RU2631957C1 - Method of manufacture of high-pressure metal-plastic ballon for space ship - Google Patents
Method of manufacture of high-pressure metal-plastic ballon for space ship Download PDFInfo
- Publication number
- RU2631957C1 RU2631957C1 RU2016142216A RU2016142216A RU2631957C1 RU 2631957 C1 RU2631957 C1 RU 2631957C1 RU 2016142216 A RU2016142216 A RU 2016142216A RU 2016142216 A RU2016142216 A RU 2016142216A RU 2631957 C1 RU2631957 C1 RU 2631957C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- spacecraft
- container
- tape
- manufacture
- reinforcing
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J12/00—Pressure vessels in general
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C1/00—Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge
- F17C1/02—Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge involving reinforcing arrangements
- F17C1/04—Protecting sheathings
- F17C1/06—Protecting sheathings built-up from wound-on bands or filamentary material, e.g. wires
Landscapes
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к общему машиностроению и может быть использовано при производстве облегченных сосудов высокого давления с применением композиционных материалов, предназначенных для хранения и расходования рабочего тела в газообразном или сжиженном состоянии на космических аппаратах (КА), самолетах.The invention relates to general engineering and can be used in the manufacture of lightweight pressure vessels using composite materials designed for storage and expenditure of the working fluid in a gaseous or liquefied state on spacecraft (SC), aircraft.
Известен способ изготовления композитного баллона высокого давления (патент РФ на изобретение №2205330), при котором предварительно из металла изготавливают внутреннюю тонкостенную герметизирующую оболочку и затем осуществляют намотку на эту вращающуюся оболочку волокон армирующего материала, пропитанных связующим, с последующей полимеризацией композитного материала в термокамере. При этом намотку волокон армирующего материала на вращающуюся внутреннюю оболочку производят одновременно тремя лентами волокон армирующего материала, пропущенными через три головки лентораскладчика, совершающими вдоль вращающейся оболочки возвратно-поступательные перемещения с различными скоростями перемещения относительно образующей оболочки.A known method of manufacturing a composite high-pressure balloon (RF patent for the invention No. 2205330), in which the inner thin-walled sealing shell is preliminarily made of metal and then fibers of the reinforcing material impregnated with a binder are wound onto this rotating shell, followed by polymerization of the composite material in a heat chamber. In this case, the windings of the fibers of the reinforcing material on the rotating inner shell are produced simultaneously by three ribbons of fibers of the reinforcing material, passed through three heads of the conveyor, making reciprocating movements along the rotating shell with different speeds of movement relative to the generatrix of the shell.
Известен способ изготовления баллона высокого давления (патент РФ на изобретение №2426024), включающий изготовление внутренней герметичной оболочки и формирование внешней композитной оболочки из силового материала и связующего, охватывающей, по крайней мере, часть внутренней герметичной оболочки. При этом формирование внешней силовой оболочки осуществляют укладкой на внутреннюю герметичную оболочку по крайней мере одного слоя силового материала и последующую пропитку уложенного слоя связующим.A known method of manufacturing a high-pressure cylinder (RF patent for the invention No. 2426024), including the manufacture of an internal airtight shell and the formation of an external composite shell of a power material and a binder, covering at least part of the internal airtight shell. In this case, the formation of the external power shell is carried out by laying on the inner sealed shell of at least one layer of power material and the subsequent impregnation of the laid layer with a binder.
По известным способам изготовления баллонов высокого давления при установке или креплении баллонов к конструкции, например технологической оснастки, или космического аппарата для исключения их разрушения под действием ударных и вибрационных нагрузок при транспортировке и выведении космического аппарата на орбиту с помощью ракеты-носителя, необходимо, чтобы стенки баллона были выполнены достаточно прочными, с оптимальными утолщениями в различных местах. Это приводит к значительному увеличению массы баллонов, сложности их изготовления и, как следствие этого, к снижению надежности баллона.According to known methods of manufacturing high-pressure cylinders when installing or securing the cylinders to a structure, for example, technological equipment, or a spacecraft to prevent their destruction under the influence of shock and vibration loads during transportation and launch of the spacecraft into orbit by means of a launch vehicle, it is necessary that the walls the cylinders were made strong enough with optimal thickenings in various places. This leads to a significant increase in the mass of the cylinders, the complexity of their manufacture and, as a consequence of this, to a decrease in the reliability of the cylinder.
Известен также «Способ изготовления металлопластикового баллона высокого давления» (патент РФ на изобретение №2310120), заключающийся в следующем:Also known is the "Method of manufacturing a metal-plastic high-pressure cylinder" (RF patent for the invention No. 2310120), which consists in the following:
1. Металлический лейнер баллона, имеющий цилиндрическую часть и днища, изготавливают в виде цельного кокона. Цилиндрическую часть лейнера формируют до заданных размеров методом холодной ротационной вытяжки с обеспечением в зонах перехода к днищам с обеих сторон утолщений, после чего металлический лейнер подвергают термической обработке для обеспечения требуемых механических свойств во всех его сечениях, затем наружную поверхность цилиндрической части лейнера покрывают антикоррозионным покрытием, на цилиндрической поверхности лейнера с антикоррозионным покрытием создают упрочняющую армирующую оболочку из композиционного материала методом мокрой кольцевой намотки нитей армирующего материала, сформированных в ленту и пропитанных связующим, причем намотку ленты на цилиндрическую часть лейнера осуществляют с натяжением и перекрытием каждого витка ленты.1. A metal cylinder liner having a cylindrical part and bottoms is made in the form of a single cocoon. The cylindrical part of the liner is formed to a predetermined size by the method of cold rotational drawing, providing in the transition zones to the bottoms on both sides of the thickenings, after which the metal liner is subjected to heat treatment to ensure the required mechanical properties in all its sections, then the outer surface of the cylindrical part of the liner is coated with an anti-corrosion coating, on the cylindrical surface of the liner with a corrosion-resistant coating create a reinforcing reinforcing shell of composite material a house of wet annular winding of threads of reinforcing material formed into a tape and impregnated with a binder, and the tape is wound on the cylindrical part of the liner with tension and overlap of each turn of the tape.
2. Усилие натяжения ленты при мокрой кольцевой намотке армирующего материала на цилиндрическую часть лейнера составляет 5÷15% от разрывной прочности ленты.2. The tension force of the tape with wet ring winding of the reinforcing material on the cylindrical part of the liner is 5 ÷ 15% of the tensile strength of the tape.
3. Намотку ленты на цилиндрическую поверхность лейнера осуществляют под углом, равным ±(2÷10)°, между направлением движения ленты и нормалью к продольной оси баллона.3. Winding the tape on the cylindrical surface of the liner is carried out at an angle equal to ± (2 ÷ 10) °, between the direction of movement of the tape and the normal to the longitudinal axis of the container.
4. При намотке обеспечивают перекрытие ленты на величину, равную 1÷10% от ширины ленты.4. When winding, overlap the tape by an amount equal to 1 ÷ 10% of the width of the tape.
5. Намотку упрочняющей армирующей оболочки осуществляют послойно.5. Winding the reinforcing reinforcing shell is carried out in layers.
6. После сушки и полимеризации упрочняющей армирующей оболочки из композиционного материала баллон подвергают автофреттажу для обеспечения сжимающих напряжений в цилиндрической части лейнера, при этом давление автофреттажа равно 1,5÷2,0 от рабочего давления газа в баллоне.6. After drying and polymerization of the reinforcing reinforcing shell made of composite material, the cylinder is subjected to autofretting to ensure compressive stresses in the cylindrical part of the liner, while the autofretting pressure is 1.5 ÷ 2.0 of the working gas pressure in the cylinder.
7. На внутреннюю поверхность баллона наносят защитное покрытие.7. A protective coating is applied to the inner surface of the cylinder.
8. На наружную поверхность металлопластикового баллона наносят защитное покрытие.8. A protective coating is applied to the outer surface of the metal-plastic container.
Недостаток указанного аналога заключается в том, что его лейнер изготавливают с различными толщинами стенок. Изготовление лейнера в указанном аналоге с различными оптимальными переходами от одних толщин стенки к другим с целью обеспечения его прочности при воздействии ударных и вибрационных нагрузок при транспортировке баллона в составе КА и на участке выведения его на рабочую орбиту ракетой-носителем, сложно, а значит и ненадежно. Кроме того, жесткое крепление баллона к КА уступает по надежности эластичному креплению на винтах и тяжелее.The disadvantage of this analogue is that its liner is made with different wall thicknesses. The manufacture of a liner in the indicated analogue with various optimal transitions from one wall thickness to another in order to ensure its strength under the influence of shock and vibration loads during transportation of the balloon as part of the spacecraft and at the site of its launch into a working orbit by a launch vehicle is difficult, and therefore unreliable . In addition, the rigid attachment of the balloon to the spacecraft is inferior in terms of reliability to the elastic attachment on screws and is heavier.
В качестве прототипа выбран «Способ изготовления металлопластикового баллона высокого давления» (RU 2551442), включающий: изготовление металлического лейнера, имеющего нижнее и верхнее днища; термическую обработку металлического лейнера; нанесение антикоррозионного покрытия на внешнюю поверхность металлического лейнера; изготовление внешней упрочняющей армирующей оболочки из ленточного композиционного материала методом мокрой кольцевой намотки нитей армирующего материала, сформированных в ленту и пропитанных связующим, причем намотка ленты осуществляется с натяжением; операцию сушки и полимеризации упрочняющей армирующей оболочки; операцию автофреттажа. При этом лейнер изготавливают в виде эллипсоида, образованного соединением двух днищ между собой, стенки лейнера выполняют одинаковой толщины; внешнюю упрочняющую армирующую оболочку выполняют по всей наружной поверхности лейнера с элементами крепления конструкции металлопластикового баллона, которые выполнены одной и той же лентой в процессе намотки армирующей оболочки лейнера, при этом ленты образуют петли посредством намотки на жесткое технологическое разборное съемное кольцо, которое предварительно неподвижно устанавливают относительно баллона в плоскости соединения днищ с последующим удалением после создания элементов крепления; петли, равномерно размещенные снаружи по периметру соединения днищ, скрепляют попарно при помощи пластин в одной точке с равномерным натяжением, при этом все пластины находятся на равноудаленном от баллона расстоянии и выполнены с отверстием.As a prototype, a “Method for the manufacture of a metal-plastic high-pressure cylinder” (RU 2551442) was selected, including: the manufacture of a metal liner having lower and upper bottoms; heat treatment of a metal liner; applying a corrosion-resistant coating to the outer surface of the metal liner; the manufacture of an external reinforcing reinforcing shell from a tape composite material by the method of wet ring winding of threads of reinforcing material formed into a tape and impregnated with a binder, and the tape is wound with tension; the drying and polymerization of the reinforcing reinforcing shell; autofretting operation. In this case, the liner is made in the form of an ellipsoid formed by the connection of two bottoms with each other, the walls of the liner perform the same thickness; an external reinforcing reinforcing shell is performed over the entire outer surface of the liner with fastening elements of the metal-plastic container structure, which are made with the same tape during winding of the liner reinforcing shell, while the tape form loops by winding on a rigid technological collapsible removable ring, which is previously fixed relative to a cylinder in the plane of connection of the bottoms, followed by removal after the creation of fasteners; hinges uniformly placed outside the perimeter of the bottom connection are fastened in pairs with the help of plates at the same point with uniform tension, while all plates are equally spaced from the cylinder and are made with a hole.
Недостатки указанного способа-прототипа заключаются в том, что устройство, изготовленное по нему, не обладает достаточной надежностью из-за того, что в нем каждый узел крепления не обеспечивает равномерного натяжения каждой ленты пары петель, соединенных в одной точке посредством пластины, так как одной точкой натяжения пластины невозможно обеспечить равномерное натяжение четырех лент каждого узла крепления с равномерными их усилиями (для равномерного натяжения четырех лент, закрепленных своими концами на противоположных цельных деталях необходимо иметь как минимум четыре регулировочные степени свободы, а не одну, как в прототипе). Неравномерные натяжения лент одного узла крепления, и тем более всех отдельных лент узлов крепления баллона приводит к неравномерным локальным нагрузкам (перегрузкам) как на отдельные ленты, так и на баллон при воздействии ударных и вибрационных нагрузок на КА с баллоном на участке выведения КА ракетой-носителем на рабочую орбиту, что снижает надежность устройства, вынуждает утолщать лейнер, ленточную намотку и тем самым утяжелять баллон и места крепления его на КА.The disadvantages of this prototype method are that the device manufactured by it does not have sufficient reliability due to the fact that each fastener in it does not provide uniform tension of each tape of a pair of loops connected at one point by a plate, since one it is impossible to ensure the uniform tension of the four tapes of each attachment point with their uniform forces (for uniform tension of the four tapes fixed at their opposite ends to opposite integral parts Lyakh must have at least four degrees of freedom of adjustment, rather than one as in the prototype). Uneven tension of the tapes of one attachment point, and even more so of all individual tapes of the attachment points of the cylinder, leads to uneven local loads (overloads) both on individual tapes and on the container under the influence of shock and vibration loads on the spacecraft with the balloon at the launch vehicle launch site into the working orbit, which reduces the reliability of the device, forcing to thicken the liner, tape winding and thereby make the balloon and its mounting points on the spacecraft heavier.
Задачами, на решение которых направлено заявленное изобретение, являются создание способа изготовления металлопластикового баллона высокого давления для КА, обеспечивающего повышение надежности баллона в процессе изготовления и эксплуатации, упрощение технологии изготовления с учетом отработки баллона вне КА, расширение возможностей применения предложенного способа для различных типов контейнеров КА (герметичных, негерметичных, цилиндрических или с прямоугольными гранями).The tasks to be solved by the claimed invention are aimed at creating a method for manufacturing a metal-plastic high-pressure cylinder for spacecraft, which increases the reliability of the cylinder during manufacturing and operation, simplifies manufacturing technology, taking into account cylinder development outside the spacecraft, and expands the possibilities of using the proposed method for various types of spacecraft containers (sealed, leaky, cylindrical or with rectangular faces).
Данные задачи решены за счет того, что:These tasks are solved due to the fact that:
1. Каждое резьбовое соединение изготавливают с болтом с головкой и гайкой с расположением их с наружной и внутренней сторон соответственно места крепления на космическом аппарате и пластины, причем место крепления на космическом аппарате изготавливают с радиальными отверстиями напротив отверстий пластин и с диаметром, большим диаметра болта с возможностью вращения его с заданным телесным углом; головку и гайку изготавливают с шайбами, причем гайку - с элементом законтривания ее относительно болта, например в виде штифта, а шайбы каждого болта изготавливают с одной их стороны со сферически-выпуклыми кольцевыми поверхностями, соответственно с наружных сторон места крепления на космическом аппарате и пластины, которые выполняют соответственно с ответными сопряженными поверхностями для упомянутых поверхностей шайб, а также с возможностями их взаимного скольжения относительно друг друга с заданными телесными углами; шайбы изготавливают из материалов, например из бронзы или фторопласта, которые образуют пары со сниженными коэффициентами трения с материалами, из которых изготавливают соответственно место крепления на космическом аппарате и пластины; крепление каждой пластины на технологическом разборном съемном кольце выполняют посредством крепежных болтов; в технологическом разборном съемном кольце напротив каждого отверстия пластины выполняют отверстия с диаметром, большим диаметра гайки с ее шайбой с возможностью удержания указанной гайки торцевым ключом.1. Each threaded connection is made with a bolt with a head and a nut with their location on the outer and inner sides, respectively, of the fastening place on the spacecraft and the plate, and the fastening place on the spacecraft is made with radial holes opposite the holes of the plates and with a diameter larger than the diameter of the bolt with the ability to rotate it with a given solid angle; the head and nut are made with washers, and the nut with its locking element relative to the bolt, for example, in the form of a pin, and the washers of each bolt are made on one side with spherically convex annular surfaces, respectively, on the outer sides of the attachment point on the spacecraft and the plate, which perform respectively with mating mating surfaces for said surfaces of the washers, as well as with the possibilities of their mutual sliding relative to each other with given solid angles; the washers are made of materials, for example, bronze or fluoroplastic, which form pairs with reduced friction coefficients with the materials from which the attachment point on the spacecraft and the plate are made, respectively; the fastening of each plate on a technological collapsible removable ring is performed by means of fixing bolts; in the technological collapsible removable ring opposite each hole of the plate, holes with a diameter larger than the diameter of the nut with its washer are made with the possibility of holding said nut with an allen key.
2. Место крепления на космическом аппарате выполняют в виде Г-образного шпангоута 8 внутри контейнера космического аппарата, который изготавливают за одно или жестко связанным его верхней частью с верхней половиной контейнера космического аппарата по ее периметру снизу, а его нижней частью - свисающим вниз внутри контейнера; на свисающей вниз части Г-образного шпангоута выполняют указанные радиальные отверстия напротив отверстий пластин, причем указанную верхнюю половину контейнера космического аппарата изготавливают с возможностью ее соединения посредством наружных контейнерных болтов с нижней половиной контейнера космического аппарата, например, с применением эластичной герметизирующей прокладки для случая герметичного контейнера КА.2. The fastening place on the spacecraft is made in the form of a L-
3. Установку и удаление технологического разборного съемного кольца 11 осуществляют посредством болтов на верхних торцах вертикальных стоек, нижние торцы которых изготавливают жестко связанными с опорным основанием вновь введенной станины, посредством которой осуществляют как монтаж баллона на место крепления космического аппарата и демонтаж его при необходимости, так и изготовление баллона и его испытания вне космического аппарата.3. The installation and removal of the technological collapsible
Техническим результатом создания способа изготовления металлопластикового баллона высокого давления для КА является обеспечение повышенной надежности баллона в процессе изготовления и эксплуатации, упрощение технологии изготовления с учетом отработки баллона вне КА, расширение возможности применения предложенного способа для различных типов контейнеров КА.The technical result of creating a method for manufacturing a metal-plastic high-pressure balloon for a spacecraft is to ensure increased reliability of the balloon during manufacturing and operation, simplifying manufacturing technology, taking into account the development of the balloon outside the spacecraft, expanding the applicability of the proposed method for various types of spacecraft containers.
Предложенное решение поясняется рисунками, на которых показаны:The proposed solution is illustrated by drawings, which show:
Фиг. 1 - металлопластиковый баллон. Вид сбоку, сверху.FIG. 1 - metal-plastic container. Side view, top view.
Фиг. 2 - баллон в разрезе с элементами крепления 7 на верхней половине 30 корпуса космического аппарата.FIG. 2 - a cylinder in a section with fastening elements 7 on the
Фиг. 3 - баллон в разрезе с элементами крепления 7 на верхней половине 30 корпуса космического аппарата с герметично соединенной нижней половиной 33 корпуса космического аппарата.FIG. 3 - a cylinder in a section with fastening elements 7 on the
Фиг. 4 - элементы крепления 7 металлопластикового баллона на съемном технологическом оборудовании.FIG. 4 - fastening elements 7 of a metal-plastic container on removable processing equipment.
Предложенный способ изготовления металлопластикового баллона высокого давления для космического аппарата включает изготовление металлического лейнера 1, имеющего верхнее и нижнее выпуклые днища 2, 3 одинаковой толщины, которые герметично соединяются своими краями по периметру 4; термическую обработку металлического лейнера 1, нанесение антикоррозионного покрытия на его внешнюю поверхность и изготовление внешней упрочняющей армирующей оболочки 5 из ленточного композиционного материала методом мокрой кольцевой намотки нитей армирующего материала, сформированных в ленту 6 и пропитанных связующим, причем намотка ленты 6 осуществляется с натяжением; изготовление элементов крепления 7 одной и той же лентой 6 в процессе намотки внешней упрочняющей армирующей оболочки 5, при этом намотку каждой ленты выполняют с образованием петли 9 посредством намотки на пластину 10, закрепленную снаружи технологического разборного съемного кольца 11, которое предварительно неподвижно устанавливают относительно баллона в плоскости соединения днищ 2, 3 с последующим его удалением после создания элементов крепления 7; петли 9 выполняют равномерно размещенными снаружи по периметру 4 соединения днищ 2, 3 и скрепляют попарно 12 при помощи пластин 10 в одной точке с равномерным натяжением, а пластины 10 устанавливают на равноудаленном от баллона расстоянии и каждую из них выполняют с отверстием 13 в центральной ее части для возможности крепления баллона резьбовыми соединениями к месту крепления 8 на космическом аппарате; операцию сушки и полимеризации упрочняющей армирующей оболочки; операцию автофреттажа.The proposed method of manufacturing a metal-plastic high-pressure balloon for a spacecraft includes the manufacture of a
Отличительными признаками являются:Distinctive features are:
1) Каждое резьбовое соединение изготавливают с болтом 14 с головкой 15 и гайкой 16 с расположением их с наружной и внутренней сторон, соответственно, места крепления 8 на космическом аппарате и пластины 10. Места крепления на космическом аппарате изготавливают с радиальными отверстиями 17 напротив отверстий 13 пластин 10 и с диаметром, большим диаметра болта 14 с возможностью вращения его с заданным телесным углом 18. Головку 15 и гайку 16 изготавливают с шайбами 19, 20, причем гайку 16 - с элементом законтривания ее относительно болта 14, например в виде штифта 21, а шайбы 19, 20 каждого болта 14 изготавливают с одной их стороны со сферически-выпуклыми кольцевыми поверхностями 22, 23, соответственно, с наружных сторон места крепления 8 на космическом аппарате и пластины 10, которые выполняют, соответственно, с ответными сопряженными поверхностями 24, 25 для упомянутых поверхностей 22, 23 шайб 19, 20, а также с возможностями их взаимного скольжения относительно друг друга с заданными телесными углами 18, 26.1) Each threaded connection is made with a
Это позволяет повысить надежность баллона, изготавливаемого по предложенному способу как при его изготовлении, так и в процессе его эксплуатации на КА путем того, что в нем каждая пара петель 12 из лент 6 всех элементов крепления 7 баллона обеспечивается с более равномерным натяжением одним натяжным болтом 14 посредством его гайки 16 и с его двух противоположно расположенных круговых шарниров в виде шайб 19, 20 с их кольцевыми полусферическими поверхностями 22, 23, обеспечивающими сразу шесть регулировочно-натяжных степеней свободы одновременно. Для четырех лент 6 одного элемента крепления 7 достаточно четырех регулировочно-натяжных степеней свободы.This improves the reliability of the container manufactured by the proposed method both in its manufacture and in the process of its operation on the spacecraft by the fact that in it each pair of
При натяжении четырех лент 6 одного элемента крепления 7 за их общую точку на пластине 11 за счет вращения в телесном угле 18 головки болта 15 равномерное натяжение обеспечивается для трех указанных лент 6, а натяжение четвертой из этих лент 6 обеспечивается за счет вращения пластины 11 на шайбе 20 в телесном угле 26.When four
На участке выведения КА на рабочую орбиту ракетой-носителем наиболее критичным воздействием ударных и вибрационных механических нагрузок подвергаются элементы крепления 7 баллона, а точнее отдельные ленты 6. Но за счет сферически-шарнирой работы шайб 19, 20 с кольцевыми полусферическими поверхностями 22, 23, обеспечивается сглаживание повышенных механических нагрузок на отдельные ленты 6 по всем элементам крепления 7 баллона и тем самым повышается надежность баллона в процессе его эксплуатации.At the spacecraft launching site into the working orbit, the most critical impact of shock and vibration mechanical loads are the fastening elements of the 7th balloon, or rather
В процессе изготовления баллона равномерное натяжение лент 6 всех элементов крепления 7 баллона обеспечивается путем постепенно-последовательного выполнения операций по равномерному натяжению лент 6 каждого из элементов крепления 7 как до выполнения сушки и полимеризации упрочняющей армирующей оболочки 7, так и после.In the process of manufacturing the balloon, the uniform tension of the
Шайбы 19, 20 изготавливают из материалов, например из бронзы или фторопласта, которые образуют пары со сниженными коэффициентами трения с материалами, из которых изготавливают, соответственно, место крепления 8 на космическом аппарате и пластины 10. Крепление каждой пластины 10 на технологическом разборном съемном кольце 11 выполняют посредством крепежных болтов 27. В технологическом разборном съемном кольце напротив каждого отверстия 13 пластины 10 выполняют отверстия 28 с диаметром, большим диаметра гайки 16 с ее шайбой 20 с возможностью удержания указанной гайки 16 торцевым ключом.The
Это позволяет повысить надежность баллона при его изготовлении и эксплуатации за счет дополнительного повышения равномерности натяжения лент 6 каждого элемента крепления 7 и всех лент 6 баллона путем уменьшения сопротивления вращения шайб 19, 20 в сопряженных их поверхностях 24, 25 на местах крепления 8 КА и на пластине 10, а также обеспечить упрощение установки болтов 14, закрепления ими баллона к месту крепления 8 КА и демонтажа технологического разборного съемного кольца 11 после установки баллона на КА.This allows you to increase the reliability of the container during its manufacture and operation by further increasing the uniformity of the tension of the
2) Место крепления 8 на космическом аппарате выполняют в виде Г-образного шпангоута внутри контейнера космического аппарата, который изготавливают за одно или жестко связаным его верхней частью 29 с верхней половиной 30 контейнера космического аппарата по ее периметру снизу, а его нижней частью 31 - свисающим вниз внутри контейнера. На свисающей вниз части 31 Г-образного шпангоута выполняют указанные радиальные отверстия 17 напротив отверстий 13 пластин 10, причем указанную верхнюю половину 30 контейнера космического аппарата изготавливают с возможностью ее соединения посредством наружных контейнерных болтов 32 с нижней половиной 33 контейнера космического аппарата, например, с применением эластичной герметизирующей прокладки 34 для случая герметичного контейнера КА.2) The
Это позволило упростить установку баллона на КА и демонтаж технологического разборного съемного кольца 11, а также выполнять указанные операции в обратном направлении при необходимости и тем самым дополнительно обеспечить повышение надежности баллона в процессе его изготовления. Кроме того, расширить возможности применения предложенного способа для различных типов контейнеров КА (герметичных, негерметичных, цилиндрических или с прямоугольными гранями).This made it possible to simplify the installation of the balloon on the spacecraft and the dismantling of the technological collapsible
3) Установку и удаление технологического разборного съемного кольца 11 осуществляют посредством болтов 35 на верхних торцах вертикальных стоек 36, нижние торцы которых изготавливают жестко связанными с опорным основанием 37 вновь введенной станины 38, посредством которой осуществляют как монтаж баллона на место крепления 8 космического аппарата и демонтаж его при необходимости, так и изготовление баллона и его испытания вне космического аппарата.3) The installation and removal of the technological collapsible
Это позволило упростить изготовление и установку баллона на КА, а также выполнять указанные операции в обратном направлении при необходимости и, тем самым, дополнительно обеспечить повышение надежности баллона в процессе его изготовления. Кроме того, расширить возможности применения предложенного способа посредством вновь введенной станины 38 для изготовления внешней упрочняющей армирующей оболочки 5 из ленточного композиционного материала на наружной поверхности лейнера 1, проводить испытания баллона вне КА при его наземной отработке с последующей установкой на КА посредством указанной станины.This made it possible to simplify the manufacture and installation of the balloon on the spacecraft, as well as to perform the indicated operations in the opposite direction, if necessary, and, thereby, to further increase the reliability of the balloon during its manufacture. In addition, to expand the application of the proposed method by means of a newly introduced bed 38 for manufacturing an external reinforcing reinforcing
Для обеспечения требуемой прочности и снижения массы конструкции металлопластикового баллона, намотка упрочняющей армирующей оболочки 5 выполнена послойно необходимой толщины, количеством слоев с учетом механических свойств металла лейнера 1, типа армирующих волокон лент 6, с учетом размеров и толщины стенок лейнера 1, а также с учетом ударных и вибрационных нагрузок на баллон при выведении КА на орбиту ракетой-носителем.To ensure the required strength and reduce the weight of the design of the metal-plastic container, the winding of the reinforcing reinforcing
Обеспечение оптимальных параметров намотки при изготовлении армирующей оболочки 5, таких как угол намотки, натяжение ленты 6 при намотке, перекрытие ее краев при намотке с последующим выполнением элементов крепления 7 конструкции металлопластикового баллона приводит к минимальному воздействию ортогональных внутренних напряжений на стенки лейнера, позволяет обеспечить заданную прочность и приемлемую массу баллона без утолщения стенки лейнера 1, выполнить установку металлопластикового баллона без массивных кронштейнов крепления.Ensuring optimal winding parameters in the manufacture of the reinforcing
Металлопластиковый баллон перед установкой на КА подвергается технологической операции автофреттажа - нагружения его внутренним давлением, устраняющим в металле лейнера 1 остаточные деформации. В результате чего, после снятия давления, в лейнере 1 создаются сжимающие, а в армирующей оболочке 5 из композиционного материала - растягивающие напряжения в таком соотношении, что при условиях разрушения металлопластикового баллона металлический лейнер 1 и армирующая оболочка 5, имеющие различные модули упругости, разрушаются одновременно, реализуя наиболее полно прочность баллона таким взаимодействием между собой.The metal-plastic cylinder, before being installed on the spacecraft, undergoes the autofretting process — loading it with internal pressure, which eliminates residual deformations in the metal of
Изготовление внешней упрочняющей армирующей оболочки 7 баллона осуществляют после выполнения термической обработки металлического лейнера 1; нанесения антикоррозионного покрытия на внешнюю поверхность металлического лейнера 1.The manufacture of an external reinforcing reinforcing shell 7 of the cylinder is carried out after performing heat treatment of the
Перед изготовлением внешней упрочняющей армирующей оболочки 5 на наружной поверхности лейнера 1, станину 38 подготавливают к работе. Для этого на верхние торцы ее вертикальных стоек 36 посредством болтов 35 закрепляют секции технологического разборного съемного кольца 11 и устанавливают на него пластины 10 посредством крепежных болтов 27. Затем устанавливают и закрепляют над станиной 38 лейнер 1 с применением технологических мягких лямок и подпорок так, чтобы его периметр 4 соединения днищ 2, 3 находился напротив отверстий 13 пластин 10. После этого начинают изготовление внешней упрочняющей армирующей оболочки 5 сначала предварительно с возможностью удаления технологических мягких лямок и подпорок и удержания лейнера в установленном положении, а затем окончательно по следующей уже описанной технологии, а именно, из ленточного композиционного материала методом мокрой кольцевой намотки нитей армирующего материала, сформированных в ленту 6 и пропитанных связующим, причем намотка ленты 6 осуществляется с натяжением; элементов крепления 7 баллона к месту крепления 8 космического аппарата, которые изготавливают одной и той же лентой 6 в процессе намотки внешней упрочняющей армирующей оболочки 5, при этом намотку каждой ленты выполняют с образованием петли 9 посредством намотки на пластину 10, закрепленную снаружи технологического разборного съемного кольца 11, которое предварительно неподвижно устанавливают относительно баллона в плоскости соединения днищ 2, 3 с последующим его удалением после создания элементов крепления 7; петли 9 выполняются равномерно размещенными снаружи по периметру 4 соединения днищ 2, 3 и скрепляются попарно 12 при помощи пластин 10 в одной точке с равномерным натяжением, а пластины 10 устанавливаются на равноудаленном от баллона расстоянии и каждая из них выполняется с отверстием 13 в центральной ее части для возможности крепления баллона резьбовыми соединениями к месту крепления 8 на космическом аппарате; операцию сушки и полимеризации упрочняющей армирующей оболочки; операцию автофреттажа.Before manufacturing an external reinforcing reinforcing
Переустановка баллона после его изготовления со станины на КА выполняется следующим образом. Верхнюю половину 30 контейнера КА опускают краном сверху на станину так, чтобы радиальные отверстиями 17 Г-образного шпангоута 8 были расположены напротив отверстий 13 пластин 10. Затем устанавливают болты 14 с их шайбами 19, 20, гайками 16. Далее, посредством гаек 16 выбирают слабину болтов 14 с обеспечением предварительных усилий, позволяющих снятие технологического разборного съемного кольца 11, и чтобы при этом положение баллона не изменилось. Демонтаж технологического разборного съемного кольца 11 выполняют отдельными его секциями с предварительным снятием их болтов 35 и удаляют станину из полости верхней половины контейнера 30 путем его подъема краном. Далее окончательно регулируют равномерное натяжение всех лент 6 элементов крепления 7, после чего гайки контрят относительно болта 14, например, штифтами 21, осуществляют штатную заправку баллона рабочим телом, например газообразным ксеноном с требуемым избыточным давлением, затем присоединяют нижнюю половину 33 контейнера посредством наружных контейнерных болтов 32 и с применением эластичной герметизирующей прокладки 34 для случая герметичного контейнера КА.Reinstallation of the cylinder after its manufacture from the bed to the spacecraft is performed as follows. The
Предложенный способ планируется применять для изготовления металлопластиковых баллонов высокого давления для КА вновь предстоящих разработок.The proposed method is planned to be used for the manufacture of metal-plastic high-pressure cylinders for spacecraft of the upcoming developments.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016142216A RU2631957C1 (en) | 2016-10-27 | 2016-10-27 | Method of manufacture of high-pressure metal-plastic ballon for space ship |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016142216A RU2631957C1 (en) | 2016-10-27 | 2016-10-27 | Method of manufacture of high-pressure metal-plastic ballon for space ship |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2631957C1 true RU2631957C1 (en) | 2017-09-29 |
Family
ID=60040598
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016142216A RU2631957C1 (en) | 2016-10-27 | 2016-10-27 | Method of manufacture of high-pressure metal-plastic ballon for space ship |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2631957C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0068473A1 (en) * | 1981-07-01 | 1983-01-05 | Gerhard KG | Pressure tank |
WO1994011670A1 (en) * | 1991-05-06 | 1994-05-26 | Jacques Mondragon | High pressure tank for liquefied or compressed gases |
RU2329114C1 (en) * | 2006-09-29 | 2008-07-20 | Общество с ограниченной ответственностью НПО "ПОИСК" | Device for formation of hollow body with alternate cross-section (options) |
EP1818596B1 (en) * | 2006-02-09 | 2009-04-15 | Gräfenthaler Kunststofftechnik GmbH | Pressure vessel made of plastic and method for its manufacture |
RU2551442C2 (en) * | 2013-07-12 | 2015-05-27 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева" | Method of manufacturing of hp metal-plastic bottle |
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 |
-
2016
- 2016-10-27 RU RU2016142216A patent/RU2631957C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0068473A1 (en) * | 1981-07-01 | 1983-01-05 | Gerhard KG | Pressure tank |
WO1994011670A1 (en) * | 1991-05-06 | 1994-05-26 | Jacques Mondragon | High pressure tank for liquefied or compressed gases |
EP1818596B1 (en) * | 2006-02-09 | 2009-04-15 | Gräfenthaler Kunststofftechnik GmbH | Pressure vessel made of plastic and method for its manufacture |
RU2329114C1 (en) * | 2006-09-29 | 2008-07-20 | Общество с ограниченной ответственностью НПО "ПОИСК" | Device for formation of hollow body with alternate cross-section (options) |
RU2551442C2 (en) * | 2013-07-12 | 2015-05-27 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева" | Method of manufacturing of hp metal-plastic bottle |
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 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101614083B (en) | Clamp, self-propelled climbing device and method for connecting clamp and tubular piece | |
CN100535367C (en) | Clamp, self-advancing climbing device, and method of coupling same to a tubular | |
EP2547948B1 (en) | Cryogenic storage tank | |
US7748336B2 (en) | Method and apparatus for off-hull manufacture and installation of a semi-membrane LNG tank | |
RU2631957C1 (en) | Method of manufacture of high-pressure metal-plastic ballon for space ship | |
US4854798A (en) | In-place tensioning washer | |
CA1300840C (en) | Method and apparatus for constructing circumferentially prestressed structures utilizing a membrane | |
US3390211A (en) | Method for manufacturing concrete pressure vessels | |
RU2551442C2 (en) | Method of manufacturing of hp metal-plastic bottle | |
RU2554699C2 (en) | Metal-plastic high-pressure cylinder | |
US10472787B1 (en) | Cap repair assembly | |
US10480143B1 (en) | Pile bridge assembly | |
CN2929430Y (en) | Novel vertical positioning connecting system of mast mechanical equipment combined foundation | |
US11933498B2 (en) | Aerospace structure methods of manufacturing | |
RU2631202C2 (en) | Reinforced plastic high-pressure bottle of a spacecraft | |
RU2620134C2 (en) | Method of manufacturing of hp metal-plastic bottle | |
US9382017B2 (en) | Method for repairing an aircraft structure component | |
US11788273B2 (en) | Device and method for anchoring an equipment to a civil engineering structure | |
CN114555258B (en) | Heat exchange system and method of assembly | |
EA003037B1 (en) | Structural system of torsion/toroidal elements and methods of construction therewith | |
JP4071291B2 (en) | Method and apparatus for attenuating lateral vibration of a tensioned cable | |
RU2175088C1 (en) | Pressure vessel and method of its manufacture (versions) | |
RU2793585C1 (en) | Method for repairing products made of polymer composite materials | |
CN210141976U (en) | Manned spacecraft vibration test fixture | |
EP3987179B1 (en) | Improvements relating to reinforcement of wind turbine towers |