Бак высокого давления

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к баку высокого давления для хранения рабочих тел, предназначенному для использования на космическом аппарате. Бак содержит металлический лейнер, имеющий верхнее и нижнее днища овальной формы, выполненные в виде полусфер, герметично соединенных между собой одним сварным швом по периметру их краев, внешнюю упрочняющую армирующую оболочку из ленточного композиционного материала, пропитанного связующим, выходную магистраль высокого давления, полость которой герметично соединена сваркой с полостью бака. Герметичное соединение краев днищ между собой выполнено одним сварным швом по периметру посредством двух наружных шпангоутов. Герметичное соединение полости выходной магистрали высокого давления с полостью бака выполнено сваркой через отверстие в упомянутом сварном шве. Сварной шов магистрали высокого давления проходит по замкнутому периметру сварного шва, соединяющего края днищ и по шпангоутам. Узлы крепления бака к космическому аппарату выполнены с вертикальными отверстиями для болтов в выступающих участках шпангоутов, монолитно выполненных по наружным периметрам шпангоутов и снабженных шайбами, поверхности каждой из которых выполнены сопряженными с поверхностями выступающих участков шпангоутов, обращенных друг к другу вокруг их отверстий. Использование изобретения обеспечивает повышение надежности конструкции бака. 3 ил.

 

Изобретение относится к общему машиностроению и может быть использовано в качестве бака высокого давления для хранения газообразных или жидких рабочих тел, например ксенона, на космическом аппарате.

Известна емкость из композиционного материала (патент РФ на изобретение №2237210), включающая в себя пластиковую оболочку, установленные в полюсных отверстиях оболочки фланцы, состоящие из опорного пера, на которое уложен пластик силовой оболочки, и узла соединения емкости с другими элементами конструкции (соплом или крышкой). В устройстве узел для соединения фланца с другими элементами конструкции вдвинут внутрь корпуса и соединен с внутренней поверхностью опорного пера фланца с помощью конической оболочки таким образом, что срединная поверхность конической оболочки пересекает поверхность опорного пера фланца по окружности, радиус которой больше радиуса полюсного отверстия пластиковой оболочки.

Недостаток аналога заключается в повышенной массе, причиной которой является исполнение узла для соединения фланца с другими элементами конструкции. При этом узел выполнен громоздким из-за повышенной концентрации механических нагрузок.

В качестве прототипа выбран «Металлопластиковый баллон высокого давления» (патент РФ на изобретение №2310120). Металлопластиковый баллон высокого давления содержит металлический лейнер, имеющий днища, среднюю цилиндрическую часть и внешнюю упрочняющую армирующую оболочку из композиционного материала. При этом цилиндрическая часть лейнера в зонах перехода к днищам с обеих сторон имеет утолщения, а между упрочняющей армирующей оболочкой и наружной поверхностью лейнера имеется антикоррозионное покрытие.

Недостаток прототипа заключается в повышенной массе устройства, причиной которой является исполнение цилиндрической части лейнера, выполненной с утолщением в зонах перехода к днищам с обеих сторон.

Задачи заявляемого изобретения: повышение надежности конструкции бака высокого давления, упрощение его изготовления и применения.

Задачи решены за счет того, что герметичное соединение краев днищ между собой выполнено одним сварным швом по периметру посредством двух, верхнего и нижнего, наружных шпангоутов, между внутренними вертикально выступающими краями которых сопряженно расположены отогнутые по периметрам наружу края упомянутых днищ, герметичное соединение полости выходной магистрали высокого давления с полостью бака выполнено сваркой через отверстие, выполненное в упомянутом сварном шве, при этом сварной шов магистрали высокого давления проходит по замкнутому периметру сварного шва, соединяющего края днищ и по шпангоутам, а узлы крепления бака к космическому аппарату монолитно выполнены по наружным периметрам шпангоутов в виде равномерно расположенных выступающих участков с вертикальными отверстиями для болтов, при этом выступающие участки 17, 19 снабжены шайбами 21, поверхности каждой из которых выполнены сопряженными с поверхностями выступающих участков шпангоутов, обращенных друг к другу вокруг их отверстий, причем каждая шайба с наружной стороны указанных выступающих участков соединена с ними сваркой.

Предложенное изобретение поясняется чертежами, на которых изображено:

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 (сварочное соединение магистрали высокого давления с баком).

Бак высокого давления для хранения газообразных или жидких рабочих тел, предназначенный для использования на космическом аппарате, содержит металлический лейнер 1 с верхним и нижним овальными днищами 2, 3, выполненные в виде полусфер, герметично соединенные 4 между собой по периметру их краев, внешнюю упрочняющую армирующую оболочку 5 из ленточного композиционного материала, пропитанного связующим, выходную магистраль высокого давления 6, полость которой герметично соединена с полостью 7 бака, узлы крепления бака 8 к космическому аппарату.

В предложенном баке высокого давления герметичное соединение краев днищ 2, 3 между собой выполнено одним сварным швом 4 по периметру посредством двух, верхнего и нижнего, наружных шпангоутов 9, 10, между внутренними вертикально выступающими краями 11, 12 которых сопряженно расположены отогнутые по периметрам наружу края 13, 14 упомянутых днищ, герметичное соединение полости выходной магистрали 6 высокого давления с полостью 7 бака выполнено сваркой через отверстие 15, выполненное в упомянутом сварном шве 4, при этом сварной шов 16 магистрали высокого давления проходит по замкнутому периметру сварного шва 4, соединяющего края днищ и по шпангоутам, а узлы крепления 8 бака к космическому аппарату монолитно выполнены по наружным периметрам шпангоутов 9, 10 в виде равномерно расположенных выступающих участков 17, 18 с вертикальными отверстиями 19, 20 для болтов, при этом выступающие участки снабжены шайбами 21, поверхности каждой из которых выполнены сопряженными с поверхностями выступающих участков 17, 18 шпангоутов 9, 10, обращенных друг к другу вокруг их отверстий 19, 20, причем каждая шайба 21 с наружной стороны указанных выступающих участков 17, 18 соединена с ними сваркой 22, 23.

Бак, перед установкой на КА, подвергается технологической операции автофреттажа - нагружению его внутренним давлением, устраняющим в лейнере 1 остаточные деформации. В результате чего после снятия давления в лейнере 1 создаются сжимающие, а в армирующей оболочке 5 из композиционного материала растягивающие напряжения в таком соотношении, что при разрушении металлопластикового бака металлический лейнер и армирующая оболочка, имеющие различные модули упругости, разрушаются одновременно. Таким образом, полностью реализуется повышенная прочность бака.

Установка бака на КА осуществляется посредством узлов крепления 8, выполненных с равномерным распределением их по внешним периметрам шпангоутов 9, 10, с вертикальными отверстиями 19, 20 для болтов соединения бака с КА, или с технологической установкой для проведения наземных испытаний. Шпангоуты 9, 10, соединенные сваркой 4 по их внутреннему периметру одновременно с днищами 2, 3, а также по их внешнему периметру в узлах крепления 8 посредством шайб 21, образуют объемную монолитно-жесткую конструкцию с равномерным распределением механических нагрузок по всей конструкции бака. Такая конструкция бака позволяет обеспечить простоту и надежность его изготовления, закрепления его на КА с обеспечением достаточно высокой надежности при воздействии повышенных механических нагрузок на КА в процессе его выведения на орбиту ракетой-носителем.

Для обеспечения требуемой прочности, надежности и снижения массы конструкции бака (за счет уменьшения толщины оболочки лейнера 1) намотка упрочняющей армирующей оболочки 5 выполнена послойно, с перекрытием краев ленты, намотки с различными направлениями (углами) намотки и необходимой толщины. Количество слоев определяется в зависимости от механических свойств металла лейнера 1, типа армирующих волокон, от размеров и толщины стенок лейнера, а также заполнения слоями вогнутых участков на поверхности бака, например, в местах соединения днищ 2, 3 со шпангоутами 9, 10. Для обеспечения плотного соединения упрочняющей армирующей оболочки 5 по всей металлической поверхности бака (за исключением выступающих участков узлов крепления 8 бака к КА) предложенная конструкция бака со шпангоутами 9, 10 позволяет обеспечить достаточную жесткость и надежность увеличением их размера по высоте при одновременном уменьшении их выступающего относительно днищ размера в горизонтальном направлении, что позволяет повысить прочность и надежность бака в целом.

В настоящее время устройство находится на стадии подготовки к выпуску конструкторской документации на его изготовление.

Бак высокого давления для хранения газообразных или жидких рабочих тел, предназначенный для использования на космическом аппарате, содержащий металлический лейнер с верхним и нижним овальными днищами, выполненными в виде полусфер, герметично соединенные между собой по периметру их краев, внешнюю упрочняющую армирующую оболочку из ленточного композиционного материала, пропитанного связующим, выходную магистраль высокого давления, полость которой герметично соединена с полостью бака, узлы крепления бака к космическому аппарату, отличающийся тем, что герметичное соединение краев днищ между собой выполнено одним сварным швом по периметру посредством двух, верхнего и нижнего, наружных шпангоутов, между внутренними вертикально выступающими краями которых сопряженно расположены отогнутые по периметрам наружу края упомянутых днищ, герметичное соединение полости выходной магистрали высокого давления с полостью бака выполнено сваркой через отверстие, выполненное в упомянутом сварном шве, при этом сварной шов магистрали высокого давления проходит по замкнутому периметру сварного шва, соединяющего края днищ и по шпангоутам, а узлы крепления бака к космическому аппарату монолитно выполнены по наружным периметрам шпангоутов в виде равномерно расположенных выступающих участков с вертикальными отверстиями для болтов, при этом выступающие участки снабжены шайбами, поверхности каждой из которых выполнены сопряженными с поверхностями выступающих участков шпангоутов, обращенных друг к другу вокруг их отверстий, причем каждая шайба с наружной стороны указанных выступающих участков соединена с ними сваркой.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области судостроения и касается транспортировки сжатого газа морским транспортом. Предложено судно для транспортировки сжатого газа, корпус которого разделен на ячейки с вертикальными направляющими, не менее чем одна переборка в которых водогазонепроницаемая, в направляющих установлены друг на друга унифицированные контейнеры с размещенными в них горизонтально емкостями для сжатого газа, которые соединены с судовой системой перегрузки сжатого газа, причем корпус судна разделен на ячейки так, что в зоне не менее чем одной ограничивающей ячейку переборки обеспечено расстояние от 0,8 до 2 метров и в этом пространстве расположены коллекторы распределения сжатого газа, трубопроводы с запорными клапанами, компрессор, приборы аварийного контроля и управления.

Изобретение относится к подземной системе хранения и резервирования сжиженного природного газа (СПГ) для его накопления и выдачи потребителю. Подземное хранилище (ПХ) расположено ниже уровня земли 1 на отметке, предотвращающей промерзание поверхности земли, и ограждено по периметру от массива грунта бетонной стеной 2 типа «стена в грунте».

Изобретение относится к подземной системе хранения и резервирования СПГ для его накопления и выдачи потребителю, особенно при покрытии пикового потребления газа.

Узел расширяемого аккумулятора и резервуара включает в себя резервуар, задающий внутреннюю камеру с содержащейся в ней рабочей текучей средой, и расширяемый аккумулятор.

Изобретение может быть использовано при производстве сосудов высокого давления из композиционных материалов, предназначенных для помещения или хранения газов в сжатом, сжиженном или твердом состоянии.

Изобретение относится к области транспортного машиностроения. Емкость для газа высокого давления повышенной взрывобезопасности включает в себя отдельные секции, объединенные в единый комплекс с помощью гибких шлангов.

Изобретение относится к мультиклапану с мешком (30) для хранения и к мешку для хранения. Мешок для хранения выполнен с возможностью временного помещения сжиженного горючего газа вокруг выгружающего устройства для резервуара сжиженного горючего газа и сформирован из деформируемого материала с памятью, при этом мешок для хранения имеет временное положение с уменьшенным размером, когда наружный диаметр мешка для хранения составляет меньше чем 48 мм, и второе рабочее положение, когда мешок для хранения имеет достаточный объем.

Изобретение относится к способу изготовления сварных сосудов высокого давления. Обечайку изготавливают путем свертки листовой заготовки со стыковкой кромок в сборочно-сварочных приспособлениях, прихватки кромок по краям с использованием технологических пластин, автоматической сварки с последующей калибровкой по внутреннему диаметру обечайки и рентгенотелевизионного контроля качества сварного шва.

Подземное хранилище сжиженного природного газа содержит расположенный на основании из уплотненного грунта и теплоизоляционной прослойки железобетонный резервуар с вертикально ориентированными боковыми стенами, окруженный по наружной боковой поверхности податливой прослойкой, изнутри теплоизолированный и гидроизолированный от сжиженного природного газа.

Изобретение касается ресивера для сжатого воздуха для грузовых автомобилей, содержащего трубчатый или цилиндрический корпус, закрытый на своих обоих концах приваренными наружными днищами.

Изобретение относится к области авиации, ракетостроения и космонавтики, в частности к лейнерам, которые используются в баллонах высокого давления. Способ изготовления тонкостенного бесшовного лейнера для композитных баков из титановых сплавов включает засыпку гранул из высокопрочного титанового сплава в металлическую капсулу. После заполнения гранулами капсулы процесс виброуплотнения и нагревания прекращают, капсулу с находящимися в ней гранулами заваривают электронным лучом и извлекают на воздух, а затем проверяют на герметичность. После завершения проверки вакуумированные гранулы в капсуле подвергают горячему изостатическому прессованию, по окончании которого полученную в результате компактированную капсулу заготовки лейнера опускают в емкость с раствором кислот для растворения внешней и внутренней оболочек, по окончании которого тонкостенный бесшовный лейнер из высокопрочного титанового сплава извлекают из раствора кислот и проверяют на соответствие геометрическим параметрам. Тонкостенный бесшовный лейнер для композитных баков из титановых сплавов содержит цилиндрическую обечайку, два днища, которые расположены на одной оси и сопряжены так, что цилиндрическая обечайка расположена между двумя днищами лейнера. Два фланца, каждый из которых сопряжен с одним из днищ лейнера. При этом на центральной оси каждого фланца имеется отверстие, цилиндрическая обечайка, днища и фланцы сопряжены в единую, монолитную и равнопрочную конструкцию без сварных швов и соединений. Техническим результатом является повышение надежности, уменьшение массовых характеристик, увеличение прочности и срока эксплуатации при повышении сложности конфигурации и минимальной механической обработке лейнера. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в конструкциях газовых и гидравлических фильтров и аккумуляторов и всех подобных емкостей с использованием оболочек из композиционных материалов, а также в изделиях авиационной и ракетной техники, например, в качестве топливных баков и корпусов ракетных двигателей твердого топлива. Силовая оболочка 1 содержит стыковочный торцевой шпангоут 2 с расположенными в распределенных по окружности радиальных пазах 3 штифтами 4. На штифтах 4 выполнены цилиндрические резьбовые хвостовики 6, на которых расположены кольцевые гайки 7, которые контактируют с слоистым материалом торцевого шпангоута по коническим поверхностям углублений 8. Изобретение позволяет повысить прочность узла соединения и расширить область применения силовых оболочек из слоистых композиционных материалов. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении корпусов, контейнеров, емкостей, баллонов давления из композиционного материала. Емкость из композиционного материала содержит силовую оболочку, образованную сопряженной с днищами обечайкой, и узел стыка, расположенный в зоне сопряжения днища с обечайкой. Причем узел стыка сформирован приматываемыми к силовой оболочке пакетами композиционного материала и содержит выполненную из металла крепежную арматуру, образованную силовой рамой и хвостовиком. Хвостовик выполнен в виде кольца, скрепленного с силовой рамой продольными перемычками, а с кольцом скреплены продольные лапки. При этом кольцо, продольные перемычки и продольные лапки расположены между силовой оболочкой и пакетами композиционного материала. Изобретение направлено на уменьшение массы и длины узла стыка. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Баллон предназначен для использования в условиях низких температур при длительном хранении и транспортирования жидкостей, сжатых и сжиженных газов. Баллон содержит лейнер 1 с покрытием 2 армирующей намоткой его цилиндрической части 3, днищ 4, составных горловин верхней 5 и нижней 6 с наружной 12 и внутренней 9 резьбами. Каждая из составных горловин 5 и 6 баллона состоит из первичной горловины 7 самого лейнера 1 с наружной 8 и внутренней 9 резьбами, силовых верхней 10 и нижней 11 втулок, навернутых на наружную резьбу 8 первичных горловин 7 самого лейнера 1, при этом силовые втулки 10 и 11 имеют шестигранные буртики 14, примыкающие к днищам 4 лейнера. Нижняя силовая втулка 11 выполнена с двумя лысками 15. На верхней и нижней горловинах установлены фиксирующие гайки 16. Покрытие 2 из слоев армирующих волокон и эпоксидных смол частично покрывают силовые втулки 10 и 11, при этом соотношение толщин слоя покрытия части силовых втулок 10, 11 к толщине слоя цилиндрической части баллона соответствует 3:1. Технический результат - обеспечение закрепления баллона в вертикальном положении за его горловины, предотвращение проворота баллона в закрепленном состоянии вокруг своей оси вращения, обеспечение возможности удаления конденсата из баллона. 3 ил.

Группа изобретений относится к резервуарам, рассчитанным на сжатые жидкотекучие среды, а именно сжиженный природный газ. Герметичный и изолированный резервуар для холодной сжатой жидкотекучей среды содержит жесткий герметичный корпус (4), герметичную мембрану (1), рассчитанную на вхождение в контакт с холодной жидкотекучей средой в резервуаре, слой термоизоляционного материала (3) между мембраной (1) и внутренней поверхностью корпуса (4) и устройство (5) выравнивания давления. Внутренняя поверхность корпуса (4) служит опорной поверхностью для мембраны (1). Устройство (5) способно ограничивать разность давлений в первом герметичном объеме внутри мембраны (1) и во втором герметичном объеме снаружи мембраны (1). Группа изобретений направлена на создание резервуара, рассчитанного на относительно высокое давление. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 10 ил

Изобретение относится к области хранения и транспортировки нефти, нефтепродуктов (НП) и сжиженного природного газа (СПГ) и может быть использовано при производстве резервуаров для хранения и транспортировки СПГ. Cпособ изготовления резервуара для хранения и транспортировки нефти, НП и СПГ заключается в нанесении на внешнюю поверхность резервуара отражающей пленки, включающей три слоя: эпоксидный слой (грунтовка), термоплавкий (клеевой) полимерный подслой и светоотражающий слой. Изобретение позволяет существенно снизить негативное влияние солнечной энергии на охраняемые объекты, в том числе, резервуары для хранения СПГ. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к газовому оборудованию, в частности к газовым баллонным установкам с баллонами высокого давления (ВД), средствам крепления баллона ВД на опорной поверхности и баллонам высокого давления (ВД), используемым для хранения и подачи газа потребителю. Технический результат изобретения включает обеспечение компенсации изменений габаритов и формы закрепленного на опорной поверхности баллона в процессе его эксплуатации, а также при его креплении. Указанный результат достигается конструкцией по крайней мере одного средства 2 крепления баллона 1 на опорной поверхности 3, содержащего первое звено 21 с продольной осью 214, совпадающей с продольной осью 16 баллона, жестко закрепленного на днище 11 баллона 1, и второе звено 22, выполненное с возможностью крепления на опорной поверхности 3. При этом первое звено 21 содержит хвостовую часть 211 в виде по крайней мере части сферы, второе звено 22 выполнено с возможностью жесткого крепления к опорной поверхности 3 и содержит цилиндрический канал 221, при этом первое и второе звенья выполнены с возможностью вхождения и смещения по крайней мере хвостовой части 211 первого звена вдоль и вокруг продольной оси цилиндрического канала 221. 3 н. и 22 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к баку высокого давления для хранения рабочих тел, предназначенному для использования на космическом аппарате. Бак содержит металлический лейнер, имеющий верхнее и нижнее днища овальной формы, выполненные в виде полусфер, герметично соединенных между собой одним сварным швом по периметру их краев, внешнюю упрочняющую армирующую оболочку из ленточного композиционного материала, пропитанного связующим, выходную магистраль высокого давления, полость которой герметично соединена сваркой с полостью бака. Герметичное соединение краев днищ между собой выполнено одним сварным швом по периметру посредством двух наружных шпангоутов. Герметичное соединение полости выходной магистрали высокого давления с полостью бака выполнено сваркой через отверстие в упомянутом сварном шве. Сварной шов магистрали высокого давления проходит по замкнутому периметру сварного шва, соединяющего края днищ и по шпангоутам. Узлы крепления бака к космическому аппарату выполнены с вертикальными отверстиями для болтов в выступающих участках шпангоутов, монолитно выполненных по наружным периметрам шпангоутов и снабженных шайбами, поверхности каждой из которых выполнены сопряженными с поверхностями выступающих участков шпангоутов, обращенных друг к другу вокруг их отверстий. Использование изобретения обеспечивает повышение надежности конструкции бака. 3 ил.

Наверх