RU2237210C2 - Vessel made of composition material - Google Patents

Vessel made of composition material Download PDF

Info

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
Application number
RU2002121818/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2002121818A (en
Inventor
М.И. Соколовский (RU)
М.И. Соколовский
В.З. Каримов (RU)
В.З. Каримов
А.Н. Кремлев (RU)
А.Н. Кремлев
Ю.Б. Нельзин (RU)
Ю.Б. Нельзин
Original Assignee
Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра"
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 Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" filed Critical Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра"
Priority to RU2002121818/06A priority Critical patent/RU2237210C2/en
Publication of RU2002121818A publication Critical patent/RU2002121818A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2237210C2 publication Critical patent/RU2237210C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Pressure Vessels And Lids Thereof (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

FIELD: mechanical engineering.
SUBSTANCE: vessel made of composition material has plastic shell, flanges, and unit for fastening vessel to the other construction members (nozzle and cover). The unit for fastening flange with other construction members projects toward the interior of the housing and is secured to the inner side of the flange through conical shell.
EFFECT: enhanced reliability.
3 dwg

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 shell 1, a flange 2, mounted in the pole hole of the shell. The flange includes a support feather 3, on which the plastic of the power shell is laid, a connection unit 4 for docking the container with other structural elements, and a conical shell 5 connecting the support feather and the connection unit. The middle surface 6 of the conical shell intersects the surface of the support of the flange on the plastic shell around a circle of radius R 1 .

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):

Figure 00000002
Figure 00000002

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).

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

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

Figure 00000005
Figure 00000005

где ρ - радиус разгрузки,where ρ is the discharge radius,

получаем уравнения (4) и (5) соответственно:we obtain equations (4) and (5), respectively:

Figure 00000006
Figure 00000006

Figure 00000007
Figure 00000007

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)

Емкость из композиционного материала, включающая 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), отличающаяся тем, что узел для соединения фланца с другими элементами конструкции вдвинут внутрь корпуса и соединен с внутренней поверхностью опорного пера 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.A container made of composite material, including a plastic shell, flanges installed in the pole holes of the shell, consisting of a support pen on which the plastic of the power shell is laid, and a unit for connecting the container to other structural elements (nozzle or lid), characterized in that the unit for the connection of the flange with other structural elements is pushed into the housing and connected to the inner surface of the support pen flange using a conical shell so that the median surface of the conical shell p intersects the surface of the support flange of the pen circumference whose radius is greater than the radius of the pole opening plastic shell.
RU2002121818/06A 2002-08-07 2002-08-07 Vessel made of composition material RU2237210C2 (en)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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