RU2237210C2 - Vessel made of composition material - Google Patents
Vessel made of composition material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2237210C2 RU2237210C2 RU2002121818/06A RU2002121818A RU2237210C2 RU 2237210 C2 RU2237210 C2 RU 2237210C2 RU 2002121818/06 A RU2002121818/06 A RU 2002121818/06A RU 2002121818 A RU2002121818 A RU 2002121818A RU 2237210 C2 RU2237210 C2 RU 2237210C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- flange
- shell
- support
- pen
- radius
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Pressure Vessels And Lids Thereof (AREA)
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении корпусов, контейнеров, емкостей, баллонов давления (далее емкости) из композиционных материалов (КМ).The invention relates to mechanical engineering and can be used in the manufacture of cases, containers, containers, pressure cylinders (hereinafter containers) from composite materials (KM).
Широко известны конструкции емкостей из композиционного материала, получаемых намоткой, с установленными в полюсных отверстиях металлическими стыковочными фланцами и пристыкованными к ним крышками или другими элементами конструкции (в том числе, вдвинутыми внутрь корпуса).Widely known are the designs of containers made of composite material obtained by winding, with metal docking flanges installed in the pole holes and bonded with covers or other structural elements (including those inserted into the housing).
Известна конструкция емкости (корпуса РДТТ) из композиционного материала (см. Конструкции ракетных двигателей на твердом топливе. /Под общей редакцией Л.Н. Лаврова. - М.: Машиностроение, 1993, с. 19, 20, 39, 70, 133 и др.) с установленными в полюсных отверстиях металлическими стыковочными фланцами и пристыкованными к ним элементами конструкции, вдвинутыми внутрь корпуса.A known design of the tank (solid propellant rocket hull) made of composite material (see Designs of solid propellant rocket engines. / Under the general editorship of LN Lavrov. - M.: Engineering, 1993, p. 19, 20, 39, 70, 133 and etc.) with metal docking flanges installed in the pole openings and structural elements docked to them, pushed into the housing.
Основным недостатком таких конструкций является большая масса стыковочных фланцев. Это связано с тем, что в данном узле реализуются большой момент и перерезывающая сила, приходящие с одной стороны от пристыкованных элементов конструкции, на которые действует внутреннее давление, а с другой стороны - от опорного пера стыковочного фланца, которым он опирается на пластик силовой оболочки.The main disadvantage of such designs is the large mass of the connecting flanges. This is due to the fact that a large moment and cutting force are realized in this node, coming from one side of the docked structural elements, which are subject to internal pressure, and from the other side, from the support feather of the docking flange, which it rests on the plastic of the power shell.
Технической задачей настоящего изобретения является устранение указанного недостатка.An object of the present invention is to remedy this drawback.
Технический результат достигается тем, что в емкости из КМ, включающей в себя пластиковую оболочку, установленные в полюсных отверстиях оболочки фланцы, состоящие из опорного пера, на которое уложен пластик силовой оболочки, и узла соединения емкости с другими элементами конструкции (соплом или крышкой), узел соединения фланца вдвинут внутрь корпуса и соединен с опорным пером фланца с помощью конической оболочки таким образом, что срединная поверхность конической оболочки пересекает поверхность опорного пера фланца по окружности, радиус которой больше радиуса полюсного отверстия пластиковой оболочки.The technical result is achieved by the fact that in a container made of KM, including a plastic shell, flanges installed in the pole openings of the shell, consisting of a support pen on which the plastic of the power shell is laid, and a node for connecting the tank to other structural elements (nozzle or cover), the flange connection unit is pushed inside the housing and connected to the flange support feather using a conical shell so that the median surface of the conical shell intersects the surface of the flange support feather in a circle, a radius with which there is more radius of the pole hole of the plastic shell.
Предлагаемая конструкция емкости приведена на фиг.1, 2. Емкость из КМ содержит оболочку 1, фланец 2, установленный в полюсном отверстии оболочки. Фланец включает в себя опорное перо 3, на котором уложен пластик силовой оболочки, узел соединения 4 для стыковки емкости с другими элементами конструкции и коническую оболочку 5, соединяющую опорное перо и узел соединения. Срединная поверхность 6 конической оболочки пересекает поверхность опоры фланца на пластиковую оболочку по окружности радиусом R1.The proposed tank design is shown in figure 1, 2. The container made of KM contains a
При нагружении емкости внутренним давлением на узел соединения полюсного фланца (для традиционной конструкции) или на место соединения конической оболочки с опорным пером (для предлагаемой конструкции) со стороны опорного пера фланца (на котором уложен пластик оболочки) действует момент М и перерезывающая сила, при этом основным силовым фактором, определяющим толщины (и, соответственно, массу) полюсного фланца, а также элементов стыка, является момент М, который определяется уравнением (1):When the vessel is loaded with internal pressure, the connection node of the pole flange (for a traditional design) or the junction of the conical shell with the support pen (for the proposed design) from the side of the support pen of the flange (on which the plastic of the shell is laid) acts moment M and shear force, while the main force factor determining the thickness (and, accordingly, the mass) of the pole flange, as well as the joint elements, is the moment M, which is determined by equation (1):
где М - момент, действующий на стык со стороны опорного пера фланца;where M is the moment acting on the joint from the supporting feather of the flange;
R - радиус (текущее значение);R is the radius (current value);
R0 - радиус полюсного отверстия оболочки;R 0 is the radius of the pole hole of the shell;
Rb - радиус вершины пера фланца;R b is the radius of the top of the pen flange;
Rc - радиус стыка опорного пера и узла соединения фланца (для традиционной конструкции) или стыка опорного пера и конической оболочки (для предлагаемой конструкции);R c is the radius of the junction of the support pen and the flange connection unit (for a traditional design) or the junction of the support pen and a conical shell (for the proposed design);
Хс - осевая координата стыка опорного пера и узла соединения фланца (для традиционной конструкции) или стыка опорного пера и конической оболочки (для предлагаемой конструкции);X with - the axial coordinate of the junction of the support pen and the connection node of the flange (for traditional designs) or the junction of the support pen and conical shell (for the proposed design);
Хн=f (R) - осевая координата наружной поверхности опорного пера;X n = f (R) is the axial coordinate of the outer surface of the reference pen;
Xв=f1(R) - осевая координата внутренней поверхности опорного пера;X in = f 1 (R) is the axial coordinate of the inner surface of the reference pen;
α=f2(R) - угол наклона нормали наружной поверхности опорного пера к оси емкости;α = f 2 (R) is the angle of inclination of the normal to the outer surface of the support pen to the axis of the tank;
β=f3(R) - угол наклона нормали внутренней поверхности опорного пера к оси емкости;β = f 3 (R) is the angle of inclination of the normal to the inner surface of the reference pen to the axis of the tank;
р0 - внутреннее давление в емкости;p 0 - internal pressure in the tank;
pk=f4(R) - контактное давление, действующее на опорное перо фланца со стороны пластика оболочки.p k = f 4 (R) is the contact pressure acting on the support feather of the flange from the side of the plastic shell.
Для качественной оценки примем следующие допущения:For a qualitative assessment, we accept the following assumptions:
α=β=0;α = β = 0;
Rc=R0 для традиционной конструкции и Rc=R1 для предлагаемой конструкции;R c = R 0 for the traditional design and R c = R 1 for the proposed design;
толщину опорного пера фланца считаем постоянной по всей ширине и достаточно малой.the thickness of the support pen flange is considered constant over the entire width and quite small.
Данные упрощения не меняют принципиальную картину нагружения, схема которого показана на фиг.3, и важны только при точном расчете конкретной конструкции. С учетом принятых допущений для традиционной конструкции фланца действующий момент определяется уравнением (2), для предлагаемой конструкции - уравнением (3).These simplifications do not change the basic picture of loading, the scheme of which is shown in figure 3, and are important only for the exact calculation of a specific design. Given the assumptions made for the traditional design of the flange, the effective moment is determined by equation (2), for the proposed design - by equation (3).
где М - момент, действующий на стык со стороны опорного пера фланца;where M is the moment acting on the joint from the supporting feather of the flange;
R - радиус (текущее значение);R is the radius (current value);
R0 - радиус полюсного отверстия оболочки;R 0 is the radius of the pole hole of the shell;
Rb - радиус вершины пера фланца;R b is the radius of the top of the pen flange;
R1 - радиус пересечения срединной поверхности конической оболочки и опорного пера фланца;R 1 is the radius of intersection of the middle surface of the conical shell and the support pen flange;
p0 - внутреннее давление в емкости;p 0 - internal pressure in the tank;
pk - контактное давление, действующее на опорное перо фланца со стороны пластика оболочки.p k - contact pressure acting on the support feather of the flange from the side of the plastic shell.
Раскрывая уравнения (2) и (3) с учетом того, чтоBy revealing equations (2) and (3), given that
где ρ - радиус разгрузки,where ρ is the discharge radius,
получаем уравнения (4) и (5) соответственно:we obtain equations (4) and (5), respectively:
При рассмотрении полученных уравнений, учитывая, что R1>R0, видно, что момент, действующий на стык со стороны опорного пера фланца, в предлагаемой конструкции меньше, чем в традиционной. Более того, существует такой радиус R1, при котором этот момент равен нулю. Пересечение срединной поверхности конической оболочки и опорного пера фланца по этому радиусу является наиболее эффективным с точки зрения снижения массы конструкции. При этом значительно (до 40%) уменьшается вес полюсного фланца.When considering the obtained equations, given that R 1 > R 0 , it is seen that the moment acting on the joint from the supporting feather of the flange in the proposed design is less than in the traditional one. Moreover, there exists a radius R 1 at which this moment is equal to zero. The intersection of the middle surface of the conical shell and the support feather of the flange along this radius is most effective from the point of view of reducing the mass of the structure. At the same time, the weight of the pole flange decreases significantly (up to 40%).
Использование предлагаемого изобретения позволяет значительно снизить массу конструкции, что является необходимым для емкостей, используемых, например, в авиации и ракетной технике (корпуса РДТТ).Using the proposed invention can significantly reduce the mass of the structure, which is necessary for tanks used, for example, in aviation and rocket technology (solid propellant rocket hull).
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002121818/06A RU2237210C2 (en) | 2002-08-07 | 2002-08-07 | Vessel made of composition material |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002121818/06A RU2237210C2 (en) | 2002-08-07 | 2002-08-07 | Vessel made of composition material |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2002121818A RU2002121818A (en) | 2004-02-27 |
RU2237210C2 true RU2237210C2 (en) | 2004-09-27 |
Family
ID=33432939
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002121818/06A RU2237210C2 (en) | 2002-08-07 | 2002-08-07 | Vessel made of composition material |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2237210C2 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2554699C2 (en) * | 2013-08-19 | 2015-06-27 | Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва"(АО "ИСС") | Metal-plastic high-pressure cylinder |
RU2589956C2 (en) * | 2013-12-30 | 2016-07-10 | Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | High-pressure tank |
RU2620134C2 (en) * | 2015-09-04 | 2017-05-23 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по космической деятельности "РОСКОСМОС" | Method of manufacturing of hp metal-plastic bottle |
RU2631202C2 (en) * | 2016-01-19 | 2017-09-19 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по космической деятельности "РОСКОСМОС" | Reinforced plastic high-pressure bottle of a spacecraft |
-
2002
- 2002-08-07 RU RU2002121818/06A patent/RU2237210C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2554699C2 (en) * | 2013-08-19 | 2015-06-27 | Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва"(АО "ИСС") | Metal-plastic high-pressure cylinder |
RU2589956C2 (en) * | 2013-12-30 | 2016-07-10 | Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | High-pressure tank |
RU2620134C2 (en) * | 2015-09-04 | 2017-05-23 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по космической деятельности "РОСКОСМОС" | Method of manufacturing of hp metal-plastic bottle |
RU2631202C2 (en) * | 2016-01-19 | 2017-09-19 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по космической деятельности "РОСКОСМОС" | Reinforced plastic high-pressure bottle of a spacecraft |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2002121818A (en) | 2004-02-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8627667B2 (en) | Gas turbine engine duct having a coupled fluid volume | |
US6129236A (en) | Tank for the liquid storage and expulsion | |
US5711244A (en) | Polyhedrally stiffened cylindrical (PC) pressure hull | |
US8511504B2 (en) | Demisable fuel supply system | |
US7469651B2 (en) | Lng sloshing impact reduction system | |
US8043396B2 (en) | Integrated plastic liner for propellant tanks for micro G conditions | |
Rotter | Local inelastic collapse of pressurised thin cylindrical steel shells under axial compression. | |
RU2237210C2 (en) | Vessel made of composition material | |
US3770158A (en) | Device for protecting the environment of a tank against failures thereof | |
FI67060C (en) | SJOEFARTYG FOER TRANSPORT AV KONDENSERAD GAS OCH FOERFARANDE FOER MONTERING AV EN FOER KONDENSERAD GAS AVSEDD LASTTANK I FARTYGSSKROV | |
US2402790A (en) | Marine oil tank | |
RU2246062C2 (en) | Vessel made of composition material | |
US11667368B2 (en) | Pressure bulkhead for a pressurized fuselage of a vehicle | |
AU713244B2 (en) | Improvements in and relating to ships | |
US20220290817A1 (en) | High pressure gas tank | |
RU2545222C1 (en) | Collapsible cap of launch tube | |
KR101686907B1 (en) | Mineral carrier using liquefied fuel gas | |
US7252269B1 (en) | Asymmetrical low-profile bulkhead | |
Tam et al. | Surface tension PMD tank for on orbit fluid transfer | |
KANA et al. | Longitudinal vibration of a model space vehicle propellant tank. | |
US3820492A (en) | Tanker with membrane tanks for carrying low temperature liquified gas | |
US6398165B1 (en) | Protective enclosure with peripheral fluid storage facility | |
SU847906A3 (en) | Freight hold of ship for transport ation of liquified gases | |
EP0062556B1 (en) | Transport vessel with two load compartments | |
SU1594719A1 (en) | Case of hydrophysical instrument |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090808 |