Пример оформления рукописи статьи
УДК 629.78
Унификация шар-баллонов высокого давления РКТ комбинированной конструкции с композитной оболочкой и металлическим лейнером
В.А. Тарасов, А.В. Бараев, М.А. Комков
Standardization of spherical high-pressure vessels comprising composite shells and metallic liners
V.A. Tarasov, A.V. Baraev, M.A. Komkov
Унификация баллонов высокого давления (БВД) комбинированной конструкции с композитной оболочкой и металлическим лейнером, широко применяемых в различных системах использования сжатых и сжиженных газов, является актуальной проблемой. Однако в научной литературе отсутствуют сведения об успешном и обоснованном выборе параметров унифицированных конструкций. В связи с этим предложенный подход, основанный на оптимизации конструктивно-технологических параметров БВД комбинированной конструкции по критериям себестоимости или технологических затрат на намотку композитной оболочки без стоимости материалов, следует считать оригинальным. Исследование показало: при значительной стоимости применяемых материалов второй критерий оказывается более чувствительным; значительного сокращения производственных затрат следует ожидать при глубокой автоматизации намоточного оборудования и умеренном росте его стоимости; при зональной намотке композитной оболочки БВД комбинированной конструкции окружные напряжения имеют меньшие значения по сравнению с меридианальными напряжениями (разница напряжений нарастает от экваториальной плоскости к штуцерам); для зональной намотки характерно колебание значений меридианальных напряжений по угловой координате (амплитуда колебания увеличивается при уменьшении числа зон намотки); для обеспечения прочности БВД комбинированной конструкции толщина лейнера в области штуцера должна выбираться из условия сопротивления окружным нагрузкам. Предложен закон изменения толщины лейнера. Использование рекомендаций по унификации конструктивно-технологических решений производства БВД комбинированной конструкции позволит существенно сократить производственные затраты в машиностроении.
Ключевые слова: баллон высокого давления, комбинированная конструкция, композитная оболочка, лейнер, технологические затраты, намотка композитной оболочки, прочность комбинированной конструкции.
The standardization of high-pressure vessels (HPV) comprising composite shells and metallic liners is an important problem. However, the literature on choosing the parameters of the standard structures containing compressed and liquefied gases is still lacking. An approach proposed in this paper implies optimizing HPV structural and technological parameters with respect to the cost criterion or technological cost criterion. The latter includes only the cost of winding a composite shell and does not include the cost of materials. The study has shown that: if the cost of materials is high, the second criterion is more sensitive; production expenses can be considerably reduced by implementing automatic winding at a low cost; the zonal winding of high-pressure combined composite vessels provides lower values of tangential stresses as compared to the meridional stresses. The difference between the tangential and meridional stresses increases from the equator to the sleeves. It is characteristic for the zonal winding that the meridional stresses oscillate in the angular coordinate. Their amplitudes increase with decreasing the number of winding zones. The thickness of the liner near the sleeves is chosen from the condition that the composite structure could withstand angular loads. The liner thickness variation law is suggested. The proposed recommendations concerning the HPV design and technology standardization will significantly reduce production costs in mechanical engineering.
Keywords: high-pressure vessel, composite shell, liner, optimization, structural and technological parameters, technological costs, winding a composite shell, strength of a combined structure.
Текст статьи. Текст статьи. Текст статьи. Текст статьи. Текст статьи.
Литература
[1] Тарасов В.А., Бараев А.В., Филимонов А.С., Боярская Р.В. Конструкторско-технологические основы унификации параметров цельнометаллических баллонов высокого давления в ракетно-космическом машиностроении. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2014, № 5, с. 70–84.
[2] Васильев В.Н. Организация производства в условиях рынка. Москва, Машиностроение, 1993. 368 с.
[3] ГОСТ 23945.0–80. Унификация изделий. Основные положения. Москва, Стандартинформ, 1991. 7 с.
[4] Антонов Г.А. Основы стандартизации и управления качеством продукции. Санкт-Петербург, Изд-во СПБУЭФ, 2011. 684 с.
[5] Мартино Дж. Технологическое прогнозирование. Москва, Наука, 1997. 460 с.
[6] Семенов Г.Е. Разработка процессно-ориентированного подхода к моделированию организационно-технологических видов деятельности в производственных системах. Дис. … канд. техн. наук. Москва, 2003. 144 с.
[7] Цырков Г.А. Разработка методики комплексной автоматизации информационного сопровождения процессов подготовки производства сложных технических систем. Дис. … канд. техн. наук, Москва, 2010. 151 с.
[8] Р 50.1.027–2001. Рекомендации по стандартизации. Информационные технологии поддержки жизненного цикла продукции. Автоматизированный обмен технической информацией. Основные положения и общие требования. Москва, Стандартинформ, 2001. 39 с.
[9] Р 50.1.028–2001. Рекомендации по стандартизации. Информационные технологии поддержки жизненного цикла продукции. Методология функционального моделирования. Москва, Стандартинформ, 2002. 78 с.
[10] Р 50.1.031–2001. Рекомендации по стандартизации. Информационные технологии поддержки жизненного цикла продукции. Терминологический словарь. Часть 1: Стадии жизненного цикла продукции. Москва, Стандартинформ, 2002. 36 с.
[11] Островерх А.И. Основные принципы совершенствования организационно-технологического сопровождения производственных процессов в машиностроении. Дис. … д-ра техн. наук. Москва, 2007. 287 с.
[12] Касаев К.С. ред. Новые наукоемкие технологии в технике: Энциклопедия. Т. 12. Технологическое обеспечение сложных технических систем. Часть 1. Москва, ЗАО НИИ «ЭНЦИТЕХ», 1998. 396 с.
[13] Клименко Ю., Лысый С., Медушевский Л. Международная стандартизация коммерческой ракетно-космической техники. Электроника: наука, технология, бизнес, 2001, № 5, с. 74.
[14] Филатов А.Н., Стерликов К.В., Микушкина С.М. Технология нисходящего проектирования изделий РКТ, основанная на решениях компании PTC. Рациональное управление предприятием, 2013, № 2, с. 46–49.
[15] Прудников В.А. Методика системного проектирования комплекса средств технологического оснащения для испытаний агрегатов систем управления ракетно-косми- ческой техники на этапе производства. Дис. … канд. техн. наук. Москва, 2006. 150 с.
[16] Петров А.В. Моделирование организационно-технологической среды создания ракетно-космической техники. Москва, Машиностроение, 1999. 318 с.
[17] Островерх А.И., Сычев В.Н., Цырков А.В. Реинжиниринг системы организационно-технологического сопровождения процессов производства ракетно-космической техники. Технология машиностроения, 2006, № 8, с. 88–91.
[18] Шенаев М.О. Разработка методики и средств организации технической подготовки серийного производства пневмогидравлических систем изделий авиационной техники. Дис. … канд. техн. наук. Москва, 2009. 146 с.
[19] Aeronautics and space within the Air Liquide Group (2009) URL: http://www.airliquide.com/file/otherelementcontent/pj/dp%20juin%2009%20ven55801.pdf (дата обращения 2 ноября 2014).
[20] Избранные главы по авиа- и ракетостроению (в конспектах лекций). Москва, Наука и технологии, 2005. 850 с.
[21] Медведев А.А. Унификация, как средство обеспечения низкой удельной стоимости и повышения надежности выведения полезной нагрузки ракетами-носителями. XXX академические чтения по космонавтике. Москва, 2009, с. 252–253.
[22] Семенов Г.Е. Методика конструктивно-технологической отработки газодинамических систем изделий РКТ. Тез. докл. Междунар. молодеж. науч. конф. XXVI Гагаринские чтения, Москва, 11–15 апреля 2000 г. Москва, МАТИ, 2000, 237 с.
[23] Ryan Gehm. Scorpius Space Launch propels all-composite tanks forward. SAE International, 2008. URL: http://articles.sae.org/2866/ (дата обращения 24 ноября 2014).
[24] Patrick Ponticel. Manufacturing technology combo a first for aerospace. SAE International, 2010. URL: http://articles.sae.org/7376/ (дата обращения 24 ноября 2014).
[25] Matthew Monaghan. NASA picks Boeing for composite cryogenic propellant tank tests. SAE International, 2011. URL: http://articles.sae.org/10275/ (дата обращения 24 ноября 2014).
[26] Комков М.А., Тарасов В.А. Технология намотки композитных конструкций ракет и средств поражения. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011. 431 с.
Информация об авторах
ТАРАСОВ Владимир Алексеевич — доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой «Технологии ракетно-космического машиностроения». МГТУ им. Н.Э. Баумана (105005, Москва, Российская Федерация, 2-я Бауманская ул., д. 5, стр. 1, e-mail: tarasov_va@mail.ru).
БАРАЕВ Алексей Викторович — заместитель генерального директора по научной работе ФГУП «НПО «Техномаш» (127018, Москва, Российская Федерация, 3-й пр-д Марьиной Рощи, д. 40).
КОМКОВ Михаил Андреевич — доктор технических наук, профессор кафедры «Технологии ракетно-космического машиностроения». МГТУ им. Н.Э. Баумана (105005, Москва, Российская Федерация, 2-я Бауманская ул., д. 5, стр. 1, e-mail: m_komkov@list.ru).
Information about the authors
TARASOV Vladimir Alekseevich — Doctor of Science (Eng.), Professor, Head of «Technology of Rocket-and-Space Engineering» Department. Bauman Moscow StateTechnical University (BMSTU, 105005, Moscow, Russian Federation, 2nd Baumanskaya St., Bldg. 5, Block 1, e-mail: tarasov_va@mail.ru).
BARAEV Aleksey Viktorovich — Deputy Director General for Research. Federal State Unitary Enterprise «Scientific & Production Association «Tekhnomash» (127018, Moscow, Russian Federation, 3-y Maryinoy Roshchi proyezd, 40).
KOMKOV Mikhail Andreevich — Doctor of Science (Eng.), Professor of «Technology of Rocket-and-Space Engineering» Department. Bauman Moscow StateTechnical University (BMSTU, 105005, Moscow, Russian Federation, 2nd Baumanskaya St., Bldg. 5, Block 1, e-mail: m_komkov@list.ru).