Способ изготовления баллона давления сложной формы

ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН АТЕНТ 7 ек СЛ(Ь ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(71) Московский авиационный технологский институт им, К.Э. Циолковского(73) Московский авиационный технологский институт им. К.Э. Циолковского(56) Образцов И,В., Васильев 8.8., БунВ.А. Оптимальное армироввние оболвращения из композиционных материалМ.; Машиностроение, 1977.Патент Великобритании М 1134033кл, В 65 Н 81/02, опублик.(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БАЛЛОДАВЛЕНИЯ СЛОЖНОЙ ФОРМЫ Изобретение относится к области машиностроения, в частности, к способу изготовления баллона давления сложной формы, и может найти применение в авиационной промышленности, машиностроении и других областях техники.Целью изобретения является повышение прочности, надежности и технологичности изготовления баллона давления сложной фоомы.На фиг,1 изображены оправка и трубчатая заготовка; на фиг,2 - заготовка, которая надета на оправку и приняла форму наружной поверхности оправки; на фиг.З - баллон давления сложной формы, оправка удалена,Баллон давления сложной формы изготавливается следующим образом,На поверхность оправки 2 наносят антиадгезионное покрытие 3, устанавливают закладной элемент 1, устанавливают и за(5 ) Изобретение относится к машиностроен ю и может найти применение в авиационной промыалеииости, Цель изобретения заключается в повышении точности, надежности и технологичности изготовления. Способ изготовления баллона давления сложной формы заключается в размещении ив оправке, повторяющей контур корпуса, аитиадгезионного покрытия и заготовки из композиционных материалов, защемлении заготовки по контуру оправки, причем заготовка содержит врмирующую оплетку из высокопрочных армирующих элементов, угол и шаг армирования определяют по определенным зависимостям, затем заготовку пропитывают связующим, обжимают, отверждают и после этого удаляют оправр.3 ил. щемляют по контуру оправки с помощью кольцевой подмотки 5 цилиндрическую заготовку 4, содержащую армирующую оплетку из высокопрочных волокон. Заготовка в исходном состоянии имеет угол армирования оплетки уЧ, расстояние между врмирующими элементами д и диаметр б 1, который должен быть не менее максимального конструктивно заданного диаметра оправки, Величины р 1,д определяются расчетным путем по формулам, которые можно получить следующим образом.Первоначально элемент. длины 3 армирующей ниги направлен под углом у 1 к образующей, совмещенной с осью х (фиг.4), при этом расстояние 11 соответствует длине дуги окружности диаметром б 1, В конечйом положении заготовки элемент длины армирующей нити направлен под углом 1 а к образующей, при этом величина 2(3) соответствует длине дуги окружности диаметром б 2. Справедливы очевидные соотношения 11 з 1 и о 1, Ф,2 з 1 п 6222 Заменяя 11 и 2 через соответствующие диаметры заготовки б 1 и б 2, окончательно получим Формула (1) позволяет определить значение угла армирования р 1 цилиндрической заготовки в исходном состоянии при заданных значениях параметров б 1, б 2, р 2.Расстояние д между армирующими элементами заготовки в. исходном состоянии определим исходя из условия отсутствия зазора между ними ( д = О) в конечном состоянии, когда заготовка примет форму наружной поверхности оправки, Это условие можно представить в виде где 1 - ширина армирующих элементов; и - число армирующих элементов, б 2 - конструктивно заданный диаметр сечения балло.- на давления; 02 - конструктг,вно заданный угол армирования в сечении диаметром б 2,Учитывая, что число и ширина армирующих элементов заготовки не изменяется, в исходном состоянии будет справедливо со- отношение где д - расстояние между армирующимиэлементами.Вычитая (2) иэ (3), окончательно получим д = - (б 1 соз р 1 - б 2 соз 02)(4) :д П Соотношения (1) и (4) позволяют получить значение параметров д и р 1 заготовки в исходном состоянии при конструктивно заданных значениях б 1, б 2, у 2; либо определить р и б 1 при конструктивно заданных значениях д, б 2, .у 2Далее производят пропитку заготовки связующим веществом, выполняют кольцевую подмотку 6 по крайней мере во впадинах, а также на цилиндрической поверхности обечайки 10, после чего отверждают связующее, наносят кольцевой разрез 7, удаляют технологическое днище 8 и оправку, которая может быть выполнена разборной или растворяемой.Данный способ изготовления баллона 5 давления сложной формы обеспечивает одновременное образование и соединение между собой днища 9, обечайки 10 и раструба 11.П р и м е р. Исходные данные для бал- "0 лона (см.фиг.З) имеют следующие значения:расчетное давление в баллоне Р " 50МПа,предел прочности стеклонити а= 800МПа;15 диаметр цилиндрической части баллонаб 2=60 х 10 м;диаметр заготовки б 1 = 90 х 10 м;толщина кольцевой подмотки на цилиндрической части Ь = 1,6 х 10м;20 . число стеклонитей и = 50,Для оболочки, работающей под внутренним давлением, толщину стенки Ь и угол армирования р 2 можно рассчитать по формулам (1)25 ЗРб 2 П 4072 3(Ъ - Ь) Подставляя исходные значения, получим 6=2,8 х 10 м а=28Угол армирования р и шаг намотки заго товки определяются по формулам (1) и (4) р 1 =448 д =068 х 10 м Баллон давления изготавливают следу ющим образом, На поверхность оправки 2наносят антиадгезионное покрытие 3 марки Кс последующей термообработкой при температуре 250 С в течение 2 ч, устанавливают закладной элемент 1, устанавливают и 45 защемляют по контуру Оправки с помощьюкольцевой подмотки 5 цилиндрическую заготовку 4, содержащую а рмирующую оплетку из стеклонитей марки ВМПС, имеющую рассчитанные значения р 1 = 44,8 О, д = 0,68 х 10 м, и 50 б 1 = 90 х 10 м, производят пропитку заго-зтовки эпоксидным связующим горячего отверждения, выполняют кольцевую подмотку 6 во впадинах, а также на цилиндрической поверхности обечайки 10, после 55 чего отверждают связующее,Прочность и надежность работы баллона,давления сложной формы повышена за счет сохранения непрерывности армирующих элементов заготовки при образованииконструкции.1811564 2. Повышена технологичность изготовления баллона давления сложной формы засчет одновременного образования и соединения в единое целое днища, раструба иобечайки, что существенно сокращает число 5технологических операций по сравнению спрототипом. Использование процесса непрерывного плетения армирующих элементов при получении заготовки позволяетсущественно повысить производительность 10изготовления баллона давления сложнойформы,Формула изобретенияСпособ изготовления баллона давлениясложной формы, заключающийся в размещении на оправке, наружная поверхностькоторой повторяет внутреннюю поверхность корпуса, заготовки из композиционного материала с диаметром не менеемаксимального конструктивно заданного 20диаметра оправки и обжатии заготовки внеобходимых местах, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения точности, надежности и технологичности изготовления,перед размещением заготовки на оправке на ее наружную поверхность наносят антиадгезионное покрытие, затем устанавливают и защемляют по контуру оправки заготовку, содержащую армирующую оплетку из высокопрочных армирующих элементов, причем угол армирования заготовки р 1 и шаг армирования д определяют по формуламр 1 = агсз 1 п - зи йАо 2д,= - (б 1 соз 71 - б 2 со 362 где б 2 - заданный диаметр сечения баллона давления, м;щ - заданный угол армирования в сечении с диаметром б 2, рад;и - число армирующих злементов, после чего заготовку пропитывают связующим веществом, а обжим осуществляют кольцевой подмоткой, после отверждения связующего наносят кольцевой разрез и удаляют оправку.Составитель А.ГиацинтовТехред М,Моргентал Коррект дактор О.Сте Производственно-издательский комбинат "Патент",Заказ 1464 Тираж ПодписноВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и откры113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 С.Шекмар ям при ГКНТ СССР л.Гагарина, 101