Конструкторско-технологические параметры модельных трубопроводов из полиимидной пленки
| Исследуемый параметр | Законцовка | ||
| металлическая | пленочная | пластиковая | |
| Условный проходной диаметр, мм | 50 | 50 | 50 |
| Длина трубопровода, мм | 295 | 295 | 295 |
| Ширина пленки, мм | 20 | 20 | 20 |
| Число слоев | 10 | 10 | 10 |
| Ширина нахлеста, мм | 10 | 10 | 10 |
| Угол намотки в зоне законцовки, | |||
| град. | 87 | 90 | 90 |
| Толщина оболочки в регулярной | |||
| зоне, мм | 1,15 | 1,15 | 1,15 |
| Масса оболочки с законцовками, кг | 0,212 | 0,110 | 0,130 |
| Давление разрушения, МПа, при | |||
| |температуре, К: | |||
| 293 | 3,4* | 4,9* | 4,5* |
| 20 | 8,4* | - | - |
| Параметр конструктивного совершен- | |||
| ства**, кДж/кг | 32,1 | 89,0 | 69,2______ J |
* Среднее по трем испытаниям.
** W=PразV/m— давление разрушения; V- объем трубопровода;
т - масса трубопровода без законцовок.
Все изготовленные трубопроводы подвергают испытаниям на прочность и герметичность при температуре 293 К, а три трубопровода (см. рис. 6.45, а) испытывают в среде жидкого водорода при температуре 20 К. После подготовки систем к испытаниям и захолаживания в полости трубы увеличивают давление на 0,5 МПа через каждые 30 с. Все три трубы разрушают при давлении, превышающем разрушающее давление прг температуре 293 К более, чем в 2,4 раза.
500
6. ПРОЦЕССЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ КОМПОЗИТОВ
На рис. 6.47 показан характер разрушения трубопровода с законцовкой, выполненной в соответствии с рис. 6.45, а. При проведении внешнего осмотра демонтированных труб разрушение всех трубопроводов, изготовленных в соответствии с рис. 6.45, я, произошло в зоне соединения оболочки с фланцем, т.е. вмотанный фланец вырвало из оболочки. В то же время разрушение трубопроводов, изготовленных в соответствии с рис. 6.45, а, б, произошло по телу оболочки, что соответствовало результатам расчета. Перед прочностными испытаниями все изготовленные модели проверяют на герметичность масс спектрометрическим методом с использованием гелиевого те-чеискателя ПТИ-10.
|
|
|
Рис. 6.47. Характер разрушения пленочного трубопровода
Таким образом, полиимидные и лавсановые пленки можно использовать в качестве герметизирующих и несущих оболочек в сосудах давления, трубопроводах, особенно внутрибаковых. Полиимидные пленки при этом сохраняют работоспособность до температуры жидкого гелия (4,2 К), а лавсановые - до температуры жидкого азота (77 К).
Полиимидные и лавсановые пленки перспективны для использования в изделиях массового потребления - огнетушителях, аквалангах, автомобильных баллонах и т.д.
| 501 |
32-243
Ключевые вопросы
Ключевые вопросы
1. Перечислите функции основных конструктивных элементов корпуса РДТТ и сформулируйте требования к физико-механическим и технологическим характеристикам материалов, из которых они изготавливаются.
|
|
|
2. Назовите слои, которые составляют ТЗП корпуса РДТТ, укажите функции, которые выполняет каждый слой, и технологические приемы, которые обеспечивают чистоту внутренней поверхности ТЗП.
3. Предложите технологическую схему одновременной намотки силовой оболочки корпуса РДТТ и переходного отсека.
4. Составьте примерное техническое задание на разработку конструкции и технологии изготовления: а) соплового раструба РДТТ; б) тормозных колодок для системы торможения самолета; в) грузовой стрелы для орбитальной космической станции; г) параболического зеркала космического телескопа; д) криогенного топливопровода для жидкого водорода; е) автомобильного бака для сжиженного природного газа.
5. Разработайте варианты маршрутных технологических
процессов изготовления трехслойной створки багажного отсека
самолета из КМ и сравните качественно эти варианты по
технико-экономическим затратам.
6. Какие конструкторские и технологические решения при
меняют для обеспечения герметичности топливных баков, со
судов давления, трубопроводов и как они связаны с характе
ристиками рабочего тела?
|
|
|
7. Попробуйте обосновать необходимость и возможность
создания в будущем ЛА, полностью изготовленных из КМ.
Заключение
Можно смело предсказать, что XXI в. станет веком композитов и высоких технологий. Повсеместно внедрение композитов — настоящая революция в технике. Одной из главных сфер применения КМ остается авиационная и ракетно-космическая техника.
Массу самолетов, долговременных орбитальных станций и научных модулей, выполненных с применением композитов, можно снизить на 15...20 %, что для летательных аппаратов имеет решающее значение.
В начале следующего века дозвуковые самолеты будут состоять из композитов на 30...40 %, а сверхзвуковые — более чем наполовину.
Известно, например, что самолет "Вояджер", на котором американские спортсмены без посадки обогнули весь земной шар, полностью выполнен из КМ.
Разрабатываются проекты создания аэрокосмического пассажирского самолета, развивающего скорость, в 25 раз превышающую скорость звука в воздухе. Такой самолет сможет выходить на орбиту и преодолевать расстояние между Токио и Вашингтоном за 2 ч летного времени. Авиалайнер XXI в. сможет взять на борт 300 пассажиров и обеспечить дальность полета без посадки свыше 20 000 км. Чудо-самолет больше чем на половину будет состоять из КМ.
|
|
|
Человек вышел в космос для того, чтобы познать мир. Глубокие научные исследования в космосе требуют большой энергетики и сложных, часто крупногабаритных инструментов наблюдения. Обеспечение энергетики возможно только при наличии легких и эффективных источников энергии.
Разрабатываются проекты электростанций на орбите - солнечные газотурбинные установки мощностью до 20 кВт, которые на 90 % будут изготовлены из углепластиков. Новые ма-
502
32*
503
Заключение
териалы и технологии их переработки позволят значительно повысить массовую эффективность будущих оптических телескопов в космосе, огромных параболических рефлекторов, антенн, космических платформ и поселений на орбите.
Уже сегодня в космических кораблях многоразового использования Space Shuttle общая масса применяемых КМ составляет около 5 т. Проектные оценки показывают, что за счет применения перспективных КМ с улучшенными характеристиками (углеполиимиды, УУКМ, керамика) можно снизить массу конструкций многоразового транспортного корабля примерно на 6,8 т.
Чтобы полностью реализовать потенциальные возможности снижения массы конструкций при использовании полимерных КМ, необходимо улучшить их характеристики стойкости к ударным повреждениям и расслоению, а также обеспечить ремонтопригодность дефектных конструкций.
Повышение характеристик допускаемой поврежденное™ КМ связывается в первую очередь с разработкой полимерных матриц с улучшенной вязкостью разрушения, с более высокой теплостойкостью и технологичных при переработке. Наиболее перспективными с этой точки зрения являются термопластичные полимеры типа полиэфирэфиркетон. Однако эти полимеры обладают одним существенным недостатком — высокой стоимостью переработки. Поэтому большое различие в характеристиках между термопластичными и термореактивными полимерами потребует разработки третьего поколения связующих, занимающих промежуточное положение.
Применение КМ во многом зависит от разработки новых методов изготовления и технологического оборудования, обеспечивающих снижение стоимости изделий из КМ и трудоемкости их изготовления. Наиболее эффективной с этой точки зрения представляется концепция создания непрерывных производственных линий, которые включают в себя ряд наиболее гибких технологических процессов и на которых можно производить самые разнообразные изделия из полимерных композитов. Так, например, в Японии действует производственная автоматизированная линия, которая базируется на использовании процессов термопластичной экструзии, пултрузии и намотки.
6. ПРОЦЕССЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОНСТРУКЦИИ ИЗ КОМПОЗИТОВ
Изготовление плоских и умеренно криволинейных элементов конструкций наиболее эффективно и в будущем при использовании автоматизированных выкладочных машин.
В настоящее время все большее внимание обращает на себя новое поколение необычных высокопрочных керамических материалов, обладающих улучшенными электропроводностью, жесткостью и стойкостью к тепловым ударам. Существует проект керамического двигателя, в котором возможен полный отказ от системы охлаждения и повышение ресурса работы в 5 раз и выше.
Керамика представляет огромную возможность производить экономически выгодные материалы и конструкции с заданными свойствами на основе самых простых компонентов, распространенных на Земле. Разработка новых технологий получения керамических материалов, которые могут быть реализованы в промышленных масштабах, — инженерная задача огромной важности и сложности; ее надо решить в ближайшее время тем, кто прочитал эту книгу.
504
Дата добавления: 2018-05-02; просмотров: 375; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!