Kompozitní přebalená tlaková nádoba - Composite overwrapped pressure vessel

Kompozitní tlaková nádoba.jpg

A kompozitní přebalená tlaková nádoba (COPV) je a plavidlo skládající se z tenké, nestrukturální vložky obalené strukturou vlákno kompozitní, určené k držení a tekutina pod tlakem. Vložka poskytuje bariéru mezi tekutinou a kompozitem a brání únikům (které mohou nastat přes matrici) mikrotrhlinky které nezpůsobují poškození konstrukce) a chemickou degradaci struktury. Obecně se ochranná skořepina používá pro ochranné stínění před poškozením nárazem.[1][2] Nejčastěji používané kompozity jsou polymery vyztužené vlákny (FRP),[3] použitím uhlík a kevlar vlákna. Hlavní výhodou COPV ve srovnání s obdobně velkou kovovou tlakovou nádobou je nižší hmotnost, což však může být vyváženo zvýšenými náklady na výrobu a certifikaci.

Pouzdro Altairský raketový stupeň, v podstatě laminát kompozitní přebalená tlaková nádoba

Přehled

Kompozitní přebalená tlaková nádoba (COPV) je tlaková nádoba, obvykle složená z kovové vložky, kompozitního přebalení a jednoho nebo více výstupků.[4] Používají se v kosmických letech díky své vysoké pevnosti a nízké hmotnosti.[5]

Během provozu se COPV rozšiřují ze svého beztlakového stavu.[6]

Výrobní

Během výroby procházejí COPV procesem zvaným autofretáž. Jednotka je pod tlakem a vložka se může plasticky (trvale) deformovat. Přichází do styku s přebalem a má za následek trvalé zvýšení objemu. Jedním z důvodů pro autofretáž nádoby je ověření zvýšení objemu přes tlakové nádoby v produktové řadě, které zůstávají v rodině. Údaje mimo rodinu by mohly naznačovat možné poškození lodi.[5][7]

Testování

U COPV se provádějí různé testy a inspekce, včetně test roztržení, životnost při roztržení, a nedestruktivní hodnocení.[8][9]

Stárnutí

Tři hlavní složky ovlivňují pevnost COPV v důsledku stárnutí: únava cyklu, stáří přebalu a životnost při přetržení.[4]

Selhání

COPV mohou podléhat složitému režimu poruch. V roce 2016 SpaceX Raketa Falcon 9 explodoval na podložce kvůli poruše COPV uvnitř nádrže na kapalný kyslík:[10] porucha byla výsledkem nahromadění kyslíku mezi hliníkovou vložkou COPV a kompozitním přebalem v dutině nebo sponě. Zachycený kyslík může buď rozlomit přebalovací vlákna, nebo způsobit tření mezi vlákny, když bobtná, zapálit vlákna v čistém kyslíku a způsobit selhání COPV.

Viz také

Reference

  1. ^ Ochranné pláště pro přebalené tlakové nádoby
  2. ^ Kompozitem přebalená tlaková nádoba lemovaná kovem
  3. ^ STRUKTURÁLNÍ SYSTÉM MONITOROVÁNÍ ZDRAVÍ PRO KOMPOZITNÍ TLAKOVÁ NÁDOBA
  4. ^ A b Russel, Rick. „Zátěžová zkouška přetržením u kompozitních přebalených tlakových nádob (COPV). Část 2“ (PDF). NASA. Citováno 25. května 2018.
  5. ^ A b Kezirian, Michael T. „Kompozitní přebalené tlakové nádoby (COPV): Odůvodnění letu pro program raketoplánu“ (PDF). AIAA. Citováno 24. května 2018.
  6. ^ Tam, Walter H. „NÁVRH A VÝROBA KOMPOZITNÍHO PŘEPRAVENÉHO SESTAVY TLAKOVÉ NÁDRŽE“ (PDF). AIAA. Citováno 24. května 2018 - přes Orbital ATK.
  7. ^ Pat B. McLaughlan; Scott C. Forth; Lorie R. Grimes-Ledesma (březen 2011). „Kompozitní přebalené tlakové nádoby, primer“ (PDF). NASA. Archivovány od originál (PDF) dne 2015-04-21.
  8. ^ Zkoušení plavidel Archivováno 2008-09-05 na Wayback Machine
  9. ^ „Zkouška životnosti při roztržení. Archivovány od originál dne 2010-05-27. Citováno 2008-10-20.
  10. ^ „SpaceX oznamuje roli COPV při zářijovém raketovém výbuchu“. 01/02/2017.