×
25.08.2017
217.015.cb3d

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЕТАЛЛОПЛАСТИКОВОГО БАЛЛОНА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Способ предназначен для изготовления металлопластикового баллона высокого давления. Способ включает: изготовление металлического лейнера из верхнего и нижнего днищ полусферической формы с одинаковой толщиной их стенок и герметичное их соединение сварочным швом по периметру их краев, по которому выполнены равномерно расположенные элементы крепления баллона с отверстиями; изготовление трубки высокого давления, снабженной заправочной горловиной, и герметичное ее соединение сваркой с лейнером баллона; термическую обработку металлического лейнера; изготовление внешней упрочняющей армирующей оболочки из ленточного композиционного материала методом мокрой кольцевой намотки с натяжением нитей или лент армирующего материала, пропитанных связующим; операцию сушки и полимеризации упрочняющей армирующей оболочки; операцию автофреттажа. Технический результат - повышение надежности баллона при эксплуатации, снижение массовых и энергетических затрат на его изготовление. 3 ил.

Изобретение относится к общему машиностроению и может быть использовано при производстве сосудов (баков, баллонов) высокого давления с применением композиционных материалов, предназначенных для хранения рабочих тел (например, ксенона), в газообразном или жидком состоянии в составе космического аппарата (КА) для его систем ориентации или коррекции с реактивными двигателями.

Известно изобретение «Ёмкость из композиционного материала» (патент РФ на изобретение №2237210), в котором раскрыт способ изготовления бака высокого давления, который включает изготовление установленных в полостных отверстиях оболочки фланцев, состоящих из опорного пера, на которое уложен пластик силовой оболочки; узла соединения емкости с другими элементами конструкции (соплом или крышкой), который выполняется вдвинутым внутрь корпуса и соединяется с внутренней поверхностью опорного пера фланца с помощью конической оболочки, при этом срединная поверхность конической оболочки пересекает поверхность опорного пера фланца по окружности, радиус которой больше радиуса полюсного отверстия пластиковой оболочки.

Применяемый способ изготовления емкости технологически сложен, не позволяет изготовить лейнер бака высокого давления сварочным швом при одновременном герметичном соединении силовых элементов конструкции в жесткую ферму повышенной прочности и надежности, при снижении массы бака и энергетических затрат на его изготовление при выполнении сварочных работ.

Известен «Способ изготовления металлопластикового баллона высокого давления и металлопластиковый баллон» (патент РФ на изобретение №2310120). В указанном способе изготовления металлический лейнер баллона, имеющий цилиндрическую часть и днища, изготавливают в виде цельного кокона с цилиндрической частью лейнера, которую формируют до заданных размеров методом холодной ротационной вытяжки с обеспечением в зонах перехода к днищам с обеих сторон утолщения, 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.

Недостаток указанного способа изготовления баллона высокого давления заключается в том, что с точки зрения обеспечения прочности и надежности бака не рационально затрачена масса металла на его изготовление, так как форма лейнера выполнена не сферической, а с цилиндрической частью, которую формируют до заданных размеров методом холодной ротационной вытяжки с обеспечением в зонах перехода к днищам с обеих сторон с утолщениями (в виде двух шпангоутов). Кроме того, дополнительные массовые затраты на цилиндрическую часть лейнера требуются для повышения прочности и ее надежности, так как в цилиндрической оболочке возникают увеличенные локальные моменты сил в условиях кавитационно-турбулентного воздействия на нее изнутри массы жидкости (рабочего тела) при внешних механических нагрузках при выведении КА на орбиту по кривой (эллиптической) орбите, а также при транспортировке КА с завода-изготовителя на космодром (автомобилем, железной дорогой, самолетом). Наибольшие локальные моменты сил на цилиндрическую часть баллона возникают на торцевые его участки, так как плечи моментов для этого случая имеют большую длину. Например, если цилиндрический бак вращать вокруг поперечной оси, проходящей через его центральную часть, то наибольшие моменты сил будут создаваться на торцевые участки баллона. Если вращать шарообразный лейнер с жидкостью, то моменты сил, действующие на него со стороны жидкости, практически сводятся к нулю, так как они равномерно распределяются по касательным окружностям сферической оболочки, при этом дополнительных затрат массы материала, из которого изготавливается шарообразный лейнер, практически не требуется.

В качестве прототипа выбран «Способ изготовления металлопластикового баллона высокого давления» (Решение о выдаче патента на изобретение от 16.07.2014. Заявка №2013132452. Дата подачи заявки 12.07.2013), 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; операции сушки и полимеризации упрочняющей армирующей оболочки; операцию автофреттажа. Лейнер изготавливают в виде эллипсоида, образованного соединением двух днищ между собой, при этом стенки лейнера выполнены 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.

Недостаток прототипа заключается в том, что он не обеспечивает изготовление баллона высокого давления с достаточно высокой надежностью при эксплуатации, так как лейнер изготавливают в виде эллипсоида, по прочности уступающего прочности сферической оболочке с такой же толщиной стенок в условиях воздействия на внутреннюю поверхность баллона большой массы кавитационно-турбулизованной жидкости (рабочего тела) при ударно вибрационных нагрузках в условиях выведения КА на орбиту ракетой-носителем и при транспортировке КА с завода-изготовителя на космодром. Кроме того, эксплуатационные характеристики баллона снижены также по причине изготовления элементов крепления баллона в виде пластин с отверстиями, каждая из которых расположена в отдельности на некотором расстоянии от лейнера посредством ленточных петель, изготовленных из армирующих пропитанных связующим композиционных лент, и не закреплена на лейнере жестко. Так как такое крепление узлов к лейнеру не является достаточно жестким, то в условиях выведения КА на орбиту возникают неравномерные механические нагрузки на лейнер, что снижает его прочностные характеристики и надежность баллона в целом, делает необходимым изготавливать стенки лейнера более толстыми, а значит и более тяжелыми. Дополнительное снижение надежности баллона происходит от сложности работ при перестановке баллона с мест наземных испытаний на КА из-за нежестких связей элементов крепления с баллоном, применение при этом специального технологического оборудования, в том числе по регулировке равномерного натяжения всех элементов крепления.

Задачей изобретения является обеспечение повышения надежности баллона при эксплуатации.

Задача решена за счет того, что в способе изготовления металлопластикового баллона высокого давления выполняют следующие операции: изготавливают металлический лейнер из верхнего и нижнего днищ с одинаковой толщиной стенок полусферической формы с отогнутыми наружу краями, на которых устанавливают верхний и нижний шпангоуты с выступающими наружу равномерно расположенными участками с зазором между ними по высоте и с вертикально-соосными одинаковыми отверстиями в них; между шпангоутами по периметру зажимают отогнутые наружу края днищ лейнера и соединяют их между собой и со шпангоутами одним наружным сварочным швом по периметру; перед выполнением указанного наружного сварочного шва осуществляют изготовление и герметичное соединение с лейнером сваркой трубки высокого давления; в каждый зазор устанавливают металлическую шайбу с отверстием, вертикально-соосным отверстиям в выступах шпангоутов; соединяют края выступов шпангоутов и шайбы снаружи сваркой; проводят термическую обработку металлического лейнера; изготавливают внешнюю упрочняющую армирующую оболочку из ленточного композиционного материала методом мокрой кольцевой намотки с натяжением нитей или лент армирующего материала, пропитанных связующим; проводят сушку и полимеризацию упрочняющей армирующей оболочки; проводят операцию автофреттажа.

Предложенный способ изготовления бака высокого давления поясняется чертежами.

На фиг. 1 - бак высокого давления (общий вид сбоку и сверху).

На фиг. 2 - разрез А-А (сварочное соединение днищ посредством верхнего и нижнего шпангоутов, крепежный узел с отверстием для болта).

На фиг. 3 - разрез Б-Б (соединение трубки высокого давления с полостью бака).

Предложенный способ изготовления металлопластикового баллона высокого давления включает изготовление металлического лейнера из верхнего и нижнего днищ 1,2 с одинаковой толщиной стенок, герметично соединяют их края 3, 4; выполняют равномерно расположенные элементы крепления баллона 5; проводят термическую обработку металлического лейнера; изготавливают внешнюю упрочняющую армирующую оболочку 6 из ленточного композиционного материала методом мокрой кольцевой намотки с натяжением нитей или лент 7 армирующего материала, пропитанных связующим; проводят сушку и полимеризацию упрочняющей армирующей оболочки; проводят операцию автофреттажа.

В предложенном способе днища 1, 2 изготавливают полусферической формы с отогнутыми наружу краями 3, 4, на которых устанавливают верхний и нижний шпангоуты 8, 9 с выступающими наружу равномерно расположенными участками 10, 11 с зазором 12 между ними по высоте и с вертикально-соосными одинаковыми отверстиями 13, 14 в них; между шпангоутами по периметру зажимают отогнутые наружу края 3, 4 днищ 1, 2 лейнера и соединяют их между собой и со шпангоутами 8, 9 одним наружным сварочным швом 15 по периметру; перед выполнением указанного наружного сварочного шва 15 осуществляют изготовление и герметичное соединение с лейнером сваркой 16 трубки высокого давления 17 (это позволило повысить надежность баллона при его эксплуатации); в каждый зазор 12 устанавливают металлическую шайбу 18 с отверстием 19, вертикально-соосным отверстиям 13, 14 в выступах 10, 11 шпангоутов 8, 9; соединяют края выступов 10, 11 шпангоутов 8, 9 и шайбы 18 снаружи сваркой 20 (это позволило дополнительно повысить надежность баллона путем повышения прочности монолитности всей металлической конструкции баллона, снижения локальных перегрузок на лейнер в условиях ударных и вибрационных нагрузок при выведении КА на рабочую орбиту ракетой-носителем).

Далее, как и в прототипе, производят изготовление внешней упрочняющей армирующей оболочки 6 из ленточного композиционного материала методом мокрой кольцевой намотки с натяжением нитей или лент 7 армирующего материала, пропитанных связующим; операцию сушки и полимеризации упрочняющей армирующей оболочки 6; операцию автофреттажа.

В результате изготовления металлопластикового баллона, согласно описанному способу, повышается надежность за счет того, что лейнер выполняют из цельных полусферических оболочек, так как изготовленная таким образом сферическая оболочка обеспечивает наибольшую прочность по сравнению с другими формами оболочек с одинаковыми толщинами при воздействии на них изнутри кавитационно-турбулизованной массы жидкости (рабочего тела) при внешних механических нагрузках в условиях выведения КА на орбиту и при транспортировке его с завода-изготовителя на космодром. Упрощается работа с баллоном в наземных условиях за счет наличия в нем равномерно расположенных элементов крепления 5 и тем самым дополнительно обеспечивается надежность баллона.

В настоящее время предложенное решение находится на стадии подготовки к выпуску конструкторской документации по нему.

Способ изготовления металлопластикового баллона высокого давления, при котором изготавливают металлический лейнер из верхнего и нижнего днищ с одинаковой толщиной стенок, герметично соединяют их края; выполняют равномерно расположенные элементы крепления баллона; проводят термическую обработку металлического лейнера; изготавливают внешнюю упрочняющую армирующую оболочку из ленточного композиционного материала методом мокрой кольцевой намотки с натяжением нитей или лент армирующего материала, пропитанных связующим; проводят сушку и полимеризацию упрочняющей армирующей оболочки; проводят операцию автофреттажа, отличающийся тем, что днища изготавливают полусферической формы с отогнутыми наружу краями, на которых устанавливают верхний и нижний шпангоуты с выступающими наружу равномерно расположенными участками с зазором между ними по высоте и с вертикально-соосными одинаковыми отверстиями в них; между шпангоутами по периметру зажимают отогнутые наружу края днищ лейнера и соединяют их между собой и со шпангоутами одним наружным сварочным швом по периметру; перед выполнением указанного наружного сварочного шва осуществляют изготовление и герметичное соединение с лейнером сваркой трубки высокого давления; в каждый зазор устанавливают металлическую шайбу с отверстием, вертикально-соосным отверстиям в выступах шпангоутов; соединяют края выступов шпангоутов и шайбы снаружи сваркой.
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЕТАЛЛОПЛАСТИКОВОГО БАЛЛОНА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЕТАЛЛОПЛАСТИКОВОГО БАЛЛОНА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЕТАЛЛОПЛАСТИКОВОГО БАЛЛОНА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЕТАЛЛОПЛАСТИКОВОГО БАЛЛОНА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 141-150 из 242.
10.05.2018
№218.016.39de

Способ заряда литий-ионной аккумуляторной батареи

Использование: в области электротехники. Техническим результатом является повышение эффективности использования литий-ионной аккумуляторной батареи при длительной ее эксплуатации. Согласно способу при проведении заряда литий-ионной аккумуляторной батареи из n последовательно соединенных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002647128
Дата охранного документа: 14.03.2018
10.05.2018
№218.016.3bc3

Способ сборки космического аппарата

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано при создании космических аппаратов (КА) различного назначения. В способе сборки КА на оснастку в форме трубы устанавливают опорные панели в плоскостях XOY, на опорные панели устанавливают с закреплением приборные панели,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002647404
Дата охранного документа: 15.03.2018
10.05.2018
№218.016.3bdb

Способ электрических проверок космического аппарата

Изобретение относится к наземным электрическим проверкам космических аппаратов (КА) при их изготовлении. В процессе проверок КА (1) используют: имитаторы ИБС (2) солнечных и имитаторы ИАБ (3) аккумуляторных батарей. В ИБС (2) и ИАБ (3) встроены ЭВМ, соответственно: (2-1) и (3-1). Количество...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002647806
Дата охранного документа: 19.03.2018
10.05.2018
№218.016.3c2b

Способ электрических проверок космического аппарата

Изобретение относится к способу электрических проверок космического аппарата (КА). Для электрической проверки производят включение и выключение КА, подключение и отключение наземных имитаторов бортовых источников электропитания, автоматизированную выдачу команд управления, допусковое...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002647808
Дата охранного документа: 19.03.2018
10.05.2018
№218.016.3cfb

Способ пайки волноводных трактов

Изобретение может быть использовано при изготовлении волноводных трактов. В процессе индукционного нагрева проводят дистанционное измерение температуры, по меньшей мере, в одной из точек поверхности трубы волновода и, по меньшей мере, в одной из точек фланца волновода с использованием...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002647964
Дата охранного документа: 21.03.2018
10.05.2018
№218.016.3ea4

Космическая платформа

Изобретение относится к конструкции и компоновке космических аппаратов (КА), преимущественно космических платформ (КП), объединяющих служебные подсистемы и обеспечивающих работу модуля полезной нагрузки (МПН). КП содержит приборный отсек (ПО) в форме прямоугольного параллелепипеда с приборами и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002648520
Дата охранного документа: 26.03.2018
10.05.2018
№218.016.3f1c

Устройство отделения полезной нагрузки

Изобретение относится к системам отделения полезной нагрузки (ПН) от несущих конструкций при выводе на расчетную орбиту. Устройство отделения состоит из цилиндрического корпуса, силовых элементов - стержней, шарнирно установленных в цилиндрическом корпусе, устройства их фиксации, толкателя,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002648522
Дата охранного документа: 26.03.2018
10.05.2018
№218.016.414e

Устройство измерения диаграммы направленности антенны

Изобретение относится к технике антенных измерений и может быть использовано при измерении диаграммы направленности антенны в условиях, когда облучающее поле значительно отличается от плоской волны, например, из-за ограниченных габаритов измерительной камеры. Сначала по окружности радиуса R...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002649084
Дата охранного документа: 29.03.2018
10.05.2018
№218.016.48f8

Способ передачи данных

Изобретение относится к передаче данных, а именно к протоколам, используемым при передаче и приеме информационных данных. Технический результат – повышение надежности передачи информации. Способ передачи данных, заключающийся в использовании сетевого транспортного протокола (СТП); в обеспечении...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002651242
Дата охранного документа: 18.04.2018
10.05.2018
№218.016.4b00

Блок подачи рабочего тела в реактивный двигатель космического аппарата

Изобретение относится к космической технике, а точнее к блоку подачи рабочего тела (РТ), например ксенона, в реактивный двигатель космического аппарата (КА). Блок подачи рабочего тела в реактивный двигатель космического аппарата, содержащий баллон высокого давления, заполненный РТ, например...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002651703
Дата охранного документа: 23.04.2018
Показаны записи 141-150 из 162.
12.07.2018
№218.016.7059

Способ изготовления изделий из композиционных материалов с отражающим покрытием

Изобретение относится к области производства радиотехнических устройств космической и авиационной техники и касается способа изготовления изделий из композиционных материалов с отражающим покрытием. Способ включает сборку пакета путем укладки слоев, содержащих термореактивное связующее,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002660863
Дата охранного документа: 10.07.2018
19.10.2018
№218.016.942c

Способ изготовления статора электрической машины

Изобретение относится к технологии изготовления электрических машин и может быть использовано в электротехнической промышленности и приборостроении в космической технике. Задача изобретения - повышение качества изготовления статора, повышение выходных параметров электрической машины....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002670094
Дата охранного документа: 18.10.2018
30.11.2018
№218.016.a1e0

Устройство для формования изделий сложной формы из полимерных композиционных материалов

Изобретение относится к устройствам для изготовления изделий сложной формы из полимерных композиционных материалов, например рефлекторов зеркальных антенн телекоммуникационных спутников с контурной диаграммой направленности, и может быть использовано в ракетно-космической технике. Устройство...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002673535
Дата охранного документа: 27.11.2018
30.11.2018
№218.016.a1ef

Способ изготовления статора электрической машины

Изобретение относится к электротехнике, к технологии изготовления электрических машин, и может быть использовано в электротехнической промышленности и приборостроении. Технический результат состоит в повышении КПД электрической машины в целом путем повышения точности геометрических размеров,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002673450
Дата охранного документа: 27.11.2018
20.12.2018
№218.016.a941

Способ изготовления ротора электрической машины

Изобретение относится к области электротехники, а точнее к способам изготовления синхронных и шаговых электрических машин, в том числе для космических аппаратов (КА). Способ изготовления ротора электрической машины заключается в том, что переменно-полюсную магнитную систему, образованную путем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002675381
Дата охранного документа: 19.12.2018
20.02.2019
№219.016.c452

Способ изготовления развертываемой крупногабаритной двухзеркальной антенны космического аппарата

Изобретение относится к космической технике, в частности к системе изготовления развертываемых (раскрываемых) крупногабаритных двухзеркальных антенн (диаметром раскрыва рефлектора порядка 12 м и более) с высокоточными отражающими поверхностями главного зеркала и контррефлектора. Способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002468479
Дата охранного документа: 27.11.2012
23.02.2019
№219.016.c6ae

Способ работы электропривода с трехступенчатым планетарным редуктором

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве способа работы при реализации его в трехступенчатом планетарном редукторе. Способ реализован для примера в электроприводе с трехступенчатым планетарным редуктором, в котором передачу крутящего момента от быстроходного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002465496
Дата охранного документа: 27.10.2012
11.03.2019
№219.016.d80d

Сотовая панель

Изобретение относится к конструкции систем терморегулирования космических аппаратов, преимущественно телекоммуникационных спутников с длительным сроком эксплуатации. Панель содержит два независимых встроенных параллельных тракта теплоносителя, приклеенных своими полками к параллельно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002346860
Дата охранного документа: 20.02.2009
11.03.2019
№219.016.d891

Способ и устройство осушения воздуха для дегидрации волновода антенны

Предлагаемое изобретение относится к радиотехнике и предназначено для защиты волновода антенны от воздействия факторов окружающей среды, в частности от влаги и пыли, путем подачи в защищаемые полости осушенного воздуха под избыточным давлением. Согласно изобретению устройство содержит воздушную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002395138
Дата охранного документа: 20.07.2010
11.03.2019
№219.016.d95f

Способ компоновки космического аппарата

Изобретение относится преимущественно к телекоммуникационным спутникам с мощностью энергопотребления на уровне 1-2,5 кВт. Согласно изобретению космический аппарат (спутник) выполняют из двух модулей: полезной нагрузки и служебных систем. Приборы устанавливают на внутренних обшивках их...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002353553
Дата охранного документа: 27.04.2009
+ добавить свой РИД