RU2526999C1 - Оболочка из композиционных материалов для высокого внутреннего давления - Google Patents
Оболочка из композиционных материалов для высокого внутреннего давления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2526999C1 RU2526999C1 RU2013135873/06A RU2013135873A RU2526999C1 RU 2526999 C1 RU2526999 C1 RU 2526999C1 RU 2013135873/06 A RU2013135873/06 A RU 2013135873/06A RU 2013135873 A RU2013135873 A RU 2013135873A RU 2526999 C1 RU2526999 C1 RU 2526999C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cylindrical part
- layers
- shell
- annular
- spiral
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к замкнутым оболочкам высокого давления. В оболочке из композиционных материалов для высокого внутреннего давления, содержащей цилиндрическую часть 1 и выпуклые днища, образованной комбинацией слоев кольцевых 4, на цилиндрической части, и соответственно перекрещивающихся спиральных лент 5, ориентированных в окружном и спиральном направлениях, из непрерывных однонаправленных нитей, скрепленных полимерным связующим, с фланцами, установленными по полюсным отверстиям днищ. На днище, в зоне сопряжения с цилиндрической частью, расположены распределенные между спиральными слоями дополнительные кольцевые слои 11 переменной ширины, уменьшающейся от внутреннего к внешнему, образующие внешнюю единую ступенчато-коническую поверхность. Их общая кольцевая погонная жесткость Едhд не превышает соответствующей жесткости кольцевых слоев цилиндрической части Ецhц, где Ед, Ец и hд, hц - приведенные модули упругости материалов кольцевых слоев и их суммарные толщины на днище и цилиндрической части соответственно, а осевая протяженность не превышает 0,07r, где r - радиус цилиндрической части оболочки. Изобретение направлено на создание оболочки с повышенными эксплуатационными и экономическими характеристиками. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к замкнутым оболочкам высокого давления, и может быть использовано в конструкциях систем жизнеобеспечения, в авиационной, ракетной и космической технике, в химической и газовой промышленности и т.д.
Замкнутые оболочки (баллоны), работающие при действии внутреннего давления, все чаще изготавливают из композиционных материалов, преимущественно намоткой однонаправленной ленты. При этом спиральные ленты охватывают цилиндрическую часть и днища, а кольцевые располагаются только на цилиндрической части, восполняя необходимую кольцевую прочность.
Известна оболочка для внутреннего давления из композиционных материалов, образованная намоткой спиральных и кольцевых слоев из однонаправленной нити. [Образцов И.Ф., Васильев В.В., Бунаков В.А. Оптимальное армирование оболочек вращения из композиционных материалов. - М.: Машиностроение, 1977. - 143 с.]
Известна оболочка для внутреннего давления из композиционных материалов, образованная намоткой спиральных и кольцевых слоев из однонаправленной нити. [Фахрутдинов И.Х., Котельников А.В. Конструкция и проектирование ракетных двигателей твердого топлива: Учебник для машиностроительных вузов. - М.: Машиностроение, 1987. - 328 с.: ил.]
Известна оболочка (корпус для высокого давления) из композиционных материалов, состоящая из цилиндрической части и выпуклых днищ, образованная комбинацией слоев соответственно перекрещивающихся спиральных и кольцевых лент, ориентированных в спиральном и окружном направлениях, в которой днища выполнены укладкой спиральной армирующей ленты по линиям постоянного отклонения от геодезических (RU 2319061 C1 МНК F17C 1/06 14.08.2006).
Недостатком всех приведенных конструкций является наличие зоны ступенчатого изменения кольцевой жесткости на границе перехода от цилиндрической части к днищу, что приводит к изгибу и моментному деформированию и, соответственно, к всплеску напряжений и перемещениям днищ, отличным от теоретических. Этот эффект, незначительный для тонкостенных оболочек, становится все более ощутимым при увеличении толщины оболочки, что связано, в основном, с увеличением действующего внутреннего давления.
Оболочка из композиционных материалов по патенту RU №2319061 от 14.08.2006 г. является наиболее близкой к заявляемой по технической сущности и достигаемому результату и выбрана в качестве ближайшего аналога (прототипа).
Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание конструкции оболочки из композиционных материалов с повышенными эксплуатационными и экономическими характеристиками.
Технический результат, который может быть получен при использовании изобретения, заключается в получении оболочки с практически постоянными напряжениями по образующей дна, включая зону сопряжения с цилиндром.
Техническая задача решается, а технический результат достигается тем, что в оболочке из композиционных материалов для высокого внутреннего давления, содержащей цилиндрическую часть и выпуклые днища, образованной комбинацией слоев кольцевых, на цилиндрической части, и соответственно перекрещивающихся спиральных лент, ориентированных в окружном и спиральном направлениях, из непрерывных однонаправленных нитей, скрепленных полимерным связующим, с фланцами, установленными по полюсным отверстиям днищ, облицованной изнутри защитным покрытием, согласно изобретению на днище, в зоне сопряжения с цилиндрической частью, расположены распределенные между спиральными слоями дополнительные кольцевые слои переменной ширины, уменьшающейся от внутреннего к внешнему, образующие внешнюю единую ступенчато-коническую поверхность, при этом их общая кольцевая погонная жесткость Eдhд не превышает соответствующей жесткости кольцевых слоев цилиндрической части Eцhц, где Ед, Ец и hд, hц - приведенные модули упругости материалов кольцевых слоев и их суммарные толщины на днище и цилиндрической части соответственно, а осевая протяженность не превышает 0,07r, где r - радиус цилиндрической части оболочки, причем в частных случаях выполнения изобретения дополнительные кольцевые слои на днище выполнены на основе материалов спиральных слоев, дополнительные кольцевые слои на днище являются продолжением кольцевых слоев цилиндрической части.
Отличительными от прототипа признаками заявленной оболочки являются следующие:
а) признаки, обеспечивающие получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны:
- на днище, в зоне сопряжения с цилиндрической частью, расположены распределенные между спиральными слоями дополнительные кольцевые слои переменной ширины, уменьшающейся от внутреннего к внешнему;
- образующие внешнюю единую ступенчато-коническую поверхность;
- при этом их общая кольцевая погонная жесткость Eдhд не превышает соответствующей жесткости кольцевых слоев цилиндрической части Eцhц, где Eд, Eц и hд, hц - приведенные модули упругости материалов кольцевых слоев и их суммарные толщины на днище и цилиндрической части соответственно;
- а осевая протяженность не превышает 0,07r, где r - радиус цилиндрической части оболочки.
б) признаки, характеризующие изобретение в частных случаях:
- дополнительные кольцевые слои на днище выполнены на основе материалов спиральных слоев;
- дополнительные кольцевые слои на днище являются продолжением кольцевых слоев цилиндрической части.
Указанные отличительные признаки, каждый в отдельности и все вместе, направлены на достижение заявленного результата и являются существенными. В предшествующем уровне техники представленная в формуле изобретения совокупность известных и отличительных признаков не известна и, следовательно, изобретение соответствует критерию «новизна».
Оболочка, в отличие от оболочки по прототипу, за счет дополнительных кольцевых слоев имеет плавное изменение жесткости и соответственно плавное изменение напряжений, плавное изменение толщины по ширине дает возможность воспроизведения необходимой зависимости изменения жесткости, а следовательно, и распределения напряжений, общая погонная жесткость дополнительных слоев не превышает соответствующие жесткости кольцевых слоев цилиндрической части, что исключает возможность возникновения ступенчатого увеличения жесткости с соответствующими обратными эффектами, осевая протяженность дополнительных кольцевых слоев не превышает 0,07r, что определяет «переходную» зону между цилиндрической частью и днищем.
Использование в дополнительных слоях материала с упругими характеристиками, отличающимися от упругих характеристик материала основных слоев, при сохранении ступенчато-конической поверхности, сказывается на изгибной меридиональной жесткости и, соответственно, получаемых изгибных напряжениях.
Изменяя толщину, ширину, используемый материал дополнительных кольцевых слов (выбираемый по параметру «жесткость/цена»), можно получать различные распределения напряжений и характер деформирования дна и, соответственно, получать наиболее эффективную конструкцию в энергетическом, эксплуатационном и экономическом плане.
Изобретение поясняется описанием конкретного, но не ограничивающего его, примера реализации и прилагаемыми чертежами.
На фиг.1 представлена заявленная оболочка, на фиг.2 - расположение дополнительных кольцевых слоев на днище.
Оболочка из композиционных материалов для высокого внутреннего давления, состоящая из цилиндрической части 1 и выпуклых днищ 2 и 3, образованная комбинацией слоев кольцевых 4, на цилиндрической части, и соответственно перекрещивающихся спиральных 5, ориентированных в окружном и спиральном направлениях, из непрерывных однонаправленных нитей 6 и 7, скрепленных полимерным связующим, с фланцами 8 и 9, установленными по полюсным отверстиям днищ, облицованная изнутри защитным покрытием 10. На днище, в зоне сопряжения с цилиндрической частью, расположены распределенные между спиральными слоями дополнительные кольцевые слои 11, предельная зона расположения которых ограничена осевой длиной 0,07r - сечение 12. В частном случае исполнения дополнительные кольцевые слои могут быть выполнены как продолжение кольцевых слоев на цилиндрической части.
Экспериментальная проверка подтвердила высокую прочность и надежность предложенной конструкции.
Claims (3)
1. Оболочка из композиционных материалов для высокого внутреннего давления, содержащая цилиндрическую часть и выпуклые днища, образованная комбинацией слоев кольцевых, на цилиндрической части, и соответственно перекрещивающихся спиральных лент, ориентированных в окружном и спиральном направлениях, из непрерывных однонаправленных нитей, скрепленных полимерным связующим, с фланцами, установленными по полюсным отверстиям днищ, облицованная изнутри защитным покрытием, отличающаяся тем, что на днище, в зоне сопряжения с цилиндрической частью, расположены распределенные между спиральными слоями дополнительные кольцевые слои переменной ширины, уменьшающейся от внутреннего к внешнему, образующие внешнюю единую ступенчато-коническую поверхность, при этом их общая кольцевая погонная жесткость Eдhд не превышает соответствующей жесткости кольцевых слоев цилиндрической части Ецhц, где Eд, Eц и hд, hц - приведенные модули упругости материалов кольцевых слоев и их суммарные толщины на днище и цилиндрической части соответственно, а осевая протяженность не превышает 0,07r, где r - радиус цилиндрической части оболочки.
2. Оболочка по п.1, отличающаяся тем, что дополнительные кольцевые слои на днище выполнены на основе материалов спиральных слоев.
3. Оболочка по п.1, отличающаяся тем, что дополнительные кольцевые слои на днище являются продолжением кольцевых слоев цилиндрической части.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013135873/06A RU2526999C1 (ru) | 2013-07-30 | 2013-07-30 | Оболочка из композиционных материалов для высокого внутреннего давления |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013135873/06A RU2526999C1 (ru) | 2013-07-30 | 2013-07-30 | Оболочка из композиционных материалов для высокого внутреннего давления |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2526999C1 true RU2526999C1 (ru) | 2014-08-27 |
Family
ID=51456330
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013135873/06A RU2526999C1 (ru) | 2013-07-30 | 2013-07-30 | Оболочка из композиционных материалов для высокого внутреннего давления |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2526999C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2708751C1 (ru) * | 2018-08-09 | 2019-12-11 | Тойота Дзидося Кабусики Кайся | Резервуар высокого давления и способ его производства |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2118745C1 (ru) * | 1997-01-23 | 1998-09-10 | Закрытое акционерное общество Научно-производственный концерн "Алтай" | Комбинированный баллон высокого давления |
RU2205329C1 (ru) * | 2001-09-13 | 2003-05-27 | Открытое акционерное общество "Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения" | Армированная оболочка для высокого внутреннего давления из слоистого композиционного материала |
RU2319061C1 (ru) * | 2006-08-14 | 2008-03-10 | Открытое акционерное общество Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения | Корпус для высокого давления из композиционных материалов |
-
2013
- 2013-07-30 RU RU2013135873/06A patent/RU2526999C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2118745C1 (ru) * | 1997-01-23 | 1998-09-10 | Закрытое акционерное общество Научно-производственный концерн "Алтай" | Комбинированный баллон высокого давления |
RU2205329C1 (ru) * | 2001-09-13 | 2003-05-27 | Открытое акционерное общество "Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения" | Армированная оболочка для высокого внутреннего давления из слоистого композиционного материала |
RU2319061C1 (ru) * | 2006-08-14 | 2008-03-10 | Открытое акционерное общество Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения | Корпус для высокого давления из композиционных материалов |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2708751C1 (ru) * | 2018-08-09 | 2019-12-11 | Тойота Дзидося Кабусики Кайся | Резервуар высокого давления и способ его производства |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9840048B2 (en) | Manufacturing method for high-pressure tank, and high-pressure tank | |
RU2630095C2 (ru) | Периферийные элементы жесткости для композитных корпусов вентиляторов | |
RU2014149547A (ru) | Композитный кольцевой кожух компрессора для турбомашины | |
US10619767B2 (en) | Tubular pipe with a composite holding strip | |
RU2526999C1 (ru) | Оболочка из композиционных материалов для высокого внутреннего давления | |
KR20180017377A (ko) | 고압 용기 | |
EP3075524B1 (en) | Pressure bulkhead and method for producing a pressure bulkhead | |
CN108869737B (zh) | 一种高压罐及其制造方法 | |
CN109719966B (zh) | 罐的制造方法及罐 | |
KR101987595B1 (ko) | 고압 용기 | |
RU2514980C1 (ru) | Армированная оболочка для внутреннего давления из слоистого композиционного материала | |
US10428681B2 (en) | Containment casing | |
RU2319061C1 (ru) | Корпус для высокого давления из композиционных материалов | |
JP7092058B2 (ja) | 高圧タンクおよびその製造方法 | |
NO157926B (no) | Anordning for feste av ringer til et rotasjonslegeme. | |
RU2533594C1 (ru) | Корпус ракетного двигателя твердого топлива из композиционных материалов | |
RU2599876C1 (ru) | Силовая оболочка из слоистого композиционного материала | |
CN103470755B (zh) | 活塞缸及活塞缸的制作方法 | |
RU2358187C2 (ru) | Композиционный баллон высокого давления | |
RU2006105063A (ru) | Композитная размеростабильная платформа | |
RU2684699C1 (ru) | Сетчатая оболочка из композиционных материалов | |
US10968587B2 (en) | Pneumatic fender | |
US3295558A (en) | Filament wound structure | |
US3230981A (en) | Filament wound structure and method of making same | |
RU2009147346A (ru) | Труба-оболочка из композиционного материала |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180731 |