RU2244868C2 - Pressure vessel - Google Patents

Pressure vessel Download PDF

Info

Publication number
RU2244868C2
RU2244868C2 RU2002123394/06A RU2002123394A RU2244868C2 RU 2244868 C2 RU2244868 C2 RU 2244868C2 RU 2002123394/06 A RU2002123394/06 A RU 2002123394/06A RU 2002123394 A RU2002123394 A RU 2002123394A RU 2244868 C2 RU2244868 C2 RU 2244868C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
layers
thickness
spiral
cylindrical shell
length
Prior art date
Application number
RU2002123394/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2002123394A (en
Inventor
А.П. Белов (RU)
А.П. Белов
С.В. Бочкарев (RU)
С.В. Бочкарев
С.В. Зарембо (RU)
С.В. Зарембо
А.А. Сорокин (RU)
А.А. Сорокин
фуков А.Х. С (RU)
А.Х. Сяфуков
Ю.В. Трубицын (RU)
Ю.В. Трубицын
В.В. Хронусов (RU)
В.В. Хронусов
Original Assignee
Открытое Акционерное Общество "Московский Вертолетный Завод Им. М.Л. Миля"
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 "Московский Вертолетный Завод Им. М.Л. Миля" filed Critical Открытое Акционерное Общество "Московский Вертолетный Завод Им. М.Л. Миля"
Priority to RU2002123394/06A priority Critical patent/RU2244868C2/en
Publication of RU2002123394A publication Critical patent/RU2002123394A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2244868C2 publication Critical patent/RU2244868C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: storing or distributing gases or liquids.
SUBSTANCE: pressure vessel has cylindrical shell made of spiral and ring layers which are made of a fiber composite material and bottoms with flanges made of spiral layers and set in openings. The thickness of the cylindrical shell uniformly decreases along the length in the direction to the bottom with greater opening due to the decrease of the thickness of the ring layers.
EFFECT: reduced weight and cost of vessels.
3 dwg

Description

Изобретение относится к области хранения газов и может быть использовано в баллонах давления, изготовленных из композиционных материалов методом намотки.The invention relates to the field of gas storage and can be used in pressure cylinders made of composite materials by winding.

Известен баллон давления (патент РФ №1744358, МКИ F 17 C 1/06, 1992), содержащий цилиндрическую оболочку и днища, выполненные как одно целое методом спиральной намотки. Толщина цилиндрической оболочки баллона выполнена переменной, в соответствии с заявленной формулой, с укладкой при намотке в определенных местах салфеток из композитного материала.A known pressure cylinder (RF patent No. 1744358, MKI F 17 C 1/06, 1992) containing a cylindrical shell and bottoms made as a whole by the method of spiral winding. The thickness of the cylindrical shell of the container is made variable, in accordance with the stated formula, with laying when winding in certain places of napkins made of composite material.

Недостатком такой конструкции является использование при ее изготовлении ручной укладки салфеток.The disadvantage of this design is the use in its manufacture of manual styling napkins.

Известна конструкция композитного баллона для хранения сжатого газа (патент РФ №2061927, МКИ F 17 С 1/16, 1996 - наиболее близкий аналог), содержащего цилиндрическую силовую оболочку, выполненную из спиральных и кольцевых слоев волокнистого композиционного материала, причем в примыкающих к днищам зонах между спиральными слоями силовой оболочки размещены дополнительные кольцевые слои.A known construction of a composite cylinder for storing compressed gas (RF patent No. 2061927, MKI F 17 C 1/16, 1996 - the closest analogue), containing a cylindrical power shell made of spiral and annular layers of fibrous composite material, and in areas adjacent to the bottoms between the spiral layers of the power shell are additional annular layers.

Это повышает надежность закрепления закладных элементов в полюсных отверстиях днищ, однако приведенные сравнительные эпюры показывают некоторое увеличение напряжений в цилиндрической части силовой оболочки. Кроме того, существенно увеличивается масса конструкции.This increases the reliability of fixing the embedded elements in the pole holes of the bottoms, however, the comparative diagrams shown show a slight increase in stresses in the cylindrical part of the power shell. In addition, significantly increases the mass of the structure.

В случае создания баллона давления с полюсными отверстиями разного диаметра углы намотки армирующих волокон спиральных слоев в зонах, примыкающих к днищам, выполняют различными по соображениям технологии формирования днищ. При этом при расчете толщины цилиндрической оболочки не учитывается различная нагруженность кольцевых и спиральных слоев в зонах, примыкающих к днищам. Это приводит к утяжелению конструкции.In the case of creating a pressure cylinder with pole holes of different diameters, the winding angles of the reinforcing fibers of the spiral layers in the zones adjacent to the bottoms are different for reasons of formation of the bottoms. In this case, when calculating the thickness of the cylindrical shell, the different loading of the annular and spiral layers in the zones adjacent to the bottoms is not taken into account. This leads to a heavier structure.

Задачей предлагаемого технического решения является снижение веса и стоимости материала баллона давления с полюсными отверстиями разного диаметра за счет учета особенности нагруженности концевых зон его цилиндрической оболочки и обеспечение равнопрочности конструкции.The objective of the proposed technical solution is to reduce the weight and cost of the material of the pressure cylinder with pole holes of different diameters by taking into account the peculiarities of the loading of the end zones of its cylindrical shell and ensuring equal structural strength.

Указанная задача решена благодаря тому, что в баллоне давления, содержащем цилиндрическую оболочку, выполненную из спиральных и кольцевых слоев волокнистого композиционного материала, и образованные спиральными слоями днища с фланцами, установленными в полюсных отверстиях, причем толщина цилиндрической оболочки по ее длине переменна, толщина цилиндрической оболочки уменьшается по ее длине в направлении днища с большим полюсным отверстием за счет уменьшения толщины кольцевых слоев.This problem is solved due to the fact that in the pressure cylinder containing a cylindrical shell made of spiral and annular layers of fibrous composite material and formed by spiral layers of the bottom with flanges installed in the pole holes, the thickness of the cylindrical shell along its length is variable, the thickness of the cylindrical shell decreases along its length in the direction of the bottom with a large pole hole by reducing the thickness of the annular layers.

Толщины кольцевых слоев со стороны меньшего и большего полюсных отверстий выполнены в соответствии с соотношением:The thickness of the annular layers from the side of the smaller and larger pole holes is made in accordance with the ratio:

Figure 00000002
Figure 00000002

где h1 - толщина кольцевых слоев со стороны меньшего полюсного отверстия;where h 1 is the thickness of the annular layers from the side of the smaller pole hole;

h2 - толщина кольцевых слоев со стороны большего полюсного отверстия;h 2 - the thickness of the annular layers from the side of the larger pole hole;

Figure 00000003
Figure 00000003

где α1 - угол намотки спиральных слоев со стороны меньшего полюсного отверстия;where α 1 is the angle of winding of the spiral layers from the side of the smaller pole hole;

R1 - радиус меньшего полюсного отверстия;R 1 is the radius of the smaller pole hole;

Rц - радиус цилиндрической оболочки;R C is the radius of the cylindrical shell;

Figure 00000004
Figure 00000004

где α2 - угол намотки спиральных слоев со стороны большего полюсного отверстия;where α 2 is the angle of winding of the spiral layers from the side of the larger pole hole;

R2 - радиус большего полюсного отверстия.R 2 is the radius of the larger pole hole.

Под кольцевыми и спиральными слоями следует понимать слои с соответствующим расположением армирующих волокон композиционного материала при намотке. Под толщиной кольцевых или спиральных слоев следует понимать суммарную толщину слоев с соответствующим расположением волокон в толщине оболочки. При этом очередность расположения слоев с кольцевым и спиральным расположением армирующих волокон может быть различной. Толщина спиральных слоев не изменяется по длине цилиндрической оболочки. Изменение угла намотки спиральных слоев по длине оболочки и изменение толщины кольцевых слоев по длине оболочки выполнены равномерными.Ring and spiral layers should be understood as layers with a corresponding arrangement of the reinforcing fibers of the composite material during winding. The thickness of the annular or spiral layers should be understood as the total thickness of the layers with the corresponding arrangement of fibers in the thickness of the shell. Moreover, the sequence of arrangement of layers with an annular and spiral arrangement of reinforcing fibers can be different. The thickness of the spiral layers does not change along the length of the cylindrical shell. The change in the angle of winding of the spiral layers along the length of the shell and the change in the thickness of the annular layers along the length of the shell are uniform.

Наличие одного из полюсных отверстий большего радиуса и выполнение угла спиральной намотки по длине цилиндрической оболочки увеличивающимся в направлении этого отверстия приводят к тому, что эти спиральные слои частично воспринимают и радиальную нагрузку. В связи с этим для обеспечения выравнивания нагруженности цилиндрической оболочки по ее длине толщина ее кольцевых слоев выполнена уменьшающейся в направлении днища с большим фланцем в сравнении с расчетной толщиной, полученной без учета разного радиуса полюсных отверстий. Этим достигается снижение массы баллона давления при обеспечении равнопрочности конструкции.The presence of one of the pole holes of a larger radius and the execution of the spiral winding angle along the length of the cylindrical shell increasing in the direction of this hole lead to the fact that these spiral layers partially absorb the radial load. In this regard, to ensure alignment of the loading of the cylindrical shell along its length, the thickness of its annular layers is made decreasing in the direction of the bottom with a large flange in comparison with the design thickness obtained without taking into account different radius of the pole holes. This achieves a decrease in the mass of the pressure cylinder while ensuring equal structural strength.

Приведенные выше соотношения толщин кольцевых слоев со стороны меньшего и со стороны большего отверстий фланцев в днищах баллона давления получены расчетным путем с учетом условия равнопрочности конструкции при соответствующем соотношении толщин кольцевых и спиральных слоев, образующих стенку цилиндрической оболочки.The above ratios of the thicknesses of the annular layers from the side of the smaller and from the side of the larger holes of the flanges in the bottoms of the pressure cylinder are calculated by taking into account the condition of equal strength design with the corresponding ratio of the thicknesses of the annular and spiral layers forming the wall of the cylindrical shell.

Баллон давления изображен на чертежах:The pressure cylinder is shown in the drawings:

на фиг.1 - общий вид баллона давления;figure 1 - General view of the pressure tank;

на фиг.2 - условная схема толщин спирального и кольцевого слоев по длине цилиндрической оболочки;figure 2 is a schematic diagram of the thicknesses of the spiral and annular layers along the length of the cylindrical shell;

на фиг.3 - место А фиг.1.figure 3 - place a of figure 1.

Баллон давления с полюсными отверстиями разного размера содержит цилиндрическую силовую оболочку 1 с радиусом Rц, днище 2 с полюсным отверстием с радиусом R1 и днище 3 с полюсным отверстием R2, в которых установлены фланцы 4 и 5. Оболочка 1 и днища 2, 3 выполнены как одно целое методом намотки: оболочка 1 выполнена из спиральных и кольцевых слоев волокнистого композиционного материала, а днища 2, 3 образованы спиральными слоями композиционного материала. Угол намотки спиральных слоев (фиг.1) увеличивается от α1 со стороны днища 2 с меньшим полюсным отверстием до α2 со стороны днища с большим полюсным отверстием. Толщина Н цилиндрической оболочки 1 (фиг.2) складывается из суммарной толщины hс спиральных слоев и суммарной толщины кольцевых слоев, уменьшающейся по длине цилиндрической оболочки 1 в направлении днища 3 с большим полюсным отверстием от h1 до h2.The pressure cylinder with pole openings of different sizes contains a cylindrical power shell 1 with a radius R c , a bottom 2 with a pole bore with a radius R 1 and a bottom 3 with a pole bore R 2 in which flanges 4 and 5 are installed. Shell 1 and bottoms 2, 3 made as a whole by the method of winding: the shell 1 is made of spiral and annular layers of fibrous composite material, and the bottoms 2, 3 are formed by spiral layers of the composite material. The winding angle of the spiral layers (Fig. 1) increases from α 1 from the bottom 2 with a smaller pole hole to α 2 from the bottom with a large pole hole. The thickness H of the cylindrical shell 1 (figure 2) is the sum of the total thickness h from the spiral layers and the total thickness of the annular layers, decreasing along the length of the cylindrical shell 1 in the direction of the bottom 3 with a large pole hole from h 1 to h 2 .

В качестве композиционного материала для баллона давления могут быть использованы любые из числа известных армирующих материалов: стеклянные, базальтовые, углеродные, органические и другие волокна.As a composite material for a pressure balloon, any of the known reinforcing materials can be used: glass, basalt, carbon, organic and other fibers.

Пример.Example.

Баллон давления из стеклопластика.Fiberglass pressure tank.

Длина баллона: 3500 ммCylinder length: 3500 mm

Радиус баллона: Rц=450 мм.The radius of the cylinder: R C = 450 mm

Радиус полюсного отверстия R1=175 мм.The radius of the pole hole R 1 = 175 mm.

Радиус полюсного отверстия R2=275 мм.The radius of the pole hole is R 2 = 275 mm.

Figure 00000005
Figure 00000005

Поскольку баллон разработан для возможного использования на вертолете с газовой топливной системой, указанная экономия веса является существенной.Since the cylinder is designed for possible use in a helicopter with a gas fuel system, the indicated weight savings are significant.

Claims (1)

Баллон давления, содержащий цилиндрическую оболочку, выполненную из спиральных и кольцевых слоев волокнистого композиционного материала, и образованные спиральными слоями днища с фланцами, установленными в полюсных отверстиях, причем толщина цилиндрической оболочки по ее длине переменна, отличающийся тем, что толщина цилиндрической оболочки равномерно уменьшается по ее длине в направлении днища с большим полюсным отверстием за счет уменьшения толщины кольцевых слоев.A pressure cylinder containing a cylindrical shell made of spiral and annular layers of fibrous composite material and formed by spiral layers of the bottom with flanges installed in the pole holes, the thickness of the cylindrical shell along its length being variable, characterized in that the thickness of the cylindrical shell uniformly decreases along its length in the direction of the bottom with a large pole hole by reducing the thickness of the annular layers.
RU2002123394/06A 2002-09-03 2002-09-03 Pressure vessel RU2244868C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002123394/06A RU2244868C2 (en) 2002-09-03 2002-09-03 Pressure vessel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002123394/06A RU2244868C2 (en) 2002-09-03 2002-09-03 Pressure vessel

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2002123394A RU2002123394A (en) 2004-04-10
RU2244868C2 true RU2244868C2 (en) 2005-01-20

Family

ID=34978394

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002123394/06A RU2244868C2 (en) 2002-09-03 2002-09-03 Pressure vessel

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2244868C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010024708A1 (en) * 2008-08-27 2010-03-04 Lukyanets Sergei Vladimirovich High-pressure cylinder

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ОБРАЗЦОВ И.Ф. и др. Оптимальное армирование оболочек вращения из композиционных материалов, Москва, Машиностроение, 1977, с.61-62. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010024708A1 (en) * 2008-08-27 2010-03-04 Lukyanets Sergei Vladimirovich High-pressure cylinder

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9879825B2 (en) High-pressure tank and manufacturing method of high-pressure tank
US5383566A (en) Dual-chamber composite pressure vessel and method of fabrication thereof
US5499739A (en) Thermoplastic liner for and method of overwrapping high pressure vessels
US8550286B2 (en) High-pressure container
US5653358A (en) Multilayer composite pressure vessel with a fitting incorporated in a stem portion thereof
AU662989B2 (en) Vessel for storing fluid under pressure and able to undergo rupture without cracking open
CN112344199B (en) Composite pressure vessel with internal load support
KR101846733B1 (en) Pressure vessel using fiber-reinforced composite and method manufacturing thereof
JPH0942595A (en) Pressure container
US4552281A (en) Glass fiber reinforced resin tank with particular joint structure
RU2244868C2 (en) Pressure vessel
US5042751A (en) Pressure vessel with a non-circular axial cross-section
KR20180111728A (en) High pressure tank
NO157926B (en) DEVICE FOR FITTING RINGS TO A ROTATION BODY.
WO2012144929A1 (en) High-pressure vessel made of composite materials
US3884512A (en) Deep-well drilling arrangement
RU2141073C1 (en) High pressure vessel
EP2788651A1 (en) Optimised vessel
CN1238655C (en) Orthogonal wound composite high pressure gas cylinder
RU3578U1 (en) COMPOSITE COMPRESSED GAS STORAGE CYLINDER
RU2393376C2 (en) High pressure vessel
RU8774U1 (en) COMBINED COMPRESSED GAS STORAGE CYLINDER
JP2003287193A (en) Pressure vessel
CN114151716B (en) High pressure vessel
RU2026194C1 (en) Vessel of composite material

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner