Разработка технологического процесса изготовления цилиндрического баллона высокого давления

В современных изделиях авиационной и ракетно-космической техники (РКТ) широкое применение нашли тонкостенные конструкции, имеющие форму оболочек вращения: сферических, цилиндрических, конических, торовых и их комбинаций. Самой распространенной формой оболочки, работающей под внутренним давлением жидкости или газа, является цилиндрическая, которая входит составной частью как в криволинейные трубопроводы, так и цилиндрические баллоны, и корпуса твердотопливных двигателей с профилированными днищами.

К сосудам давления и емкостям, применяемым для хранения или транспортировки жидкостей и газов, предъявляют высокие требования по герметичности и чистоте их внутренней поверхности. Однако оболочки, изготовленные методом намотки из однонаправленных композиционных материалов, обладают высокой газопроницаемостью. Выбор того или иного типа герметика определяется в первую очередь условиями эксплуатации и длительностью хранения жидкостей или газов. Как правило, в качестве внутреннего герметизирующего слоя применяют металлы, которые имеют низкую газопроницаемость, работают в широком диапазоне температур и способны воспринимать часть нагрузки от сил внутреннего давления. В меньшей степени этим требованиям отвечают термопласты, например, полиэтилен или резины, однако трубопроводы или баллоны давления с полимерными герметиками являются более технологичными и дешевыми в изготовлении.

Следует отметить, что большинство сосудов давления работают в циклическом режиме. Если при рабочем давлением напряжения на внутреннем металлическом слое будут превышать предел текучести материала, то при разгрузке в нем возникнут сжимающие усилия, которые могут привести к потере устойчивости внутренней оболочки.

Эффективность при применении однонаправленных композиционных материалов достигается в тех случаях, когда конструкции из КМ работают на растяжение, это силовые оболочки баллонов, корпусов двигателей или трубопроводов. Композитные оболочки сосудов давления изготовляют методом непрерывной намотки, хорошо отработанным, технологически оснащенным и широко распространенным в настоящее время в промышленности при производстве композитных конструкций различного назначения.