WikiDer > Сосуд под давлением из композитного материала

Composite overwrapped pressure vessel
Композитный сосуд под давлением.jpg

А сосуд высокого давления с композитной оболочкой (COPV) - это сосуд состоящий из тонкого неструктурного вкладыша, обернутого структурным волокно составной, предназначенный для проведения жидкость под давлением. Вкладыш обеспечивает барьер между жидкостью и композитом, предотвращая утечки (которые могут происходить через матрицу микротрещины которые не вызывают разрушения конструкции) и химического разрушения конструкции. Обычно применяется защитная оболочка для защиты от повреждений при ударе.[1][2] Наиболее часто используемые композиты: полимеры, армированные волокном (FRP),[3] с помощью углерод и кевлар волокна. Основным преимуществом COPV по сравнению с металлическим сосудом высокого давления аналогичного размера является меньший вес, но это может быть компенсировано увеличением затрат на производство и сертификацию.

Корпус Ракетная ступень Альтаир, по сути стекловолокно сосуд высокого давления с композитной оболочкой

Обзор

Сосуд под давлением из композитного материала с внешней оболочкой (COPV) представляет собой резервуар, работающий под давлением, обычно состоящий из металлической облицовки, композитной оболочки и одного или нескольких выступов.[4] Они используются в космических полетах благодаря высокой прочности и небольшому весу.[5]

Во время работы COPV расширяются из своего негерметичного состояния.[6]

Производство

Во время производства COPV проходят процесс, называемый автофреттаж. Устройство находится под давлением, и облицовке позволяют пластически (необратимо) деформироваться. Он соприкасается с внешней оберткой и приводит к постоянному увеличению объема. Одна из причин для автофреттинга сосуда - убедиться, что увеличение объема сосудов под давлением в линейке продуктов остается в пределах семейства. Несемейные данные могут указывать на возможное повреждение судна.[5][7]

Тестирование

В отношении COPV проводятся различные тесты и проверки, в том числе разрывной тест, срок службы до разрыва, и неразрушающая оценка.[8][9]

Старение

Три основных компонента влияют на прочность COPV из-за старения: усталость от цикла, возрастная долговечность внешней оболочки и долговечность после стресса.[4]

Неудачи

COPV могут подвергаться сложным отказам. В 2016 г. SpaceX Ракета Falcon 9 взорвался на подушке из-за отказа COPV внутри баллона с жидким кислородом:[10] отказ произошел в результате скопления кислорода между алюминиевым вкладышем COPV и композитной внешней оберткой в ​​пустоте или изгибе. Захваченный кислород может либо разорвать волокна внешней оболочки, либо вызвать трение между волокнами при набухании, воспламеняя волокна в чистом кислороде и вызывая отказ COPV.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Защитные оболочки для сосудов высокого давления с композитной оболочкой
  2. ^ Сосуд под давлением с композитной оболочкой с металлической футеровкой
  3. ^ КОНСТРУКЦИОННАЯ СИСТЕМА МОНИТОРИНГА ЗДОРОВЬЯ КОМПОЗИТНЫХ СОСУДОВ ДАВЛЕНИЯ
  4. ^ а б Рассел, Рик. «Испытание на разрыв под напряжением композитных сосудов под давлением с оболочкой (COPV). Часть 2» (PDF). НАСА. Получено 25 мая, 2018.
  5. ^ а б Кезирян, Майкл Т. «Сосуды под давлением с композитной оболочкой (COPV): обоснование полета для программы космических шаттлов» (PDF). AIAA. Получено 24 мая, 2018.
  6. ^ Там, Уолтер Х. «ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ИЗГОТОВЛЕНИЕ КОМПОЗИЦИОННОГО БАКА ДАВЛЕНИЯ С ПЕРЕКРЫТИЕМ» (PDF). AIAA. Получено 24 мая, 2018 - через Orbital ATK.
  7. ^ Пэт Б. Маклафлан; Скотт К. Форт; Лори Р. Граймс-Ледесма (март 2011 г.). «Композитные сосуды под давлением с оберткой, грунтовка» (PDF). НАСА. Архивировано из оригинал (PDF) на 2015-04-21.
  8. ^ Тестирование сосудов В архиве 2008-09-05 на Wayback Machine
  9. ^ «Ресурсные испытания на разрыв». Архивировано из оригинал на 2010-05-27. Получено 2008-10-20.
  10. ^ «SpaceX объявляет о роли COPV во взрыве ракеты в сентябре». 01/02/2017.