Способ изготовления баллона давления сложной формы Советский патент 1993 года по МПК F02K9/34 

соответствует длине дуги окружности диаметром d2. Справедливы очевидные соотношения

11 , . diy.. ctey

II I 1 rt t 2 Л

12 2

Заменяя li и 2 через соответствующие диаметры заготовки di и d2, окончательно получим

/Н

arcsin -sin Ida

О)

Формула (1) позволяет определить значение угла армирования р цилиндрической заготовки в исходном состоянии при заданных значениях параметров di, d2, pi

Расстояние д между армирующими элементами заготовки в исходном состоянии определим исходя из условия отсутствия зазора между ними ( д 0) в конечном состоянии, когда заготовка примет форму наружной поверхности оправки. Это условие можно представить в виде

nf n&i cos (pi ,

(2)

7, удаляют технологическое днище 8 и оправку, которая может быть выполнена разборной или растворяемой.

Данный способ изготовления баллона давления сложной формы обеспечивает одновременное образование и соединение между собой днища 9, обечайки 10 и раструба 11.

Пример. Исходные данные для бал- лона (см.фиг.З) имеют следующие значения:

расчетное давление в баллоне Р 50 МПа;

предел прочности стеклонити а 800 МПа;

диаметр цилиндрической части баллона d2 60x

диаметр заготовки di 90 х м;

толщина кольцевой подмотки на цилиндрической части пк 1,6 х м; . число стеклонитей п 50.

Для оболочки, работающей под внутренним давлением, толщину стенки h и угол армирования рг можно рассчитать по формулам (1)

, о г U2

h ----; (pi arccos

Г h Т (3 (h - hK)j

где f - ширина армирующих элементов; n - число армирующих элементов; d2 - конструктивно заданный диаметр сечения баллона давления; tpi конструктивно заданный угол армирования в сечении диаметром d2.

Учитывая, что число и ширина армирую- щих элементов заготовки не изменяется, в исходном состоянии будет справедливо соотношение

n(f+ 5) TTdicos p

(3)

где д - расстояние между армирующими

элементами.

Вычитая (2) из (3), окончательно получим

л

5 - (dicos (p -d2Cos 2} (4)

Соотношения (1) и (4) позволяют получить значение параметров д и р заго- товки в исходном состоянии при конструктивно заданных значениях di, d2, (pi либо определить р и di при конструктивно заданных значениях 6, d2. .

Далее 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, износят кольцевой разрез

Подставляя исходные значения, получим

гЗ

h 2,8 х м «р2 28°

f

Угол армирования i и шаг намотки заготовки определяются по формулам (1) и (4)

991 44,8° б 0,68х10 3м

Баллон давления изготавливают следующим образом. На поверхность оправки 2 наносят антиадгезионное покрытие 3 марки К-21 с последующей термообработкой при температуре 250°С в течение 2 ч, устанавливают закладной элемент 1, устанавливают и защемляют по контуру оправки с помощью кольцевой подмотки 5 цилиндрическую заготовку 4, содержащую армирующую оплетку из стеклонитей марки ВМПС, имеющую рассчитанные значения р 44,8°, д 0,68 м, и di 90 х 10 м, производят пропитку заготовки эпоксидным связующим горячего от- верждения, выполняют кольцевую подмотку б во впадинах, а также на цилиндрической поверхности обечайки 10, после чего отверждают связующее.

Прочность надежность работы балло- на.давления сложной формы повышена за счет сохранения непрерывности армирующих элементов заготовки при образовании конструкции.

Повышена технологичность изготовления баллона давления сложной формы за счет одновременного образования и соединения в единое целое днища, раструба и обечайки, что существенно сокращает число технологических операций по сравнению с прототипом. Использование процесса непрерывного плетения армирующих элементов при получении заготовки позволяет существенно повысить производительность изготовления баллона давления сложной формы,

Формула изобретения Способ изготовления баллона давления сложной формы, заключающийся в размещении на оправке, наружная поверхность которой повторяет внутреннюю поверхность корпуса, заготовки из композиционного материала с диаметром не менее максимального конструктивно заданного диаметра оправки и обжатии заготовки в необходимых местах, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, надежности и технологичности изготовления,

0

перед размещением заготовки на оправке на ее наружную поверхность наносят анти- адгезионное покрытие, затем устанавливают и защемляют по контуру оправки заготовку, содержащую армирующую оплетку из высокопрочных армирующих элементов, причем угол армирования заготовки pi и шаг армирования д определяют по формулам«Л arcsin I--sin 02 d2

& (dicos

$01 -

где d2 - заданный диаметр сечения баллона давления, м;

pi - заданный угол армирования в сечении с диаметром d2, рад;

п - число армирующих элементов, после чего заготовку пропитывают связующим веществом, а обжим осуществляют кольцевой подмоткой, после отверждения связующего наносят кольцевой разрез и удаляют оправку.

Фиг. 2.

Фиг 3.