RU2049289C1

RU2049289C1 - Vessel made of composite material

Info

Publication number: RU2049289C1
Application number: RU92001300A
Authority: RU
Inventors: П.С. Белоусов; А.Е. Гиацинтов; Е.В. Морозов; С.А. Солдатов; В.А. Салов
Original assignee: Московский авиационный технологический институт им.К.Э.Циолковского
Priority date: 1992-10-16
Filing date: 1992-10-16
Publication date: 1995-11-27

Abstract

FIELD: vessels. SUBSTANCE: vessel has shell having shaped slots, bottoms with toroidal hollow, and composite ring. The ring is made by wounding a fibre material. The dummy bottom has a collar. EFFECT: enhanced reliability. 3 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к конструкции баллона давления из композиционных материалов, и может найти применение в авиационной промышленности, машиностроении и других областях техники. The invention relates to mechanical engineering, in particular to the construction of a pressure cylinder made of composite materials, and may find application in the aviation industry, mechanical engineering and other technical fields.

Цель изобретения повышение технологичности изготовления баллона давления, преимущественно из композиционных материалов. The purpose of the invention to improve the manufacturability of the manufacture of pressure tanks, mainly from composite materials.

Изобретение позволяет расширить область применения баллона давления, снизить его массу благодаря уменьшению габаритного внешнего диаметра. Уменьшение габаритов и снижение массы особенно актуально при использовании баллонов давления в качестве микродвигателей на твердом топливе, устанавливаемых на космических летательных аппаратах. В этом случае одно из днищ может быть глухим, а другое иметь сквозные отверстия. The invention allows to expand the scope of the pressure cylinder, to reduce its weight due to the reduction of the overall outer diameter. The reduction in size and weight reduction is especially important when using pressure cylinders as micromotors for solid fuel mounted on spacecraft. In this case, one of the bottoms may be deaf, and the other have through holes.

Для этого баллон давления из композиционных материалов содержит днище в виде втулки, обечайку с прорезями, скрепленные между собой кольцом, намотанным на наружную поверхность обечайки в зоне ее соединения с днищем, и отличается тем, что на наружной поверхности днища выполнена тороидальная впадина, а форма прорезей на обечайке соответствует поверхности впадины. For this, the pressure cylinder made of composite materials contains a bottom in the form of a sleeve, a shell with slots, fastened together by a ring wound on the outer surface of the shell in the zone of its connection with the bottom, and differs in that a toroidal depression is made on the outer surface of the bottom, and the shape of the slots on the shell corresponds to the surface of the cavity.

На фиг. 1 представлен баллон давления в сборе с двумя днищами, одно из которых глухое, другое содержит сквозное отверстие; на фиг. 2 раздельно днище, содержащее сквозное отверстие и обечайка с фасонными прорезями; на фиг. 3 глухое днище и обечайка с фасонными прорезями. In FIG. 1 shows a pressure cylinder assembly with two bottoms, one of which is blind, the other contains a through hole; in FIG. 2 separately a bottom containing a through hole and a shell with shaped slots; in FIG. 3 blind bottom and a shell with shaped slots.

Баллон давления из композиционных материалов включает обечайку 1 с фасонными прорезями 2, днища 3 с тороидальной впадиной 4, композитное кольцо 5, образованное методом намотки волокнистого материала. Глухое днище, установленное в торцевой части обечайки, снабжено буртиком 6. The pressure cylinder made of composite materials includes a shell 1 with shaped slots 2, bottoms 3 with a toroidal cavity 4, a composite ring 5 formed by the method of winding fibrous material. The deaf bottom installed in the end part of the shell is provided with a shoulder 6.

При намотке композитного кольца под действием натяжения нити происходит сдавление обечайки в зоне прорезей до соприкосновения с поверхностью тороидальной впадины. Форма прорезей должна обеспечивать возможность полного соприкосновения внутренней поверхности обечайки и тороидальной впадины на днище. When the composite ring is wound under the action of a thread tension, the shell is compressed in the area of the slots until it touches the surface of the toroidal depression. The shape of the slots should provide the possibility of full contact of the inner surface of the shell and the toroidal depression on the bottom.

Баллон давления (фиг. 1-3) работает следующим образом. The pressure cylinder (Fig. 1-3) works as follows.

В статическом положении давление внутри баллона отсутствует. Обечайка 1 соединена с днищем 4. При действии давления днище испытывает осевое перемещение, вследствие которого возникают продольные усилия в материале оболочки и радиальные сжимающие усилия со стороны кольца 5. Система днище-кольцо-обечайка находится в статическом равновесии. In the static position, there is no pressure inside the cylinder. The shell 1 is connected to the bottom 4. Under pressure, the bottom experiences axial movement, resulting in longitudinal forces in the shell material and radial compressive forces from the side of the ring 5. The bottom-ring-shell system is in static equilibrium.

П р и м е р выполнения баллона давления. Обечайка баллона давления с внутренним диаметром 30 мм изготавливается методом непрерывной намотки стекловолокна с одновременной пропиткой эпоксидным связующим горячего отверждения. Обечайка содержит два спиральных и три кольцевых слоя. После отверждения обечайки в термошкафу в месте установки днища выполняются девять фасонных прорезей, равномерно расположенных по окружности. На прессованное из стеклопластика днище наносится клей. Днище закрепляется на внутренней поверхности обечайки с помощью композитного кольца, которое наматывается на обечайку, закрывая прорези с натяжением 5 Н до образования цилиндрической поверхности с диаметром, равным внешнему диаметру обечайки. PRI me R implementation of the pressure cylinder. The shell of the pressure cylinder with an internal diameter of 30 mm is produced by continuous winding of fiberglass with the simultaneous impregnation of epoxy binder with hot curing. The shell contains two spiral and three annular layers. After curing of the shell in the oven in the place of installation of the bottom are nine shaped slots, evenly spaced around the circumference. Glue is applied to the bottom pressed from fiberglass. The bottom is fixed on the inner surface of the shell using a composite ring that is wound on the shell, closing the slots with a tension of 5 N until a cylindrical surface is formed with a diameter equal to the outer diameter of the shell.

Предлагаемая конструкция баллона давления по сравнению с прототипом позволяет уменьшить габаритный внешний диаметр на 10% и снизить массу конструкции на 12,5% при сохранении прочности и надежности соединения днища и обечайки, которые обеспечиваются перераспределением усилий, действующих в зоне контакта днища и обечайки таким образом, что все волокна композита оказываются в растянутом состоянии. The proposed design of the pressure cylinder in comparison with the prototype allows to reduce the overall outer diameter by 10% and reduce the weight of the structure by 12.5% while maintaining the strength and reliability of the connection of the bottom and the shell, which are provided by the redistribution of forces acting in the contact zone of the bottom and the shell in this way that all fibers of the composite are in a stretched state.

Claims

PRESSURE CYLINDER OF COMPOSITE MATERIALS, consisting of a bottom and a shell, bonded to each other, characterized in that the bottom is made in the form of a sleeve with an annular toroidal cavity, conjugated with the inner surface of the shell, which is provided with uniformly located longitudinal slots in the connection zone with the bottom the shape of the slots corresponds to the surface of the cavity, and on the outer surface of the shell in the area of installation of the bottom is made by winding a composite ring.