автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Разработка конструкторско-технологических решений по безоправочной намотке торовых сосудов давления из композитных материалов

На правах рукописи УДК 678 067 621 763(075 8)

Чан Нгок Тхань

РАЗРАБОТКА КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПО БЕЗОПРАВОЧНОЙ НАМОТКЕ ТОРОВЫХ СОСУДОВ ДАВЛЕНИЯ ИЗ КОМПОЗИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Специальности 05 02 08 Технология машиностроения

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

□ОЗи ^иэ^

Москва - 2007 г

003070935

Работа выполнена в Московском государственном техническом университете им Н Э Баумана

Научный руководитель Доктор технических наук, профессор

Комков Михаил Андреевич

Официальные оппоненты. Доктор технических наук, профессор

Буланов Игорь Михайлович

Кандидат технических наук Сисаури Виталий Ираклиевич

Ведущая организация ЗАО «Компомаш-ТЭК»

Защита состоится « 3i » ÍjUU-^3007 года в_часов на заседании диссертационного совета Д21214106в Московском государственном техническом университете им. НЭ Баумана по адресу. 105005, г Москва, 2-я Бауманская ул, д 5

Ваш отзыв заверенный печатью организации, просим направлять по адресу: 105005, г Москва, 2-я Бауманская ул, д 5, МГТУим НЭ Баумана

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТУ им НЭ Баумана

Телефон для справок- 267-09-63

Автореферат разослан «J/p » (У\^ШХЛ001 г

Ученый секретарь диссертационного совета Дтн, доцент // // Михайлов В. П.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Актуальной задачей современного машиностроения, обеспечивающей высокий экономический эффект, продолжает оставаться создание легких, герметичных, работающих при высоких давлениях и не очень дорогих в изготовлении сферических, цилиндрических или торо-вых сосудов различного назначения

Композитные и металлокомпозитные торовые сосудов для дыхательных аппаратов относятся к новым перспективным сосудами высокого давления Они удачно компонуются в дыхательных аппаратах всех типов, обладают хорошими массовыми характеристиками, имеют большие возможности для дальнейшего совершенствования и организации серийного производства

Хотя замена цилиндрических сосудов на равновеликие композитные или металлокомпозитные торовые сосуды дает значительные эргономические преимущества и выгоды, а также снижение веса аппарата, однако для зарубежных и российских производителей в настоящее время остаются еще не решенными задачи проектирования и разработки технологии комбинированной намотки композитных торовых сосудов с требуемыми параметрами Поэтому инновационный потенциал технологии намотки композитных торовых сосудов повышается в связи с перспективностью их использования для дыхательных аппаратов.

Цель работы и задачи исследования. Целью работы является создание технологичных, легких и недорогих композитных торовых сосудов, изготавливаемых в условиях серийного производства

Для достижения указанной цели были поставлены и решены следующие основные задачи

1 Разработана математическая модель напряжено-деформированного состояния композитной торовой оболочки с продольно-поперечной (ПП) схемой армирования с учетом ширины наматываемой ленты

2 Методом тензометрирования исследованы относительные деформации торовых оболочек с 1111 схемой армирования, нагруженных внутренним давлением

3 Разработана методика расчета конструктивно-технологических параметров композитных торовых оболочек, получаемых раздельной намоткой продольных и поперечных слоев

4 Разработана конструкция и технология изготовления стеклопласти-ковых торовых сосудов с ПП схемой армирования для серийного производства

5 Экспериментально исследована работоспособность силовой торовой оболочки с ПП схемой армирования внутренним давлением

Научная новизна работы состоит в следующем

- разработана математическая модель напряжено-деформированного состояния композитной торовой оболочки с ПП схемой армирования с учетом ширины наматываемой ленты

- установлено влияние продольного слоя на напряженное состояние поперечного слоя композитной торовой оболочки, нагруженной внутренним давлением

- получены аналитические зависимости, определяющие среднее реализуемое напряжение в продольном слое в зависимости от влияния ширины наматываемой ленты.

- разработана методика расчета конструктивно-технологических параметров композитных торовых оболочек с ПП схемой армирования, получаемы раздельной намоткой слоев

На защиту выносятся:

- математическая модель напряжено-деформированного состояния композитной торовой оболочки с ПП схемой армирования с учетом ширины наматываемой ленты

- разработанная конструкция и методика расчета конструктивно-технологических параметров композитных торовых оболочек с ПП схемой армирования

- анализ результатов испытаний модельных композитных торовых сосудов внутренним давлением

Методы исследования. Для получения основных зависимостей, определяющих конструктивно-технологические параметры торовых оболочек с продольно-поперечной схемой армирования, был использован метод «сетчатого анализа» Экспериментальные исследования прочностных и деформа-тивных характеристик торовых сосудов давления, изготовленных намоткой из композитных материалов, осуществлялись с методом тензометрирования

Практическая ценность: Разработана технология изготовления композитных оболочек тровых сосудов методом раздельной намотки позволила

- исключение применения одноразовых песчано-полимерных оправок, обеспечивших сокращения цикла намотки с 11 часов до 2 часа

- снизить общую трудоемкость изготовления с 44 часа до 15,6 часов

- обеспечить изготовления композитных тровых сосудов в условиях серийного производства

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на XXX академических чтениях по космонавтике (Москва, 2006г), XXXI академических чтениях по космонавтике (Москва, 2007г) и на кафедре «Технология ракетно-космического машиностроения» СМ-12 (2007г)

Публикации. По материалам диссертации опубликовано пять печатных работы

Структура диссертации. Диссертация состоит из пяти глав, выводов и списка литературы из 97 наименований Основная часть работы составляет 166 страниц машинописного текста и содержит 88 рисунков и 15 таблиц ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ

Первая глава посвящена обзору и критическому анализу конструк-

тивно-тсхнологических решений композитных и комбинированных сосудов в том числе и торсжых, изготавливаемых намоткой.

Проведен анализ теоретических, конструктивно-технологических решений и экспериментальных исследований по композитным И комбинированным конструкциям сосудов высокого давления для дыхательных аппаратов. Рассмотрены цилиндрические сосудов высокого давления, применяемые в дыхательных аппаратах со сжатым воздухом. Проанализированы перспективы применения торовых сосудов высокого давления для дыхательных аппаратов; принципы их проектирования и изготовления. Показаны потенциальные возможности проектирования и изготовления композитных торовых сосудов с продольно-поперечной схемой армирования.

Проведенный анализ позволил обосновать цель и задачи исследований в данной работе.

Вторая глава содержит исследование напряжен по-де формированного состояния торовых оболочек с продольно-поперечной схемой армирования с учетом ширины наматываемой ленты.

г г

- < 1.1: . -1 -■- ; Ы

Рис. 2. Расчётная схема круговой торовой оболочки с ПЛ схемой армирования: I — продольный слой, 2- поперечный слой

Рис. /. Схема намотки слоев композитной оболочки торового сосуда: I - продольный слой: 2 — поперечный слой; 3 — герметизирующая оболочка;4 песчано-полимерная оправка

Сначала были определены напряжения в оболочке под действием внутреннего давления Р без учета влияния продольного слоя на поперечный слой торовой оболочки, которая изготовлена одновременной намоткой продольных и поперечных лент шириной I, и (см. рис.1).

Фактически при внутренним давлением ЙЭОДЗРрй происходит растрескивание связующего, продольный слоя перестает работать как единое целое и каждый виток лепты продольного слоя будет удерживаться в равновесии за счет дополнительного напряжения поперечного слоя. На внутренней стороне тора при углах а > ж/ 2 поперечный слой должен еще воспринимать и отрывные усилия витков ленты продольного слоя.

В соответствии со сказанным и из рассмотрения рис 2 суммарное усилие действующее на поперечный слой с учетом влияния продольного слоя на внешней стороне тора в диапазоне углов 0 < а < л/2, будет.

Бша. (1)

^,, = < V = N, + N? + N?

V'o j

Следовательно, в этом диапазоне углов меридиональное напряжение, действующее в нитях с учетом влияния продольного слоя

•Ppa3-ftf2a + cosa + sinoA ^^a + cosa + sina^

= 2^71-TTi-J=t4-£71-J' (2)

Где a=c/R — геометрический параметр тора, Рраз - расчетное давление разрушения; [стк1] - допустимое напряжение на растяжение однонаправленного композитного материала (КМ) в поперечном слое на большом экваторе тора при угле а = О

На внутренней стороне тора в диапазоне углов л/2 <а <п, суммарное усилие N, „., действующее на поперечный слой, будет

sin а-Ли — jcosa, (3)

Va)

где - усилие, действующее в поперечном слое за счет отрывных усилий витков ленты продольного слоя в нормальном направлении

Следовательно, в этом диапазоне напряжение.

s = V?i2g + sma) ра + 51ПсЛ

,n 2hm { a+1 J ж,\ 2a + 1 J

Анализируя выражения (2) и (4) замечаем, что напряжение в нитях поперечного слоя достигают своего максимума при угле а=к/4 Приравняв в выражении (2) при угле а=л/4 максимальные напряжения а^ пределу прочности однонаправленного КМ на растяжение агк, найдем допустимое (расчетное) напряжение на растяжение в поперечном слое на большом экваторе тора при угле a = О

^-■Ша)

Напряжение в нитях продольного слоя с учетом ширины наматываемой ленты зависит от места их расположения на торовой поверхности, то есть от радиуса вращения оболочки ra = R(a + cos a)

Рассмотрим положение ленты (рис 3) на широте тора от угла a = а ш до угла а„р = ал„ + Да, где Аа = г, ¡R = 2 т - угловая ширина ленты

При намотке с натяжением нити ленты растягиваются неравномерно с увеличением степени деформирования от правого края ленты до левого (см рис 4), поэтому относительная деформация нити на левом краю ленты

D. -D.

a + cosa

--1,

(6)

Dnp a + cos(aiB + 2r) а текущее значение относительной деформации нитей по ширине ленты в диапазоне углов a 1S < a < anp, определяется формулой

А,-А™ а + cosa

et(a) =

а + cos(a m + 2т) S

е:

— i

(7)

Да = 2 Г

/'г/с 5 Положение натянутой ленты продольного слоя на поверхности кругового тора

Рис 4 Закон деформирования ленты продольного слоя на поверхности тора (а) - при намотке с натяжением на торовую оболочку, (б) - под действием внутреннего разрушающего давления

Интегрируя уравнение (7) в диапазоне углов ат < а < апр (рис 3), найдем среднее значение относительной деформации по ширине ленты при намотке на широте тора а = а 18

- 2т) - вша „ а

1 а-Т . sm(a

— jEt(a)¿/a = —4 Да „_ 2т Iа -

г+ -

--1.

(8)

■ соз(адв + 2т)] а + cos(aíti + 2т) Под действием внутреннего давления Р нити ленты будут растягиваться вплоть до разрушения Считаем, что закон деформирования нитей продольного слоя от давления (рис 4) такой же, как и при намотке (7), найдем среднее реализуемое значение относительной деформации нитей по ширине ленты в момент разрушения крайней из них

ь^=е,-е,+ЁГ. (9)

где £к - относительная разрушающая деформация однонаправленного КМ

Отсюда найдем среднее реализуемое напряжение в продольной ленте

шириной í, -2 г R, уложенной на широте тора a = ал> •

-- eos а + [sin а - sin(a + 2т)]/ 2т л

а2о =82. Е = о,--—i-—-Е- = а «' (10)

а + cos(a + 2т)

где £ - модуль упругости однонаправленного КМ. Из анализа выражения (10) следует, что средние напряжение ст2'а в нитях ленты продольного слоя постоянной толщины достигают своего минимального значения при угле а=«мин Для каждой относительной ширины ленты т значение ссми„ получаются из решения уравнения (10) й/ст,^ /¿а = 0

Приравняв напряжения в выражении (9) при угле а = ачин допустимому значению напряжения на растяжение [ст>2 ], найдем расчетное (разрушающее) напряжение однонаправленного КМ в продольном слое

[ак2] = а,'(а......(т)) (П)

Для того чтобы обеспечить высокую производительность, упростить технологический процесс изготовления, а также получить легкую оболочку, необходимо рационально выбрать ширину наматываемы ленты Относительная ширина наматываемой ленты равна

т(а) = = - агссоБ [(1 - Д/)соз( а) - аА1] -

„ —.--V-, ____I -а, (12)

2/? 2 ^ ' 2 _

где угловая координата а изменяется в пределах 0<а<л-2т, А/- выбирают так, чтобы его значение было меньше чем относительная разрушающая деформация однонаправленного КМ ек

ст„ МПа

1 ! | с учетом влияния

-¡-продочьного слоя ч___ у

-Л

—-./ - \ 1 \ . \ ---\

, / без \чета влияния

ПРОДОЛЬНОГ О С [ОЯ X

1 1

без учеча влияния ширины <т2, МПа намагываемой ленты

а,град

18(1

а, град

Рис 5 Изменения напряжений в слоях торовой оболочки при а=4 а —в поперечном слое, б-в продольном слое

Были проводены испытания торовых сосудов с ПП схемой армирования, полученные совместной намоткой слоев на одноразовую песчано-полимерную оправку Стеклопластиковые оболочки торовых сосудов с геометрическим параметром а=4 имели наружной диаметр 403 мм, диаметр сечения 83, толщину продольного слоя Ьпро=0,12 мм и толщину поперечного слоя при а=0 ЬПОП=0,24 мм Расчетные напряжений в продольном и поперечном слоях торовой оболочки показаны на рис 5

a, ipaü И. VKU

3 б

Pite. 7. Относительные деформации поперечного и продольного слоев торового баллона с ПП схемой армирования композитной оболочки: I- давление в

оболочке I МП а: 2- давление в оболочке 2 МП а; 3- давление в оболочке 3 ¡villa; —---расчетные кривые; Z}- экспериментальные значения оболочки N1; о- экспериментальные точения оболочки N2

Результаты испытания гидравлическим давлением развемно-торовых сосудов представлены па рис.6 и рис 7. Торовые сосуды разрушились при давлениях Рт = 4,12 МПа

и 3,75 МПа. Характер разрушения торового сосуда представлены на рис. 6.

Рис. 6. Характер разрушения торового сосуда с ПП схемой армирования

Как и следовало ожидать, торовые оболочки с продольно поперечной схемой армирования разрушались вблизи вершины тора в районе углов а - л / 4...3тг/4. Результаты измерений на трех ступенях нагружения тор о вой оболочки давлением !,0 МПа, 2,0 МПа и давлением 3,0 МПа представлены на рис. 7а и рис. 76 в сравнении с рассчитанными кривыми, полученным по закону Гуку с уравнениями (2), (4) и (10). Экспериментальные значения относительных деформаций slCr и £,а в достаточной мере отражают вид и степень изменения расчетных кривых вдоль меридиана тора.

В третьей главе разработана методика расчета конструктивно-технологических параметров композитных торовых оболочек с ПП схемой армирования, получаемые раздельной намоткой слоев и с учетом ширины наматываемой ленты.

Предлагаемая технология изготовления композитной торовой оболочки с IIII схемой армирования включает дне разделенные во Времени намоточные операции. Сначала открой намоткой на намоточном станке токарного типа изготавливают элементы внутреннего продольного слоя, а после отверждения связующего и сборки элементов продольного слоя совместно герметизирующей оболочкой, на него, как на неударяемую оправку, на торо нам сточном станке наматывают поперечный слой СО торового сосуда.

Внутренний продольный слой силовой оболочки состоят из четвертых элементов, разделенных по углам а,,, апериферийного, внутреннего и двух боковых элементов (см. рис. 8). Периферийный и внутренний элементы наматывают на разборные многоразовые металлические оправки. Изготовление боковых элементов выполняют за дне операция. Сначала открытой намоткой па намоточном станке токарного типа изготавливают профильную дисковую заготовку, затем она выкладывается в пресс-форму. Последовательность изготовления силовой тропой оболочки раздельной намоткой представлена в рис. 9.

&

!|| I

К 4

Рис. 8. Схема деления (а) продольного слоя на элементы: ! — периферийный элемент, 2 - боковой элемент, 5 внутренний элемент, б -продольный слой силовой торовой оболочки е сборка

переборно*** тшшшт ¡ЫМООБГАШПСл - СШРКА

ГОТОЙАЯ КОГ41103НПМЯ 0£0Я0ЧКЛ жысречшна с&ч | Ш1

Рис. 9. Последовательность изготовления силовой торовой оболочки раздельной ты от кой

Допустимую относительную ширину ленты для намотки периферийного и внутреннего элементов продольного слоя выбирают согласно выражению (12). При этом лента в процессе намотки будет своей плоскостью укладывается на поверхность оправки.

Чтобы получить постоянную толщину бокового элемента продольного слоя толщина профильной заготовки определяют по формуле (см. рис. Ю): ___

т= '{я^ъШ-ьЩ-■ (13)

где R - радиус оправки, с — расстояния от оси до вершины оболочки, г — r(a) = с+ Rrnn cosa - текущий радиус вращения

Если профильная заготовка бокового элемента (рис 10) наматывается лентами, ширина которых идеально соответствуют толщине профильной заготовки S(a), то лента в процесс переформовки укладывается к поверхности оправки на ребро под углом к 12- а, поэтому эквивалентная ширина ленты для боковых элементов продольного слоя (рис 10) определяется по формулам

С («) = h,/sma,xm(a) = hJlR^ sin а (14)

где h, - толщина ленты, ап < а < ж - а72, a углы ап и ап выбирают из возможности намотки периферийного и внутреннего элементов без большого проскальзывания

\ f ~ 1 +&CI

\ \\ П^АД'-вй? \ 1 ' ' ~ 1

1 £j-e.MS Г- "а> — JJ ^

Рис 10 Схема оправки для намотки профильной заготовки боковых элементов

О 15 JO 45 ЛО 75 90 105 120 135 150 16: а Град

Рис 11 Изменение относительной

ширины ленты вдоль широты а Д^=61лш,а<ч,=2 198Л=0 263,

А/ = 1.5%, А/ = 2%, а тш = 116° и

а... =115"

Графические зависимости реализуемого напряжения в элементах продольного слоя, построенные по выражениям (10) с относительной шириной наматываемой ленты т,„„ = т(а,,) и (16), показаны на рис 12

В дальнейших расчетах и при изготовлении торового баллона примем толщину продольного слоя оболочки постоянной и равной

hAa,Tmu) = P^R„j2[oJxmJ], (15)

где Р^ - давление разрушения, [сть,(т„ач)] - допустимое напряжение на растяжение однонаправленного КМ в продольном слое

Толщина поперечного слоя намотки изменяется вдоль меридиана тора

P^KJ 2д„+1 }

2[стк|] +cosa) где Rnm = Ruiip +h2 (r,m„)- радиус круговой торовой оболочки, атп = с i Rmm -геометрический параметр кругового тора, [сгк|] - допустимое напряжение на

(16)

растяжение однонаправленного КМ в поперечном слое на большом экваторе тора при угле а = О

2а„„„ +1 ' 2 а„„„ +1,414,

(17)

Рис 12 Расчетные реализуемые напряжения однонаправленного КМ элементах продольного слоя

Л-р=б1ил1,о1Ч,=2 198, т„о„ = 0 021, — 1620 МПа £ = 55ГПа,а =116°

я ' ш

! 1 1 1 i 1 1

i 1 у 1— 1 aja'r,j

Ч I 1

N 1 __ А 1

vi _i _LJ

90 103 120 133 130 163 ISO

а, град

Масса поперечного и продольного слоев определяются равенством

М, = (18)

где 5 = 4п'К? а .- площадь поверхности оболочки слоя, кср Гй(а,т„„)с?а-

71 о

средняя толщина оболочки слоя Подстановка значений толщин из (18) и (19) в равенство (21) дает

Р V р

М _ —p^z—

"" fr, СО!

2 +1

Р .V р

(19)

где - внутренний объем силовой оболочки, рк - плотность однонаправленного КМ

По методике было показано, что масса стеклопластиковой оболочки диаметром 394 мм, сечения 118 мм и объемом 9,2 литра на расчетное давление 30 МПа составляет 1,88 кг, что лишь 15% больше массы аналогичной то-ровой оболочки, изготовленной спирально-геодезической намоткой

Четвертая глава посвящена проектированию конструкции и технологии изготовления стеклопластиковых торовых сосудов с 1111 схемой армирования для условий серийного производства

Конструкция торового сосуда включает в себя герметизирующую оболочку, двухслойную композитную силовую оболочку и один узел штуцера Применение в конструкции баллона эластичной герметизирующей оболочки (полиэтилен, резина) обеспечивает полную реализацию прочности однонаправленного КМ при растяжении Узел штуцера, находящийся в области центрального отверстия баллона, обеспечивает удобное расположение редуктора давления при применении торовою баллона в дыхательных аппаратах

Композитная силовая оболочка, состоящая из двух слоев: продольного и поперечного, изготавливается из однонаправленного стеклопластика раздельной намоткой.

Ьыл выполнен процесс расчета конструктивно-технологических параметров композитных торовых оболочек с продольно-поперечной схемой армирования.

•

Рис. 13. Структурная схема деления продольного слоя торовой оболочки

Рис. 14. Оправка для намотки периферийного элемента продольного слоя торовой оболочки: а - конструкция оправки: 1 - оправка; 2 - стенка; 3 - болт и гайка; 4 - периферийный элемент из КМ; 5 - втулка; б - общий вид готовой оправки

На основании результатов расчета параметров силовой оболочки была разработана структура схема разделения продольного слоя торовой оболочки на четыре элемента (см. рис. 13). Эта схема является основой для проектирования металлической многоразовой технологической оснастки и разработки технологии изготовления элементов продольного слоя методом открытой намотки (см. рис. 14) на станках токарного типа,

В условиях изготовления опытных образцов торовых сосудов и их экспериментального исследования в качестве герметизирую шей оболочкой была выбрана резиновая торовая камера массы 0,76 кг. В конструкции первой резиновой камеры се штуцер был заменен на новый узел штуцера с большим диаметром. Установка нового узла штуцера на место оригинального штуцера резиновой камеры производилась на клею путем осевого стягивания оболочки камеры с деталями узла штуцера. При испытании первого сосуда произошла разгерметизация по штуцеру уже при давлении 1,8 МПа, поэтому в герметизирующей оболочке второго баллона оригинальный штуцер резиновой камеры был сохранен, а узел штуцера доработан.

Сборочный чертеж окончательно проектированного композитного то-рового баллона представлен на рис. 15, а Проектные данные в таблице 1.

лг-

—Ш — -_ -.-----

_._ __

Рис. 15. Сборочный чертеж композитного торового сосуда: I- штуцер; 2-гийка, 3-шайба; 4-втулка; 5-кольцо; 6-шгпуцера камера; 7-продольный слой; 8-поперечный слой; К-клей ВК-9; * - размеры для оправок

Таблица 1. Исходные данные для расчета конструктивно-технологических ______ параметров _

Рра, ; МПа 10" мм3 с, мм ап, град Д1, % МПа Ек» 103 ГПа Рвк» ] О"6 кг/мм3

62 9,8 134 30 1,5 1620 55 2,02

Рис. 16. Схема процесса изготовления стеклопласты-ковых сосудов для условий серийного производства

Сбора Уетяжа

а

ггри. о&и СШ-2Л

На основе раздельной намотки горовой оболочки разработана общая схема процесса изготовления с текло пластиковых торовых сосудов (см. рис. 16} для условий серийного производства. Эта схема изготовления является параллельно-последовательной и «лсращает цикла намотки на торовом станке примерно в 5,5 разов по сравнению с продольно-поперечной намоткой на одноразовые песчаные оправки. При раздельной схеме изготовления торовых сосудов исключаются процесс получения п есча но- по лимерно й оправки, процесс намотки герметизирующей оболочки и процесс удаления оправки, а

также очистка вну тренней поверхности баллона. Поэтому и общая трудоемкость изготовления торовых баллонов раздельной намоткой сократилась почти на 3 раза.

Рассмотрены особенности технологии намотки элементов продольного слоя, их отверждение и сборка между собой, с герметизирующей оболочкой и узлом штуцера.

Намотка поперечного слоя торового сосуда проводилась на малогабаритном торонамоточном станке СНТ-2А. Дается подробное описание работы торонамоточного станка. Получены уравнения, позволяющие найти кинематические и режимной параметры намотки в зависимости от геометрических размеров торовых баллонов представленные в таблице 2. После намотки поперечного слоя штуцер изнутри оболочки вытягивают с помощью цангового замка и окончательно собирают со слоями оболочки. Выполнив окончательную термообработку связующего получаю! готовый торовь 1Й сосуд.

Таблица 2. Параметры намотки

1я, мм Н„, мм V,,*, м/мин (0НГ, об/мин Тпоп, мин хаоо, мин

2,57 0,328 1 12 30 65 30

В ингой главе содержатся экспериментальные исследования модель-пых стеклопластиковых торовых сосудов изготовленных раздельной намоткой продольных и поперечных слоев. Сформулированы рекомендаций для производства композитных торовых сосудов.

В качестве наполнителя был выбран нами стеклоровинга РВМШО-1260-80. В качестве матричного материала использовалось эпоксидное свя-Эт™. (ТУ 2257-345-18826195-01)._ _

Рис. 17. Изготовление торового баллона: а - намотка элементов продольного слоя; б — внутренний элемент; в. г сборка продольного слоя; Д - намотка поперечного слоя на СНТ-2А

Стеклопрепрег был изготовлен на установке барабанного типа УСЛ-2Б; намотка элементов и сборка продольного слоя на токарном станке; намотка поперечного слоя на станке СНТ-2А (см. рис. 17). Для проведения экспериментальных исследований были изготовлены три стеклопластиковых торовых сосуда (ем. рис. 18). Масса готовых торовых сосудов (ТС-1, ТС-2, ТС-3) представлена в таблице 3.

■],«. 1.1

-

4j I

У

-■Л л i К'

- > ; N

т

7 Í /

f / / / / J /

1 / S / / /

i ь / ?

/ г

Рис. 20. Изменение относительных деформа- р-ип*

ций поперечного (а) и продольного (б) слоев: — рис_ 21. Зависимости отно-- расчетные значения;*, о, и <? - жсперимен- ситепьных деформаций от пильные значения; 2, 4, 6 и 8 - соответствен- давления в сосуде

но давление в оболочке 2, 4. 6 и 8 МПа

Были проведены испытания торового сосуда (ТС-3) тезометрированием (тип 2ФИК-5-200) относительных деформации в пределах до 10 МПа (см.

Таблица 3. Масса

Готовый тороый сосуд

Matea поп.слоя Мпоп, кг

ТС-1

ТС-2

ТС-3

овтоых горовых баллонов

--г--- -

Масса про. слоя Мл», кг

Масса сосуда Mt, кг

Потеря, герметич

Рис. 18. Готовый композитный торовыи сосуд

Торовые баллоны подвергались гидравлическим испытаниям на внутреннее давление с целью проверки работоспособности силовой и герметизирующей оболочек, их деформативных характеристик, прочности заделки штуцера, а также определения характера и места разрушения емкости (рис. 19).

Рис. 19. Установка испытания торо-вого сосуда гидравлическим давлением

Рис. 20. Наклейка тезодатчиков на торовом сосуде

рис 20) Величина и характер изменения относительных деформации в достаточно полной мере отражают напряженно-деформированное состояние и работоспособность торового баллона (см рис 21) Зависимость деформаций от давления (рис 22) позволяет считать, что торовый сосуд разрушится в районе 25 МПа

На основании теоретических и экспериментальных исследований были составлены рекомендации по конструированию и технологии изготовления торовых сосудов из композитных материалов методом намотки для условий серийного производства Основные задачи исследования, на наш взгляд, представляют определенный практический интерес для промышленности дыхательных аппаратов потому, что торовые сосуды более стабильно находятся на спине человека при перемещении ползком, подъеме по лестницам, прохождение люков, завалов и т д Торовые сосуды менее выступают от спины, чем цилиндр соответствующего объема, более удобно размещаются на спине человека, освобождая плечи для работы При этом можно использовать область центрального отверстия торового сосуда для размещения редуктора.

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ:

1 Проведен анализ конструкторско-технологических параметров известных металлических, композитных и комбинированных торовых сосудов, показавший, что они не отвечают требованиям, предъявляемым к баллонам для дыхательных аппаратов, или по массовым показателям, или по трудоемкости их изготовления в условиях серийного производства

2 Разработана структурная схема и способ раздельной намотки слоев двухслойной композитной торовой оболочки с продольно-поперечной схемой армирования, позволившие исключить из известных технологических процессов использование одноразовых песчано-полимерных оправок и обеспечить применение многоразовых металлических оправок для намотки элементов продольного слоя оболочки торового сосуда

3 Разработана математическая модель напряженно-деформированного состояния композитных торовых оболочки с продольно-поперечной схемой армирования и учетом ширины наматываемой ленты Сравнение расчетных значений относительных деформаций на основе математической модели с результатами тензометрирования, полученными при испытаниях давлением торовых сосудов, дает удовлетворительное совпадение деформаций как по величине, так и по степени их изменения вдоль меридиана тора, что подтверждается и общим характером разрушения стеклопластикового торового сосуда

4 На основе математической модель разработана методика расчета конструктивно-технологических параметров композитных торовых оболочек, получаемых раздельной намоткой продольных и поперечных слоев Показано, что масса стеклопластиковой оболочки диаметром 294 мм, внутренним сечения 118 мм и объемом 9,2 литра на расчетное давление ЗОМПа составля-

ет 1,88 кг, что лишь 15% больше массы аналогичной торовой оболочки, изготовленной спирально-геодезической намоткой

5 Разработанный технологический процесс и оснастка позволили снизить цикл непосредственной намотки на торонамоточном станке в 5,5 разов по сравнению последовательной намоткой по известным техпроцессам изготовления стеклопластиковых торовых оболочек и с учетом удаления песчано-полимерных оправок При этом общая трудоемкость изготовления торовых сосудов раздельной намоткой сократилась почти 3 раза по сравнению с их совместной намоткой на одноразовые оправки

6 На этапе конструкторско-технологической отработки опытных образцов стеклопластиковых торов, изготавливаемых раздельной намоткой, проведены их испытания внутренним давлением и тезометрированием относительных деформации в пределах до 10 МПа Величина и характер изменения относительных деформации вдоль меридиана тора в достаточно полной мере отражают напряженно-деформированное состояние и работоспособность торового сосуда

7 Результаты эргономических испытаний дыхательных аппаратов с сосудами торовой формы показали значительные преимущества по удобству их эксплуатации при перемещениях операторов в стесненных условиях по сравнению с дыхательными аппаратами, снаряженными равновеликими по объему и массу цилиндрическими сосудами Это является основанием для производства торовых сосудов и внедрения их в промышленности дыхательных аппаратов

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ:

1 Чан Нгок Тхань, М А Комков Технология изготовления композитных торовых баллонов для дыхательных аппаратов в условиях серийного производства // Известия вузов, Машиностроение - 2006 - № 12- С 47 -56

2 Комков М А, Чан Нгок Тхань Композитной торовый баллон для дыхательных аппаратов с продольно-поперечной схемой армирования силовой оболочки // Известия вузов, Машиностроение - 2006 - №3 - С 10-19

3 Чан Нгок Тхань, М А Комков Повышение технологичности конструкции композитных торовых баллонов для дыхательных аппаратов // Актуальные проблемы развития отечественной космонавтики Материалы XXX академических чтений по космонавтике — Москва, 2006 - С 372

4 Комков М А , Чан Нгок Тхань Композитные баллоны торовой формы для дыхательных аппаратов // Актуальные проблемы развития отечественной космонавтики Материалы XXX академических чтений по космонавтике - Москва, 2006 - С 371

5 Н Т Чан, М А Комков Экспериментальное исследование стеклопластиковых торовых баллонов с продольно-поперечной схемой армирования Материалы XXXI академических чтений по космонавтике - Москва 2007 - С 469

Подписано к печати 20 04 07 Заказ № 237 Объем 1,00 печ л Тираж 80 экз Типография МГТУ им Н Э Баумана 105005, Москва, 2-я Бауманская ул, д 5

263-62-01

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОБЗОР И КРИТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ КОНСТРУКТИВНО -ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ КОМПОЗИТНЫХ И КОМБИНИРОВАННЫХ ТОРОВЫХ СОСУДОВ, ИЗГОТАВЛИВАЕМЫХ НАМОТКОЙ ДЛЯ ДЫХАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ.

1.1.Цилиндрические сосуды высокого давления, применяемые в дыхательных аппаратах со сжатым воздухом.

1.2.Анализ теоретических и экспериментальных исследований по композитным и комбинированным конструкциям сосудов высокого давления для дыхательных аппаратов.

1.3.Конструктивно-технологические решения композитных и металлокомпозитных сосудов для дыхательных аппаратов, изготавливаемых методом намотки.

1.4.Торовые сосуды высокого давления для дыхательных аппаратов.

1.4.1. Перспективы применения торовых сосудов высокого давления для дыхательных аппаратов.

1.4.2. Анализ теоретических и экспериментальных исследований по торовым конструкциями из композитных материалов.

1.4.3. Особенности изготовления комбинированных торовых сосудов высокого давления.

1.4.4. Особенности проектирования, изготовления кольцевых шпангоутов, выполненных орбитальной намоткой.

1.4.5. Принципы проектирования, изготовления композитных торовых сосудов для дыхательных аппаратов.

1.5.Потенциальные возможности проектирования и Изготовления композитных торовых сосудов с продольно-поперечной схемой армирования.

1.6.Цель работы и подстановка задач исследования.

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ТОРОВЫХ ОБОЛОЧЕК, ПОЛУЧАЕМЫХ СОВМЕСТНОЙ НАМОТКОЙ ПРОДОЛЬНЫХ И ПОПЕРЕЧНЫХ СЛОЕВ С УЧЕТОМ ШИРИНЫ НАМАТЫВАЕМОЙ ЛЕНТЫ.

2.1.Геометрия, система координат, уравнения равновесия и усилия для силовой торовой оболочки из композиционных материалов.

2.2.Математическая модель напряженно-деформированного состояния торовой оболочки с ПП схемой армирования.

2.2.1. Напряжения в торовой оболочке с ПП схемой армирования без учета влияния продольного слоя на поперечный слой.

2.2.2. Влияние продольного слоя на напряженное состояние поперечного слоя композитной торовой оболочки.

2.2.3. Исследование напряженно-деформированного состояния продольного слоя с учетом укладываемой ширины ленты.

2.3.Выбор ширины наматываемой ленты, укладываемой в продольном направлении.

2.4.Анализ результатов предварительно проведенных испытаний стеклопластиковых торовых баллонов с ПП схемой армирования.

2.5.Выводы по главе.

ГЛАВА 3. МЕТОДИКА РАСЧЕТА КОНСТРУКТИВНО

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ КОМПОЗИТНЫХ ТОРОВЫХ ОБОЛОЧЕК С ПП СХЕМОЙ АРМИРОВАНИЯ, ПОЛУЧАЕМЫЕ РАЗДЕЛЬНОЙ НАМОТКОЙ СЛОЕВ.

3.1.Разработка способа раздельной намотки изготовления композитных торовых оболочек с ПП схемой армирования.

3.2.Разработка методики расчета конструктивно-технологических параметров композитных торовых оболочек с ПП схемой армирования, получаемые раздельной намоткой слоев.

3.3.Порядок расчета конструктивно-технологических параметров композитных торовых оболочек, получаемых раздельной намоткой продольных и поперечных слоев.

3.4.Выводы главы.

ГЛАВА 4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ И ТЕХНОЛОГИИ

ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТЕКЛОПЛАСТИКОВЫХ ТОРОВЫХ

СОСУДОВ С РАЗДЕЛЬНОЙ НАМОТКОЙ.

4.1 .Проектирование конструкции и параметров стеклопластиковых торовых сосудов, изготавливаемых раздельных намоткой продольных поперечных слоев.

4.2.Разработка технологии изготовления элементов продольного слоя.

4.2.1. Многоразовые оправки для намотки элементов продольного слоя.

4.2.2. Намотка элементов продольного слоя.

4.2.3. Полимеризация и сборка элементов продольного слоя.

4.3.Разработка технологии изготовления поперечного слоя.

4.3.1. Намотка элементов поперечного слоя.

4.3.2. Способ заделки штуцера, окончательная термообработка намоточного сосуда.

4.4.Разработка общая схема процесса изготовления стеклопластикового торовых сосудов с раздельной намоткой.

4.5.Выводы главы.

ГЛАВА 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

СТЕКЛОПЛАСТИКОВЫХ ТОРОВЫХ СОСУДОВ ИЗГОТОВЛЕННЫХ РАЗДЕЛЬНОЙ НАМОТКОЙ ПРОДОЛЬНЫХ И ПОПЕРЕЧНЫХ СЛОЕВ.

5.2.Изготовления препрега для намотки стеклопластикового торового сосуда.

5.3.Изготовления стеклопластиковых торовых сосудов.

5.4.Испытания изготовленных стеклопластиковых торовых сосудов.

5.4.1. Испытание торового сосуда ТС-1.

5.4.2. Испытание торового сосуда ТС-2.

5.4.3. Испытание торового сосуда ТС-3.

5.5.Рекомендации по реализации результатов исследования.

Актуальность проблемы. Актуальной задачей современного машиностроения, обеспечивающей высокий экономический эффект, продолжает оставаться создание легких, герметичных, работающих при высоких давлениях и не очень дорогих в изготовлении сферических, цилиндрических или торо-вых сосудов различного назначения.

Композитные и металлокомпозитные торовые сосудов для дыхательных аппаратов относятся к новым перспективным сосудами высокого давления. Они удачно компонуются в дыхательных аппаратах всех типов, обладают хорошими массовыми характеристиками, имеют большие возможности для дальнейшего совершенствования и организации серийного производства.

Хотя замена цилиндрических сосудов на равновеликие композитные или металлокомпозитные торовые сосуды дает значительные эргономические преимущества и выгоды, а также снижение веса аппарата, однако для зарубежных и российских производителей в настоящее время остаются еще не решенными задачи проектирования и разработки технологии комбинированной намотки композитных торовых сосудов с требуемыми параметрами. Поэтому инновационный потенциал технологии намотки композитных торовых сосудов повышается в связи с перспективностью их использования для дыхательных аппаратов.

Цель работы и задачи исследования. Целью работы является создание технологичных, легких и недорогих композитных торовых сосудов, изготавливаемых в условиях серийного производства.

Для достижения указанной цели были поставлены и решены следующие основные задачи.

I. Разработана математическая модель напряжено-деформированного состояния композитной торовой оболочки с продольно-поперечной (ГТГТ) схемой армирования с учетом ширины наматываемой ленты.

2. Методом тензометрирования исследованы относительные деформации торовых оболочек с ПП схемой армирования, нагруженных внутренним давлением.

3. Разработана методика расчета конструктивно-технологических параметров композитных торовых оболочек, получаемых раздельной намоткой продольных и поперечных слоев.

4. Разработана конструкция и технология изготовления стеклопласти-ковых торовых сосудов с ПП схемой армирования для серийного производства.

5. Экспериментально исследована работоспособность силовой то-ровой оболочки с ПП схемой армирования внутренним давлением.

Научная новизна работы состоит в следующем:

- разработана математическая модель напряжено-деформированного состояния композитной торовой оболочки с ПП схемой армирования с учетом ширины наматываемой ленты.

- установлено влияние продольного слоя на напряженное состояние поперечного слоя композитной торовой оболочки, нагруженной внутренним давлением.

- получены аналитические зависимости, определяющие среднее реализуемое напряжение в продольном слое при учете влияния ширины укладываемой ленты.

- разработана методика расчета конструктивно-технологических параметров композитных торовых оболочек с ПП схемой армирования, получаемые раздельной намоткой слоев.

На защиту выносятся:

- математическая модель напряжено-деформированного состояния композитной торовой оболочки с ПП схемой армирования с учетом ширины наматываемой ленты.

- разработанная конструкция и методика расчета конструктивно-технологических параметров композитных торовых оболочек с ПП схемой армирования.

- анализ результатов испытаний модельных композитных торовых сосудов внутренним давлением.

Методы исследования. Для получения основных зависимостей, определяющих конструктивно-технологические параметры торовых оболочек с продольно-поперечной схемой армирования, был использован метод «сетчатого анализа». Экспериментальные исследования прочностных и деформа-тивных характеристик торовых сосудов давления, изготовленных методом намотки из композитных материалов, осуществлялись с помощью тензомет-рирования.

Практическая ценность: Разработана технология изготовления композитных оболочек тровых сосудов методом раздельной намотки позволила:

- исключение применения одноразовых песчано-полимерных оправок, обеспечивших сокращения цикла намотки с 11 часов до 2 часа.

- снизить общую трудоемкость изготовления с 44 часа до 15,6 часов.

- обеспечить изготовления композитных тровых сосудов в условиях серийного производства.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на XXX академических чтениях по космонавтике (Москва, 2006г), XXXI академических чтениях по космонавтике (Москва, 2007г) и на кафедре «Технология ракетно-космического машиностроения» СМ-12 (2007г).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано пять печатных работы.

Структура диссертации. Диссертация состоит из пяти глав, выводов и списка литературы из 97 наименований. Основная часть работы составляет 166 страниц машинописного текста и содержит 88 рисунков и 15 таблиц.

В первой главе посвящена обзору и критическому анализу конструктивно-технологических решений композитных и комбинированных сосудов в том числе и торовых, изготавливаемых намоткой. Проведенный анализ позволил обосновать цель и задачи исследований в данной работе.

Вторая глава содержит исследование напряженно-деформированного состояния торовых оболочек с продольно-поперечной схемой армирования с учетом ширины наматываемой ленты.

В третьей главе разработана методика расчета конструктивно-технологических параметров композитных торовых оболочек с ПП схемой армирования, получаемые раздельной намоткой слоев и с учетом ширины наматываемой ленты.

Четвертая глава посвящена проектированию конструкции и технологии изготовления сгеклопластиковых торовых сосудов с ПП схемой армирования для условий серийного производства.

В пятой главе содержатся экспериментальные исследования модельных стеклопластиковых торовых сосудов изготовленных раздельной намоткой продольных и поперечных слоев. Сформулированы рекомендации для производства композитных торовых сосудов.

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ:

1. Проведен анализ конструкторско-технологических параметров известных металлических, композитных и комбинированных торовых сосудов, показавший, что они не отвечают требованиям, предъявляемым к баллонам для дыхательных аппаратов, или по массовым показателям, или по трудоемкости их изготовления в условиях серийного производства.

2. Разработана структурная схема и способ раздельной намотки слоев двухслойной композитной торовой оболочки с продольно-поперечной схемой армирования, позволившие исключить из известных технологических процессов использование одноразовых песчано-полимерных оправок и обеспечить применение многоразовых металлических оправок для намотки элементов продольного слоя оболочки торового сосуда.

3. Разработана математическая модель напряженно-деформированного состояния композитных торовых оболочки с продольно-поперечной схемой армирования и учетом ширины наматываемой ленты. Сравнение расчетных значений относительных деформаций на основе математической модели с результатами тензометрирования, полученными при испытаниях давлением торовых сосудов, дает удовлетворительное совпадение деформаций как по величине, так и по степени их изменения вдоль меридиана тора, что подтверждается и общим характером разрушения стеклопластикового торового сосуда.

4. На основе математической модель разработана методика расчета конструктивно-технологических параметров композитных торовых оболочек, получаемых раздельной намоткой продольных и поперечных слоев. Показано, что масса стеклопластиковой оболочки диаметром 294 мм, внутренним сечения 118 мм и объемом 9,2 литра на расчетное давление ЗОМПа составляет 1,88 кг, что лишь 15% больше массы аналогичной торовой оболочки, изготовленной спирально-геодезической намоткой.

5. Разработанный технологический процесс и оснастка позволили снизить цикл непосредственной намотки на торонамоточном станке в 2 papa по сравнению последовательной намоткой по известным техпроцессам изготовления стеклопластиковых торовых оболочек и с учетом удаления песчано-полимерных оправок. При этом общая трудоемкость изготовления торовых сосудов раздельной намоткой сократилась почти 3 раза по сравнению с их совместной намоткой на одноразовые оправки.

6. На этапе конструкторско-технологической отработки опытных образцов стеклопластиковых торов, изготавливаемых раздельной намоткой, проведены их испытания внутренним давлением и тезометрированием относительных деформации в пределах до 10 МПа. Величина и характер изменения относительных деформации вдоль меридиана тора в достаточно полной мере отражают напряженно-деформированное состояние и работоспособность торового сосуда.

7. Результаты эргономических испытаний дыхательных аппаратов с сосудами торовой формы показали значительные преимущества по удобству их эксплуатации при перемещениях операторов в стеснённых условиях по сравнению с дыхательными аппаратами, снаряженными равновеликими по объему и массу цилиндрическими сосудами. Это является основанием для производства торовых сосудов и внедрения их в промышленности дыхательных аппаратов.

1. Конструкционные стеклопластики / В.И. Альперин, Н.В. Корольков, А.В. Мотавкин и д.р. М.: Химия, 1979 - 360с.

2. Алфутов Н.А., Зиновьев П.А., Попов Б.Г. Расчет многослойных пластин и оболочек из композиционных материалов.- М.: Машиностроение, 1984.-264 с.

3. Алфутов Н.А., Зиновьев П.А. Об одной интегральной оценке напряженного состояния деформируемого тела // Известия АН СССР. Механика твердого тела. 1973. - № 1.- с. 34-37.

4. Амбарцумян С.А. Общая теория анизотропных оболочек.-М.: Наука,1974.- 448 с.

5. Антыпко Л.В., Каримбаев Т.Д. Исследование работоспособности комбинированных оболочек при повторных нагружениях внутренним давлением// Механика полимеров. 1973.- N6.-С. 1060-1065.

6. А.с. 482319 (СССР). Устройство для намотки тороидальных оболочек / В.И. Захаров, В.П. Колесник, К.П. Соломин.- N 2026766 / 23-05 // Б.И.1975.-№32.

7. А.с. 760743 (СССР). Сосуд давления торовой формы /Б.Н. Крутиков, М.А. Комков, В.М. Кузнецов. N 2696049/ 23-26 // Б.И.-1980.- № 18.

8. А.с. 821182 (СССР). Установка для получения предварительно пропитанного ленточного материала / В.М. Кузнецов, М.А. Комков, А.К. Добровольский, N 2762150 / 23-05 // Б.И. 1981.- № 14.

9. А.с. 844893 (СССР). Стеклопластиковый криволинейный трубопро-вод./Б.Н. Крутиков и др. // Б.И. 1981. - № 40.

10. А.с. №876475 (СССР). Способ намотки торовых оболочек из композиционно-волокнистого материала /Б.Н. Крутиков, В.Н. Кузнецов, М.А. Комков и др.//Б.И. 1981.-№40.

11. А.с. 929448 (СССР). Установка для получения предварительно пропитанного ленточного материала /В.М. Кузнецов, М.А. Комков, А.К. Добровольский, Б.Н. Лягушев // Б.И. 1982.- № 19.

12. Нехороших Г.Е., Комков М.А., Мулюгина М.В. Влияние различных схем намотки на весовые характеристики трубопроводов //Применение пластмасс в машиностроении. 1976. - № 15. - С. 33-39.

13. Бидерман B.JL, Бухин Б.Л., Николаев И.К. Расчет равновесной конфигурации резино-кордной оболочки шины на ЭВМ // Каучук и резина. -1966.-N 5.-С. 24-29.

14. Бокин М.Н., Калинин Н.И., Расчет стеклопластиковой торовой оболочки, нагруженной внутренним давлением// Армированные стеклопластики. 1967,- Вып. 1. - С. 86-90. (Тр. ЛМИ).

15. Буланов И.М., Комков М.А. Применение жестких полимерных пленок в криогенных топливных системах аэрокосмической техники // Вестник МГТУ. Машиностроение.- 1992.- N1.- С. 14-24.

16. Буланов И. М., Воробей В. В. Технология ракетных и аэрокосмических конструкций из композиционных материалов.- М.: МГТУ, 1992.- 516 с

17. Васильев В.В. Механика конструкций из композиционных материалов. М.: Машиностроение, 1988. - 272 с.

18. Васильев В.В., Елпатьевский А.Н. Нелинейные деформации оболочек вращения из упругих нитей при действии внутреннего давления // Расчеты на прочность (М). 1968. - Вып. 13. - С. 128-142.

19. Гуняев Г.М. Структура и свойства полимерных волокнистых композитов.- М.: Химия, 1981.- 128 с.

20. Радиопрозрачные изделия из стеклопластиков / И. Г. Гуртовник, В. И. Соколов, Н. Н. Трофимов и др. М.: Мир, 2003.

21. Добровольский А.К. О траектории нитей при изготовлении торовых оболочек кругового сечения. Авиационная промышленность, 1974, № 8.-С.14-16.

22. Егоров Н.Г., Рогинский С.А. Исследование однонаправленных стеклопластиков на кольцевых образцах // Физикохимия и механика ориентированных стеклопластиков.- М.: Наука, 1967.- С. 248-253.

23. Елпатьевский А.Н., Васильев В.В. Прочность цилиндрических оболочек из армированных материалов. М.: Машиностроение, 1972, - 168 с.

24. Елпатьевский А.Н., Дудченко А.А. Расчет цилиндрических оболочек из ориентированного стеклопластика с учетом внутренних трещин // Тр. МАИ. 1971. - Вып. 180 - Прочность и устойчивость тонкостенных авиационных конструкций. - С. 234-249.

25. Зиккел И. Равнопрочные сосуды давления // Ракетная техника и космонавтика. 1962.- N 6. - С. 120-122.

26. Зиновьев П.А., Фомин Б.Я. Проектирование сосудов давления минимального веса, образованных намоткой стеклонитью // Полимерные материалы в машиностроении: Сб. научн. тр. (Пермь).- 1973.- Вып. 127.- С. 9196.

27. Зиновьев П.А. К теории проектирования конструкций минимального веса//Известия вузов. Машиностроение. 1972.- N 12. - С. 32-36.

28. Калинчев В.А., Макаров М.С. Намотанные Стеклопластики.- М.: Химия, 1986.-272 с.

29. Калинчев В.А. Контроль и испытания в производстве баков: Учебное пособие.- М.: МГТУ, 1992.- 57 с.

30. Комков М.А. Равнонапряженная торовая оболочка, изготовленная методом намотки из армированного стеклопластика // Применение пластмасс в машиностроении. -1978.-N 17. С. 75-83.

31. Комков М.А. Проектирование конструкции и технологии изготовления намоткой из композиционных материалов оболочек торовых сосудов давления // Вестник машиностроения.- 2004.- N3.- С. 51-65

32. Комков М.А., Буланов И.М. Определение конструктивно-технических параметров оболочек, намотанных из композиционных материалов: Учебное пособие.-М.: МГТУ, 1992.- 84с

33. Комков М.А. Определение конструктивных и технологических параметров намотки композитных баллонов торовой формы: Учебное пособие. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000. - 24с.

34. Комков М.А. Буланов И.М. Технологические особенности намотки торовых оболочек // ВОТ. 24.-1980.- Вып. 33. С.38-44.

35. Комков М.А., Буланов И.М., Шишацкий В.А. Выбор ширины однонаправленных лент при плотной намотки торовых оболочек // Применение пластмасс в машиностроении. 1986.- N 21.- С. 55-63.

36. Комков М. А., Добровольский А.К., Кузнецов В.М. Результаты экспериментальных исследований равнонапряженных торовых оболочек из стеклопластика// Известия вузов. Машиностроение. 1979. - N5.- С. 159.

37. Комков М.А., Комков К.Ф. О снижении металлоёмкости торовых сосудов // Вестник машиностроения.- 1994.- N2.- С. 19-22.

38. Комков М.А., Комков К.Ф. К проектированию тороидальных комбинированных сосудов давления // Применение полимерных композиционных материалов в машиностроении: Тез докл. ГВсесоюз. научно- технического семинара.- Ворошиловград, 1987 С. 73.

39. Комков М.А., Кузнецов В.М., Добровольский А.К. Установка для изготовления намоточного препрега // Машины, приборы, стенды: Каталог МВТУ. 1982.-N 8.-С.55.

40. Комков М.А., Кузнецов В.М., Погребенко Ю.Ф. О применении некоторых полимерных пленок для намотки герметизирующих оболочек стеклопластиковых сосудов давления // Применение пластмасс в машиностроении. 1974,- N 13.- С. 69-74.

41. Комков. М.А. Исследование конструктивно-технологических параметров и разработка изготовления стеклопластиковых торовых сосудов методом намотки: Дисс. . канд. техн. наук: 05.02.09 М., 1977.-124с.

42. Комков М.А., Шишацкий В.А. Анализ массы комбинированной торовой оболочки круглого сечения // Применение пластмасс в машиностроении,- 1981.-N 18. -С. 92-100.

43. Комков М.А., Чан Нгок Тхань. Композитной торовый баллон для дыхательных аппаратов с продольно-поперечной схемой армирования силовой оболочки // Известия вузов. Машиностроение.- 2006.- №3. С. 10-19.

44. Комков М.А., Чан Нгок Тхань. Композитные баллоны торовой формы для дыхательных аппаратов // Актуальные проблемы развития отечественной космонавтики: Материалы XXX академических чтений по космонавтике Москва, 2006.- С. 371.

45. Композиционные материалы / Под ред. Д.М. Карпинаса.- Киев: Наукова Думка, 1985,- 592 с.

46. Композиционные материалы в конструкции летательных аппаратов: Пер.с англ./Под ред.А.Л.Абибова М.: Машиностроение, 1975.- 271с.

47. Конкин А.А. Углеродные и другие жаростойкие волокнистые материалы.- М.: Химия, 1974.- 376с.

48. Крутиков Б.Н. Экспериментально-теоретическое исследование одного варианта штифто-петлевого соединения торовой оболочки// Известия вузов. Машиностроение.- 1982.- В 9.- С. 159.

49. Ларк Р.Ф. Последние достижения в области создания легких сосудов высокого давления из намоточного композиционного материала: Пер. с англ. / ВЦП. 1980.- Ш - 47404. - 66 с.

50. Максимов Р.Д. Кочетков В.А. Описание деформирования гибридного композита с учетом эффекта дробления волокон // Механика полимеров.-1982.-N 2. С. 233-238.

51. Маркетос И. Оптимальный тороидальный сосуд, работающий под давлением образуемый волокнами, навиваемыми вдоль геодезических линий // Ракетная техника и космонавтика. -1963.- N 8.- С. 223-227.

52. Молодцов Г.А. Напряженные элементы конструкций летательных аппаратов из композиционных материалов.- М.: Машиностроение, 1993.-224 с.

53. Нехороших Г.Е. Добровольский А.К., Кузнецов В.М. Конструктивный анализ весовых характеристик криволинейных трубопроводов, изготовленных из волокнистых материалов методом намотки // Применение пластмасс в машиностроении. 1979.- N17. - С. 84-91.

54. Нехороших Г.Е., Комков М.А., Мулюгина М.В. Влияние различных схем намотки на весовые характеристики трубопроводов// Применение пластмасс в машинстроении.- 1976.- N 15.- С.33-39.

55. Нормы пожарной безопасности техника пожарная.- М.- 2000.- 18с

56. Образцов И.Ф., Васильев В.В., Бунаков В.А. Оптимальное армирование оболочек вращения из композиционных материалов.- М.: Машиностроение, 1977.- 145 с.

57. Осадчий Я.Г. Российское баллоностроение: состояние и потенциал // Газета ГАЗ транспорт ИНФО, изд. Консорциум «Моторгаз» и ВЭФ «ВНИИГАЗ Интернэшнл».- 1997,-№ 10(15).

58. Осадчий Я.Г., Паничкин Н.Г. Создание и сертификация облегченных сосудов и баллонов высокого давления широкого применения // Газета Российский космос.-2001.- № 1.

59. Патент № 2243091 РФ, В 28В 21/00 Устройство для изготовления изделий торообразной формы /В.И. Колганов, А.В. Колганов, М.А. Комков //Б.И. 2004. - № 36.

60. Петушков B.C. Исследование и разработка комбинированных ме-талло-пластиковых баллонов высокого давления для гидрогазовых систем летательных аппаратов: Дисс. . канд. техн. наук: 05.07.04 М., 1979. - 207 с.

61. Пластики конструктивного назначения (реактопласты) / Под ред. Е.Б. Тростянской.- М.: Химия, 1974. -304 с.

62. Ривлин Р., Пипкин JI. Проектирование сосудов высокого давления минимального веса, усиленных нерастяжимыми нитями // Труды американского общества инженеров-механиков. Серия ЕП прикладная механика.-1963.-N 1.-С. 123-129.

63. Росато Д.В., Грове К.С. Намотка стеклонитью: Пер. с англ./ Под ред. В.А.Гречишкина.-М.: Машиностроение, 1969.-310 с.

64. Современные композиционные материалы: Пер. с англ./Под ред.Л. Браутмана и Р. Крока. М.: Мир, 1970. - 672 с.

65. Сосуды давления из композиционных материалов в конструкциях ЛА / И.М. Буланов, В.И. Смыслов, М.А. Комков, В.М. Кузнецов.- М.: ЦНИИИнформации, 1985. 308 с.

66. Современное направления развития и совершенствования прогрессивных технологий.- М.: ЦНИИ информации, 1985. С. 33-53.

67. Технология сборки и испытаний космических аппаратов: Учебник для ВТУЗов / И.Т. Беляков, И.А. Зернов, Е.Г. Антонов и др.; Под ред. И.Т. Белякова. М.: Машиностроение, 1990. - 352 с.

68. Углеводородные волокна и углекомпозиты: Пер. с анг / Под ред. 3. Фитцера.- М.: Мир, 1988.-304 с.

69. Физико-механические свойства эпоксикарбоволокнитов, эпокси бо-роволокнитов и карбоволокнитов с углеродной матрицей: Справочник металлиста / Под ред. А.Г. Рахштадт, В.А. Брострем. -М.: Машиностроение.-1976.- 720 с.

70. Чан Нгок Тхань, М.А. Комков. Технология изготовления композитных торовых баллонов для дыхательных аппаратов в условиях серийного производства // Известия вузов, Машиностроение.- 2006.- №. 12- С.47 -56.

71. Черевацкий С.Б., Ромашов Ю.Т. К исследованию оболочек вращения образованных намоткой одним семейством нитей // Прочность и динамика авиационных двигателей.- 1966.- Вып. 4.- С. 5- 19.

72. Шёрч Г., Бёргграф О. Аналитическое исследование оптимальной формы сосудов давления, навитых из волокон // Ракетная техника и космонавтика,- 1964. N 5. - С. 33-47.

73. Шишацкий В.А., Комков М.А. Комбинированная торовая оболочка из КМ с внутренним металлическим слоем // Применение пластмасс в машиностроении. 1982.- N 19 - С. 84-92.

74. Экономика производства и применения стеклопластиков / Под ред. A.M. Рахлина. М.: Химия, 1972. - 240 с.

75. Cook J and Chambers J. Toroidal pressure vessels for breathing apparatus//^- International Conference SAMPE Europe.- Paris, 1998,- P 125-132.

76. Daster S. Repairing advanced composite materials // Mashine Design. -1986,- Vol. 58, N4.-P. 86-90.

77. Patent: US 6357439, Bl./J. Cook, B. Richards. -2002.

78. Scow A.L. Cost implications and performance advantages of graphite composite structures // SAMPE J. 1972.- Vol. 8, N 2. - P. 25-29.

79. H.T. Чан, M.A. Комков. Экспериментальное исследование стеклопластиковых торовых баллонов с продольно-поперечной схемой армирования:// Материалы XXXI академических чтений по космонавтике Москва, 2007.- С. 469.

80. Sehrader Е.В. Filamenl Wond Torus Reduces Weighf for Pressure vessel // Design Neues.- 1963.- N 14. - S. 64-68.

81. Антикайн П.А., Зыков A.K. Изготовление объектов котлонадзо pa. -М.: Металлургия, 1980. 328 с.

82. Расчет и конструирование трубопроводов: Справочное пособие /Под ред. Б.В. Зверькова. -Л.: Машиностроение, 1979.-265 с.

83. А.с. 870633 (СССР). Торовый опорный шпангоут/ И.А. Егоренков, В.И. Калганов, Г.В. Марков, М.А. Комков и др. N 2808065/29-33 // Б.И. -1981.- N 37.

84. А.с. 870634 (СССР). Торовый опорный шпангоут/ И.А. Егоренков, В.И. Калганов, Г.В. Марков, М.А. Комков и др. N 2808065/29-33 // Б.И. -1981.- N 37.

85. А.с. 1100111 (СССР). Способ изготовление слоистых изделий из композиционных материалов/ В.М. Кузнецов, М.А. Комков, В.В. Игнатьев, N 3500476/23-05 // Б.И. - 1984. - N 24.

86. А.с. 1146387 (СССР). Торовый опорный шпангоут из композиционного материала / В.М.Кузнецов, М.А. Комков, А.Н.Силаев, В.В. Игнатьев. N 76784/29-33 // Б.И. 1985.- N 11.

87. А.с. 7496673 (СССР). Способ изготовления слоистых шпангоутов / И.А. Егоренков, В.И. Колганов, М.А. Комков и др. N 2628965/23-05 // Б.И.- 1980.-N27.

88. А.с. 1081309 (СССР). Торовый опорный шпангоут из композиционного материала / В.М. Кузнецов, М.А. Комков, А.Н. Силаев, В.В. Игнатьев и др. N 3506072 / 29-33// Б.И.- 1984.- N11.

89. Композиционные материалы в конструкции летательных аппаратов / Пер. с англ. Г.А. Молодцова; Под ред. A.J1. Абибова.- М.: Машиностроение, 1975.-272 с.

90. Основы проектирования и изготовления конструкций летательных аппаратов из композиционных материалов: Учебное пособие/ В.В. Васильев, А.А. Добряков, А.А. Дудченко и др . М.: МАИ, 1985. - 218 с.

91. Мерзляков В.В. Намотка П образных шпангоутов лентой диагонального плетения // Механика композиционных материалов. - 1988.-N 4.-С. 79-80.

92. А.с. 1320359 (СССР). Несущий элемент из композиционно-волокнистого материала типа бруса или опорного шпангоута / А.К. Добровольский, В.М. Кузнецов, В.В. Игнатьев, М.А. Комков и др. N 3955985/29-33//Б.И,- 1987,- N24.

93. А.с. 7496673 (СССР). Способ изготовления слоистых шпангоутов /И.А. Егоренков, В.И. Колганов, М.А. Комков и др. N 2628965/23-05 // Б.И.- 1980.-N27.

94. Смыслов В.И., Цыплаков О.Г. Технологические основы и опыт создания элементов ракет из КМ. М.: НТЦ «Информтехника», 1993. - 260с.