RU156084U1

RU156084U1 - FRAME FOR SOLAR PANELS

Info

Publication number: RU156084U1
Application number: RU2015118209/28U
Authority: RU
Inventors: Александр Павлович Белоглазов; Владимир Ильич Кузоро; Степан Гаврилович Асочаков; Виктор Николаевич Сорокин; Татьяна Семеновна Васильева; Алексей Владимирович Габов; Иван Николаевич Путинцев; Сергей Эдуардович Матюшкин
Original assignee: Александр Павлович Белоглазов; Владимир Ильич Кузоро; Степан Гаврилович Асочаков; Виктор Николаевич Сорокин
Priority date: 2015-05-15
Filing date: 2015-05-15
Publication date: 2015-10-27

Abstract

1. Каркас для панелей солнечных батарей, содержащий раму, стороны которой выполнены в виде труб, соединенных с помощью фитингов, а также закрепленное в раме сетеполотно, выполненное с возможностью размещения и закрепления на нем фотоэлектрических преобразователей, отличающийся тем, что трубы, образующие раму, выполнены в виде сетчатых труб в форме треугольных призм, образованных слоями, которые состоят из, по крайней мере, одной углеродной нити и многократно поочередно наложены в виде одного слоя вдоль ребер треугольной призмы с последующим наложением на этот слой двух последующих слоев углеродных нитей, накладываемых под углом друг к другу с охватом ребер и граней треугольной призмы, при этом слои, состоящие из, по крайней мере, одной углеродной нити, при наложении пропитываются и скрепляются связующим.2. Каркас по п. 1, отличающийся тем, что в качестве углеродной нити используют или углеродные волокна, или пучки углеродных волокон, или углеродные ленты.3. Каркас по п. 1, отличающийся тем, что два слоя углеродных нитей при охвате ребер и граней треугольной призмы накладывают друг к другу под прямым углом. 1. The frame for solar panels, containing a frame, the sides of which are made in the form of pipes connected by fittings, and also fixed in the frame mesh, made with the possibility of placing and fixing photovoltaic converters on it, characterized in that the pipes forming the frame, made in the form of mesh tubes in the form of triangular prisms formed by layers that consist of at least one carbon fiber and are repeatedly laid alternately in the form of one layer along the edges of the triangular prism, followed by by superimposing on this layer two subsequent layers of carbon filaments superimposed at an angle to each other with coverage of the ribs and faces of a triangular prism, while layers consisting of at least one carbon filament are impregnated and bonded with a binder. The frame according to claim 1, characterized in that either carbon fibers or bundles of carbon fibers or carbon tapes are used as the carbon fiber. The frame according to claim 1, characterized in that two layers of carbon filaments, when covering the edges and faces of a triangular prism, are superimposed to each other at right angles.

Description

Полезная модель относится к объемному конструированию и может быть применена, например, в космической технике для создания каркасов для панелей солнечных батарей.The utility model relates to volumetric design and can be used, for example, in space technology to create frames for solar panels.

Известна ферма из квадратных труб [RU 143426, U1, E04C 3/08, 20.07.2014], грани которых расположены под углом 45° относительно плоскости решетки с образованием узлов, где все грани торцов элементов решетки охватывают две смежные грани каждого пояса, при этом, в верхнем поясе использована квадратная труба, сваренная для усиления со швеллером, причем швеллер размещен плашмя таким образом, что его горизонтальная полка и обе вертикальные стенки охватывают две смежные грани пояса, свободные в узлах от примыканий элементов решетки.A well-known farm of square pipes [RU 143426, U1, E04C 3/08, 07/20/2014], the edges of which are located at an angle of 45 ° relative to the plane of the lattice with the formation of nodes, where all the faces of the ends of the lattice elements cover two adjacent faces of each belt, while , in the upper zone, a square pipe is used, welded for reinforcement with the channel, and the channel is placed flat so that its horizontal shelf and both vertical walls cover two adjacent edges of the belt, free at the nodes from the adjoining elements of the lattice.

Недостатком устройства является его относительно большие массогабаритные размеры, не позволяющие использовать его в космической технике.The disadvantage of this device is its relatively large overall dimensions, which do not allow its use in space technology.

Известна также конструкция преимущественно для космических изделий [RU 1646215, A1, B64G 1/22, 20.04.1996], содержащая выполненные из композиционного материала раму и соединительные элементы, выполняющие функции ребер жесткости каркаса, при этом, рама и соединительные элементы выполнены в виде прямолинейных плоских профилей, склеиваемых между собой посредством заполняющего их отверждаемого материала.Also known is a construction primarily for space products [RU 1646215, A1, B64G 1/22, 04/20/1996], comprising a frame and connecting elements made of composite material that perform the functions of frame stiffeners, while the frame and connecting elements are made in the form of rectilinear flat profiles glued together by means of a curable material filling them.

К особенностям этого технического решения можно также отнести то, что прямолинейные плоские профили заполнены или пенозаполнителем, или материалом с переменной пористостью, или изотропным материалом.The features of this technical solution can also include the fact that rectilinear flat profiles are filled with either a foam filler, or a material with variable porosity, or an isotropic material.

Недостатком этого технического решения является его относительно большая масса, вызванная тем, что, стороны рамы, выполненные в виде прямолинейные плоских профилей, заполнены отверждаемым материалом.The disadvantage of this technical solution is its relatively large mass, due to the fact that the sides of the frame, made in the form of rectilinear flat profiles, are filled with a curable material.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство [RU 2190900, C2, H01L 31/042, 10.10.2002], содержащее раму, стороны которой выполнены в виде сплошных труб, соединенных с помощью фитингов, и сетеполотна для размещения и закрепления фотоэлектрических преобразователей, которое упруго натянуто в раме, приклеено поверх рамы по периметру и прикреплено к внутреннему стержневому набору рамы.The closest in technical essence to the proposed one is the device [RU 2190900, C2, H01L 31/042, 10.10.2002], containing a frame, the sides of which are made in the form of continuous pipes connected by fittings, and a net cloth for placing and fixing photoelectric converters, which is elastically stretched in the frame, glued over the frame around the perimeter and attached to the inner core set of the frame.

Недостатком наиболее близкого технического решения является его относительно большая масса, вызванная тем, что, стороны рамы выполнены в виде сплошных труб.The disadvantage of the closest technical solution is its relatively large mass, due to the fact that the sides of the frame are made in the form of continuous pipes.

Задача, поставленная для решения в предложенной полезной модели, заключается в снижении массы устройства при сохранении жескостных и прочностных свойств.The problem posed for the solution in the proposed utility model is to reduce the mass of the device while maintaining hardness and strength properties.

Требуемый технический результат заключается в уменьшении массы.The required technical result is to reduce weight.

Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что в каркасе для панелей солнечных батарей, содержащем раму, стороны которой выполнены в виде труб, соединенных с помощью фитингов, а также закрепленное в раме сетеполотно, выполненное с возможностью размещения и закрепления на нем фотоэлектрических преобразователей, согласно полезной модели, трубы, образующие раму, выполнены в виде сетчатых труб в форме треугольных призм, образованных слоями, которые состоят из, по крайней мере, одной углеродной нити и многократно поочередно наложены в виде одного слоя вдоль ребер треугольной призмы с последующим наложением на этот слой двух последующих слоев углеродных нитей, накладываемых под углом друг к другу с охватом ребер и граней треугольной призмы, при этом, слои, состоящие из, по крайней мере, одной углеродной нити, при наложении пропитываются и скрепляются связующим.The problem is solved, and the required technical result is achieved by the fact that in the frame for solar panels containing a frame, the sides of which are made in the form of pipes connected by fittings, as well as a net-cloth fixed in the frame, made with the possibility of placing and fixing photoelectric on it converters, according to the utility model, the pipes forming the frame are made in the form of mesh pipes in the form of triangular prisms formed by layers that consist of at least one carbon fiber and many multiple alternately superimposed in the form of one layer along the edges of the triangular prism with subsequent superposition on this layer of two subsequent layers of carbon filaments superimposed at an angle to each other with coverage of the ribs and faces of the triangular prism, while layers consisting of at least one carbon filaments, when applied, are impregnated and held together by a binder.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, в качестве углеродной нити используют или углеродные волокна, или пучки углеродных волокон, или углеродные ленты.In addition, the desired technical result is achieved by the fact that, as the carbon filament, either carbon fibers, or bundles of carbon fibers, or carbon tapes are used.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что два слоя углеродных нитей при охвате ребер и граней треугольной призмы накладывают друг к другу под прямым углом.In addition, the required technical result is achieved by the fact that two layers of carbon filaments, when covering the edges and faces of a triangular prism, are superposed at right angles to each other.

На чертеже представлены:The drawing shows:

на фиг. 1 - фрагмент каркаса для панелей солнечных батарей;in FIG. 1 - a fragment of the frame for solar panels;

на фиг. 2 - сетчатая труба в форме правильной треугольной призмы.in FIG. 2 - mesh pipe in the form of a regular triangular prism.

Каркас для панелей солнечных батарей содержит раму 1, стороны которой выполнены в виде труб 2, соединенных, например, с помощью фитингов (на чертеже не показаны).The frame for solar panels contains a frame 1, the sides of which are made in the form of pipes 2, connected, for example, using fittings (not shown in the drawing).

Кроме того, каркас для панелей солнечных батарей содержит закрепленное в раме 1 сетеполотно 3, выполненное с возможностью размещения и закрепления на нем панелей фотоэлектрических преобразователей.In addition, the frame for solar panels contains fixed in the frame 1 setopolen 3 made with the possibility of placing and fixing panels of photovoltaic converters on it.

В каркасе для панелей солнечных батарей трубы 2, образующие раму 1, выполнены в виде сетчатых труб в форме, преимущественно правильных, треугольных призм, образованных слоями, которые состоят из, по крайней мере, одной углеродной нити и многократно поочередно наложены в виде одного слоя вдоль ребер 4 треугольной призмы с последующим наложением на этот слой двух последующих слоев углеродных нитей 5, 6, накладываемых под углом друг к другу с охватом ребер 4 и граней 7 треугольной призмы, при этом, слои, состоящие из, по крайней мере, одной углеродной нити, при наложении пропитываются и скрепляются связующим, например, эпоксидным клеем.In the frame for solar panels, the pipes 2 forming the frame 1 are made in the form of mesh pipes in the form of predominantly regular, triangular prisms formed by layers that consist of at least one carbon fiber and are repeatedly laid alternately in the form of one layer along ribs 4 of a triangular prism with subsequent superposition on this layer of two subsequent layers of carbon filaments 5, 6 superimposed at an angle to each other, covering ribs 4 and faces 7 of the triangular prism, while layers consisting of at least one carbon th filament, when applied impregnated and bonded binder, such as epoxy glue.

В качестве углеродной нити используют, в частности, или углеродные волокна, или пучки углеродных волокон, или углеродные ленты, а два слоя углеродных нитей при охвате ребер 4 и граней 7 треугольной призмы накладывают друг к другу, преимущественно, под прямым углом.As the carbon filament, in particular, either carbon fibers or bundles of carbon fibers or carbon tapes are used, and two layers of carbon filaments, when covering ribs 4 and faces 7 of a triangular prism, are imposed to each other, mainly at right angles.

Сетчатые трубы каркаса в форме правильной треугольной призмы изготавливают следующим образом.Mesh pipe frame in the form of a regular triangular prism is made as follows.

На предварительно изготовленной в форме правильной треугольной призмы основе углеродные нити укладываются путем использования комбинированного метода выкладки и намотки. Выкладка применяется при нанесении вдоль ребер 7 правильной треугольной призмы продольных слоев материала (углеродных нитей) преимущественно для обеспечения максимальной прочности и жесткости только по одному слою пропитанных связующим, например эпоксидным клеем, нитей. После каждого наложения нитей вдоль ребер 7 далее накладываются пропитанных эпоксидным клеем одновременно два слоя углеродных нитей (кольцевых слоев) с охватом ребер 4 и граней 7 основы в форме правильной треугольной призмы, преимущественно, под прямым углом друг к другу. Кольцевые слои наносятся методом намотки. Описанные выше процессы повторяются многократно. Количество продольных и кольцевых слоев углеродных нитей подбирается в зависимости от требуемой жесткости в заданных направлениях. Для продольных слоев могут быть использованы нити типа М-46, для кольцевых слоев - нити IMS-65, а в качестве связующего (эпоксидного клея) - клей ЭХД-М, а число слоев углеродных нитей, например, от 10 до 100.On a base preformed in the form of a regular triangular prism, carbon threads are laid by using the combined laying and winding method. The layout is used when applying along the ribs 7 of the correct triangular prism of the longitudinal layers of the material (carbon filaments) mainly to ensure maximum strength and stiffness of only one layer of the filament impregnated with a binder, for example epoxy glue. After each threading along the ribs 7, then two layers of carbon filaments (ring layers) are simultaneously impregnated with epoxy glue, covering the ribs 4 and the faces 7 of the base in the form of a regular triangular prism, mainly at right angles to each other. Ring layers are applied by winding. The processes described above are repeated many times. The number of longitudinal and annular layers of carbon filaments is selected depending on the required stiffness in given directions. For longitudinal layers, yarns of the M-46 type can be used, for ring layers - IMS-65 yarns, and as a binder (epoxy adhesive) - EHD-M glue, and the number of carbon yarn layers, for example, from 10 to 100.

Продольные слои необходимо чередовать с поперечными для получения равномерно нагруженной структуры каркаса. Пропитка нитей и каркаса в целом может осуществляться инфузионным методом, а отверждение готового каркаса в термошкафу.The longitudinal layers must be alternated with the transverse to obtain a uniformly loaded frame structure. Impregnation of the threads and the frame as a whole can be carried out by the infusion method, and curing the finished frame in a heating cabinet.

Такое изготовление сетчатых труб в форме правильной треугольной призмы позволяет получить максимально прочную и легкую конструкцию.This production of mesh pipes in the form of a regular triangular prism allows you to get the most durable and lightweight design.

Используется предложенный каркас следующим образом.The proposed framework is used as follows.

В раме 1 закрепляют сетеполотно 3, выполненное с возможностью размещения и закрепления на нем фотоэлектрических преобразователей. Края сетеполотна могут быть приклеены эпоксидным клеем на трубах 2 в форме правильной треугольной призмы.In the frame 1, a net-plate 3 is fixed, made with the possibility of placing and fixing photoelectric converters on it. The edges of the net can be glued with epoxy on pipes 2 in the form of a regular triangular prism.

На сетеполотно 3 прикрепляют, например, фотоэлектрические преобразователи или панели солнечных батарей, а внутренние полости труб 2 в форме правильной треугольной призмы могут быть использованы для прокладки кабелей и размещения необходимого дополнительного оборудования.For example, photovoltaic converters or solar panels are attached to the grid 3, and the internal cavities of the tubes 2 in the form of a regular triangular prism can be used for laying cables and placing the necessary additional equipment.

Таким образом, предложенная конструкция каркаса из углеродного композиционного материала отличается легкостью, прочностью и надежностью конструкции. Это позволяет снизить массу каркаса и увеличить площадь поверхности, занимаемой фотоэлектрическими преобразователями, что обеспечивает достижение требуемого технического результата.Thus, the proposed design of the frame made of carbon composite material is lightweight, durable and reliable design. This allows you to reduce the mass of the frame and increase the surface area occupied by photoelectric converters, which ensures the achievement of the desired technical result.

Claims

1. The frame for solar panels, containing a frame, the sides of which are made in the form of pipes connected by fittings, and also fixed in the frame mesh, made with the possibility of placing and fixing photovoltaic converters on it, characterized in that the pipes forming the frame, made in the form of mesh tubes in the form of triangular prisms formed by layers that consist of at least one carbon fiber and are repeatedly laid alternately in the form of one layer along the edges of the triangular prism, followed by by superimposing on this layer two subsequent layers of carbon filaments superimposed at an angle to each other with coverage of the edges and faces of the triangular prism, while layers consisting of at least one carbon filament are impregnated and bonded with a binder.

2. The frame according to claim 1, characterized in that either carbon fibers or bundles of carbon fibers or carbon tapes are used as the carbon fiber.

3. The frame according to claim 1, characterized in that two layers of carbon filaments, when covering the edges and faces of a triangular prism, are superimposed to each other at right angles.