 30 han sido depositadas.
El método para producir el elemento en forma de cúpula 2 se realiza de la siguiente manera. En primer lugar, el cuerpo 4 se produce fuera de la estación 1 y luego se instala en el asiento 8 del molde 5. La superficie 20 del cuerpo 4 es tratada con plasma a presión atmosférica (Figura 1), para limpiar y activar la superficie 20 por medio del dispositivo de tratamiento 24. Después de la activación de la superficie 20, se deposita la imprimación y luego el adhesivo (figura 2), en particular mediante la realización de un control automático de las cantidades pulverizadas por el dispositivo de pulverización 25. Ventajosamente, como se muestra en las figuras adjuntas, el tratamiento de la superficie y las deposiciones por pulverización se realizan después de haber colocado el cuerpo 4 en el molde 5.
De acuerdo con una variante que no se muestra, puede ser suficiente depositar una capa de un solo agente, para fijar el material ablativo a la superficie 20, en lugar de las dos capas 26 y 27.
La banda 29 (figura 3) se aplica luego para formar las capas 30, preferiblemente después de haber calentado el material ablativo con el fin de mejorar la estratificación del mismo. De hecho, el calentamiento mejora la adhesión entre las diversas capas 30, que se superponen, y una mejor adhesión reduce las burbujas de aire y los espacios entre las capas.
Una vez completado este primer paso de estratificación, se coloca el inserto flotante 32 en la superficie superior del conjunto de capas 30 (figura 4). Preferiblemente, el inserto flotante 32 se libera por medio del dispositivo 31 automáticamente en la posición de proyecto. Además, también la capa 30b se deposita sobre las capas 30, en particular por medio del dispositivo 28 de una manera no ilustrada.
Las capas 30a de material ablativo se depositan luego, por encima del inserto flotante 32 y la capa 30b (figura 5), para formar la solapa de alivio de tensión en el elemento de protección térmica 3. Como se mencionó anteriormente, las capas 30a se depositan por medio del dispositivo de aplicación 28, preferiblemente después de haber calentado el material ablativo de la banda 29.
Una vez finalizada la deposición del material ablativo, se retira el cabezal 23, se coloca una bolsa de vacío (no se muestra) por encima de la superficie externa del conjunto de capas 30a y luego se activa la bomba de vacío 7 con el fin de despresurizar el molde 5, compactando así las diversas capas 30. Por último, se lleva a cabo la vulcanización, preferiblemente bajo vacío.
El elemento en forma de cúpula 2 obtenido de esta manera se extrae del molde 5 y, como se muestra en la Figura 6, se monta en un extremo axial de un mandril 50. A continuación, se monta un elemento similar en forma de cúpula (no se muestra) en el extremo axial opuesto, indicado con el número de referencia 51, mientras que una porción cilíndrica central 52 del mandril 50 está cubierta por otro material ablativo para formar una manga cilíndrica y completar la protección térmica. El conjunto descrito anteriormente se somete a un paso adicional de vulcanización para consolidar las diversas partes del material ablativo y luego formar el recubrimiento con protección térmica, sobre el cual se formará posteriormente la carcasa externa del motor cohete, de manera conocida y que no se muestra.
A la luz de la descripción anterior, es claramente evidente que el uso del tratamiento por plasma es particularmente ventajoso, ya que permite limpiar la superficie 20 en profundidad, así como activar la superficie 20, para optimizar la adhesión de la imprimación y el adhesivo al cuerpo 4. Además, este tratamiento de superficie tiene una duración relativamente corta.
(y unos segundos) y puede llevarse a cabo directamente en el molde 5, a diferencia de los procedimientos conocidos de chorro de arena.
La pulverización automática de la imprimación y del adhesivo, inmediatamente después de la activación de la superficie 20, permite reducir aún más los tiempos en comparación con la aplicación manual con pincel, optimizando aún más la adhesión y, por lo tanto, obteniendo un mejor producto final. Además, es posible evitar las comprobaciones manuales del grosor de las capas 26 y 27, ya que lo que se controla es la dosificación del material en bruto y el número de capas durante el rociado.
Por lo tanto, es evidente que el método descrito anteriormente es extremadamente rápido y efectivo, ya que comprende una deposición automática de los materiales en bruto, en particular la deposición automática del material ablativo en forma de una banda 29.
Además, el calentamiento del material ablativo antes y/o durante la deposición mejora la calidad y reduce los tiempos de producción, gracias a una estratificación, adherencia y compactación más precisas del material ablativo.
Gracias a una mayor precisión en la deposición del material ablativo, el perfil final del elemento de protección térmica 3 corresponde adecuadamente a lo proyectado, en comparación con el caso de estratificación manual, de modo que el mecanizado posterior se reduce o se elimina.
Además, la deposición automática del inserto flotante 32 permite un posicionamiento preciso, de acuerdo con el proyecto, sin necesidad de operaciones posteriores.
Por lo tanto, es evidente que los estándares de calidad y la repetibilidad del método se mejoran, los tiempos se reducen significativamente y se puede garantizar un control estricto y automático de los parámetros en cuanto a la deposición, dirección de las fibras contenidas en la banda 29, precisión de corte, etc.
Por último, es claramente evidente a partir de la descripción anterior que se pueden realizar modificaciones y variaciones al método descrito anteriormente con referencia a las figuras adjuntas.
En particular, la estación 1 podría tener un almacenamiento fijo dispuesto al lado del robot 22 para transportar los dispositivos 24, 25, 28 y 31 con los materiales en bruto correspondientes, mientras que el robot 22 se configura para acoplar selectivamente uno cualquiera de estos dispositivos en el cabezal 23, y luego realizar el paso operativo correspondiente.
Además, cabe señalar que algunos aspectos descritos anteriormente se refieren a características que son independientes, tanto estructural como funcionalmente, del tratamiento por plasma, que es el objeto de las reivindicaciones independientes adjuntas, en particular: realizar el calentamiento de la banda 29, pulverizar la imprimación y/o el adhesivo, controlar el entorno interno del dispositivo de soporte 34, depositar automáticamente el inserto flotante 32 y, en caso necesario, extruirlo directamente a bordo del robot 22, controlar automáticamente el perfil y los espesores instalados.

Claims (9)

REIVINDICACIONES
1. Un método para producir un elemento en forma de cúpula (2) proporcionado con protección térmica para un motor cohete de propulsante sólido; comprendiendo el método los siguientes pasos:
-proporcionar un cuerpo anular de acoplamiento (4);
-disponer dicho cuerpo anular de acoplamiento (4) en un molde (5);
-tratar una superficie (20) de dicho cuerpo anular de acoplamiento (4) para limpiar y/o activar dicha superficie (20);
-depositar al menos una capa intermedia de fijación (26, 27) sobre la superficie tratada;
aplicar el material ablativo a dicha capa intermedia de fijación (26, 27) y a un área lateral (17) de dicho molde (5), en forma de capas posteriores (30);
caracterizado porque el paso de tratar dicha superficie (20) comprende un tratamiento por plasma a presión atmosférica.
2. El método de la reivindicación 1, caracterizado porque el tratamiento por plasma se lleva a cabo después de haber dispuesto dicho cuerpo anular de acoplamiento (4) en dicho molde (5).
3. El método de la reivindicación 2, caracterizado porque el tratamiento por plasma se lleva a cabo por medio de un cabezal móvil (23) de un robot (22).
4. El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el material ablativo se aplica en forma de una banda (29) por medio de un cabezal móvil (23) de un robot (22).
5. El método de la reivindicación 4, caracterizado porque dicha banda (29) se almacena en forma de uno o más carretes (38), transportados por dicho robot (22).
6. El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por realizar el calentamiento del material ablativo antes y/o durante la aplicación sobre dicha capa intermedia de fijación (26, 27).
7. El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha capa intermedia de fijación se deposita mediante pulverización.
8. El método de la reivindicación 7, caracterizado porque dicha capa intermedia de fijación (26, 27) se deposita por medio de un cabezal móvil (23) de un robot (22) y se define por al menos un material en bruto contenido en un tanque transportado por dicho robot (22).
9. Una estación para producir un elemento en forma de cúpula (2) proporcionado con protección térmica para un motor cohete de propulsante sólido de acuerdo con el método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores; comprendiendo la estación:
un molde (5);
un robot (22) que comprende un cabezal móvil (23);
un dispositivo de tratamiento (24) para el tratamiento por plasma a presión atmosférica, para realizar un tratamiento de limpieza y/o activación en dicha superficie (20) del cuerpo anular (4), transportado por dicho cabezal móvil (23);
un dispositivo de pulverización (25) transportado por dicho cabezal móvil (23) para depositar la capa intermedia de fijación (26, 27);
un dispositivo de aplicación (28) transportado por dicho cabezal móvil (23) para aplicar el material ablativo en forma de banda.
10 La estación de la reivindicación 9, caracterizada porque dicho dispositivo de aplicación (28) comprende un sistema de calentamiento para el calentamiento de dicha banda (29).
11 La estación de la reivindicación 9 o 10, caracterizada porque dicho dispositivo de aplicación (28) comprende un miembro de corte motorizado para cortar dicha banda (29).
12 La estación de una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizada porque comprende un contenedor (34) adaptado para alojar al menos algunos de los materiales en bruto necesarios para llevar a cabo el método, y un sistema de control y procesamiento configurado para ajustar la temperatura y/o humedad en dicho contenedor (34).
13 La estación de la reivindicación 12, caracterizada porque dicho contenedor (34) se dispone a bordo de dicho robot (22).
ES18208007T 2017-11-27 2018-11-23 Proceso de fabricación para la creación de un elemento de cúpula proporcionado con protección térmica para un motor cohete de propulsante sólido Active ES2954896T3 (es)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT201700135747 2017-11-27

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2954896T3 true ES2954896T3 (es) 2023-11-27

Family

ID=61527432

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES18208007T Active ES2954896T3 (es) 2017-11-27 2018-11-23 Proceso de fabricación para la creación de un elemento de cúpula proporcionado con protección térmica para un motor cohete de propulsante sólido

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10821655B2 (es)
EP (1) EP3489500B1 (es)
ES (1) ES2954896T3 (es)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116291963B (zh) * 2022-12-23 2025-08-26 上海空间推进研究所 双层共底结构

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5236636A (en) * 1991-10-07 1993-08-17 Ford Motor Company In-mold plasma treatment
ITTO20011161A1 (it) 2001-12-12 2003-06-12 Fiatavio Spa Metodo per la realizzazione di un involucro coibentato per un propulsore a razzo, ed involucro coibentato per un propulsore a razzo realizza
FR2849404B1 (fr) * 2002-12-31 2005-03-25 Snecma Propulsion Solide Procede de realisation d'un revetement de protection thermique d'une stucture de propulseur
US7981219B2 (en) * 2006-12-12 2011-07-19 Ford Global Technologies, Llc System for plasma treating a plastic component
DE102009052088A1 (de) * 2009-11-05 2011-05-12 Daimler Ag Verbundbauteil aus einem Metallbauteil und einem Kunststoff und Herstellungsverfahren zur Herstellung desselben

Also Published As

Publication number Publication date
EP3489500A1 (en) 2019-05-29
US10821655B2 (en) 2020-11-03
US20190160727A1 (en) 2019-05-30
EP3489500B1 (en) 2023-06-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2263068T3 (es) Procedimiento e instalacion para la fabricacion de neumaticos para ruedas de vehiculos.
US6746737B2 (en) Hollow composite body and its manufacturing process
JP7098261B2 (ja) ポーラーキャップ補強圧力容器
ES2959369T3 (es) Tiras pultruidas
ES2274701B1 (es) Procedimiento de fabricacion de piezas huecas de grandes dimensiones a base de materiales compuestos.
ES2249182B1 (es) Viga estructural de la pala de un aerogenerador eolico y proceso de fabricacion de la misma.
ES2984008T3 (es) Conjunto de recipiente a presión compuesto y método de fabricación
ES2768958T3 (es) Fabricación de refuerzos para carcasas de ventiladores compuestas
ES2905480T3 (es) Procedimiento para la fabricación de un recipiente a presión reforzado con fibra con refuerzo de tapa polar
ES2954896T3 (es) Proceso de fabricación para la creación de un elemento de cúpula proporcionado con protección térmica para un motor cohete de propulsante sólido
ES2855399T3 (es) Preforma en seco, estructura anular de material compuesto y método de fabricación de la estructura anular
ES2785027T3 (es) Procedimiento para sellar un depósito de carburante
BR112014000345B1 (pt) método, processo e aparelho para construção de pneus para rodas de veículo
CN105555510A (zh) 形成复合构件的方法和用于其的组件
US10336015B2 (en) Arrangement and method for producing a composite material component
WO2018222543A1 (en) Material and process to create composite layers, embedded features or armor
EP2675732B1 (en) Belted toroid pressure vessel and method for making the same
BRPI0819079B1 (pt) processo para construir pneus, e, pneu para rodas de veículo.
ES2926668T3 (es) Método de fabricación de estructuras de material compuesto con útiles de curado por fuera de la bolsa de vacío
ES2545539T3 (es) Método y dispositivo para inyectar una resina en por lo menos una capa de fibras de un producto reforzado con fibras a fabricar
CN102527001A (zh) 一种棒、垒球及其球衣的成型方法
ES2821727T3 (es) Estructura en nido de abeja de material cerámico y procedimiento de fabricación asociado
EP3717222B1 (en) Process for manufacturing self-sealing tyres
BR112019024421B1 (pt) Método para uma fabricação de um recipiente de pressão reforçado e recipiente de pressão
US20180354170A1 (en) Method of manufacturing kinesio brace and kinesio brace