Бочка из соединенных композиционных внутренних каркасных элементов, бак для ракетного топлива со встроенной оболочкой, включающий такую бочку, и способ их получения
BARREL COMPOSED OF CONNECTED COMPOSITE INTERNAL FRAME ELEMENTS, ROCKET FUEL TANK WITH A BUILT-IN SHELL, INCLUDING SUCH A BARREL, AND METHOD FOR PRODUCTION THEREOF

Область техники
Настоящее изобретение относится к способу комплексного получения бака для ракетного топлива, устанавливаемого на космической ракете-носителе, и оболочки фюзеляжа, окружающей бак, из композиционного материала, армированного волокном, и,
более конкретно, к бочке из соединенных композиционных внутренних каркасных элементов, к баку для ракетного топлива со встроенной композиционной оболочкой фюзеляжа и способу получения бочки и бака.
Уровень техники
По мере роста интереса к авиационно-космической отрасли активно ведутся исследования по созданию ракеты-носителя, которая позволит содействовать развитию аэрокосмической отрасли.
Например, в целях снижения общей стоимости и массы топливного бака ракеты-носителя при сохранении надежности конструкции существующего металлического бака, национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) США проводит различные исследования, связанные с применением композиционных материалов, в сотрудничестве с частными компаниями в области авиационно-космических технологий.
В частности, для разработки композиционного бака для сжиженного водорода с 2011 по 2014 год проводили разработку ракеты-носителя многоразового использования (RLV) второго поколения и осуществляли демонстрационный проект технологии композиционного криогенного топливного бака (CCTD) в рамках инициативы по космическому запуску (SLI) в рамках национальной программы аэрокосмического самолета (NASP) и программы одноступенчатой ракеты-носителя Х-33 для вывода на орбиту (SSTD).
Помимо прочего, как показано на фиг. 1, криогенный топливный бак 10 CCTD выполнен из бочки 11 (непрерывная стенка бака), обшивки 12 (оболочки) (рифленые обшивки Fluted Core Skirts и стенка цилиндра), передней крышки 13 (соединение с отверстием доступа) и понижающей твердость полосы 14 (Y-образное соединение 15 понижающей твердость полосы).
Кроме того, как показано на фиг. 2, способ изготовления криогенного бака CCTD включает стадию формирования бочки, на которой формируют бочкообразную форму, в которой цилиндрическая часть и куполообразная часть объединены с 24 сегментами, укладку материала на цилиндрическую часть бочкообразной формы, и затем отверждение и осмотр цилиндрической части; стадию сборки обшивки и бочки, состоящую из сборки формы для обшивки на куполообразной части бочки, полученной на стадии формирования бочки, нанесения рифленой многослойной панели на форму для обшивки и ее отверждения, и осмотр формы для обшивки; стадию изготовления крышки и люка; стадию извлечения формы для бочки и формы для обшивки посредством проникновения внутрь сборки бочка-обшивка, и стадию соединения крышки и люка со сборкой бочка-обшивка.
Такой традиционный криогенный бак для ракетного топлива имеет следующие проблемы.
1. Поскольку 24 сегмента соединяют после изготовления, имеются недостатки, состоящие в том, что способ, герметичность и извлечение после использования являются сложными, и это занимает много времени обработки.
2. Поскольку форму извлекают после сборки бочки-обшивки, имеются недостатки, состоящие в том, что способ является сложным, занимает много времени обработки и существует значительный риск, поскольку оператор проникает внутрь сборки для осуществления операций.
3. Как показано на фиг. 3А, в сборке бочка-обшивка, поскольку бочка 11 сформирована с куполообразной частью 16, имеющей определенную кривизну, между обшивкой 12 и бочкой 11 образуется Y-образный зазор (Y-образное соединение 15), и этот зазор является областью, в которой происходит концентрация напряжений, вследствие чего она становится наиболее уязвимой.
По этой причине, обычно, как показано на фиг. 3В, проблему хрупкости Y-образного соединения 15 решают таким образом, что вставляют треугольную понижающую твердость полосу 14 в сборку бочка-обшивка и в оставшийся зазор вставляют короткую вставку 17.
Однако такие меры имеют недостаток, состоящий в том, что это занимает много времени обработки, возрастает стоимость, а также существует высокая вероятность возникновения дефектов из-за большого количества соединяемых элементов.
4. В случае бака, в котором хранится жидкость, такая как горючее или топливо для реактивных двигателей, необходима конструкция, предотвращающая колебания содержимого. Однако обычный криогенный бак (бак для ракетного топлива) такой конструкции не имеет.
Таким образом, существует потребность в разработке бака для ракетного топлива, позволяющего решить указанные выше проблемы.
Краткое описание изобретения
Настоящее изобретение выполнено с целью решения указанных выше проблем, и целью настоящего изобретения является предоставление бочки из соединенных композиционных внутренних каркасных элементов, бака для ракетного топлива со встроенной оболочкой, включающего эту бочку, и способа его изготовления, в котором для снижения времени обработки и стоимости производства, упрощения способа, повышения безопасности оператора и сведения к минимуму дефектов, получают множество внутренних каркасных элементов в форме кольца и в куполообразной форме, и затем соединяют их между собой после предварительного извлечения формы, изготавливают бак для ракетного топлива со встроенной оболочкой с использованием бочки, которая образует перегородчатую конструкцию, предотвращающую возникновение колебаний в ходе соединения, и понижающую твердость полосу, которую формируют в форме обычной вставки, формируют в месте Y-образного соединения, которое является хрупкой областью между бочкой и оболочкой (обшивкой), чтобы объединить с бочкой в ходе изготовления бочки.
Согласно примеру настоящего изобретения, для решения описанных выше задач бочка может включать: цилиндрическую часть, которая выполнена посредством соединения множества внутренних каркасных элементов, и куполообразную часть, выполненную из куполообразных каркасных элементов, соединенных по верхнему и нижнему краю цилиндрической части.
В данном случае, внутренний каркас и куполообразный каркас позволяют получить перегородчатую конструкцию, сформированную вторичным соединением через фланец, выступающий внутрь с каждого ее края.
Кроме того, можно сформировать кривизну куполообразного каркасного элемента таким образом, что отношение короткой оси к длинной оси может составлять от 0,76 до 0,91 из расчета бочки, состоящей из совокупности эллиптических композиционных внутренних каркасных элементов.
Далее бак для ракетного топлива со встроенной оболочкой, включающий бочку из соединенных композиционных внутренних каркасных элементов в соответствии с примером настоящего изобретения, может включать: бочку из соединенных композиционных внутренних каркасных элементов; цилиндрическую оболочку, нанесенную снаружи бочки соединенных композиционных внутренних каркасных элементов, и крышку люка, которая герметизирует сопряженное с крышкой люка отверстие, сформированное в центре куполообразного каркасного элемента, и содержит отверстие для введения текучей среды, сформированное с одной ее стороны.
Кроме того, на боковой стороне куполообразного каркасного элемента может быть сформирована понижающая твердость полоса, выступающая вбок и составляющая единое целое с куполообразным каркасным элементом по окружности.
Более того, оболочку можно изготавливать в виде твердого слоистого материала посредством наложения множества слоев композиционного материала.
Далее, способ изготовления бочки из соединенных композиционных внутренних каркасных элементов может включать: стадию изготовления множества внутренних каркасных элементов и двух куполообразных каркасных элементов; стадию осуществления неразрушающего контроля изготовленных внутренних каркасных элементов и куполообразных каркасных элементов, и стадию формирования бочки посредством вторичного соединения внутренних каркасных элементов и двух куполообразных каркасных элементов.
Затем, способ изготовления бака для ракетного топлива со встроенной оболочкой, включающего бочку из соединенных композиционных внутренних каркасных элементов, может включать: стадию установки формы для оболочки на бочку из соединенных композиционных внутренних каркасных элементов; стадию формирования сборки бочка-оболочка посредством наложения и совместного соединения композиционного материала с формой для оболочки; стадию осмотра сборки бочка-оболочка после отверждения, и стадию завершения получения бака для ракетного топлива посредством соединения крышки люка с бочкой сборки бочка-оболочка, для которой осмотр завершен.
Бак для ракетного топлива со встроенной оболочкой в соответствии с примером настоящего изобретения получают посредством изготовления множества каркасных элементов в форме кольца и в куполообразной форме, и затем их соединяют между собой после извлечения формы и используя бочку, образующую перегородчатую конструкцию, предотвращающую колебания в ходе соединения. Формируют понижающую твердость полосу, полученную в виде обычной вставки, в области Y-образного соединения, которое является хрупкой областью между бочкой и оболочкой, чтобы объединить с бочкой в ходе изготовления бочки. Таким образом, существует преимущество, заключающееся в том, что можно снизить время обработки и стоимость получения, можно упростить способ, можно повысить безопасность оператора, можно минимизировать дефекты, можно улучшить крепление Y-образного соединения и приведение в действие ракеты является безопасным.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлен вид конструкции традиционного криогенного бака CCTD.
На фиг. 2 представлена технологическая схема получения криогенного бака CCTD, представленного на фиг. 1.
На фиг. 3А и 3В представлены детализированные виды Y-образного соединения криогенного бака CCTD, представленного на фиг. 1.
На фиг. 4 представлен вид в перспективе бочки из соединенных композиционных внутренних каркасных элементов в соответствии с примером настоящего изобретения.
На фиг. 5 представлен чертеж в разобранном виде и в перспективе бочки из соединенных композиционных внутренних каркасных элементов в соответствии с примером настоящего изобретения.
На фиг. 6 представлен вид в перспективе в разрезе бочки из соединенных композиционных внутренних каркасных элементов в соответствии с примером настоящего изобретения.
На фиг. 7 представлен вид в перспективе бака для ракетного топлива со встроенной оболочкой в соответствии с примером настоящего изобретения.
На фиг. 8 представлен чертеж в разобранном виде и в перспективе бака для ракетного топлива со встроенной оболочкой в соответствии с примером настоящего изобретения.
На фиг. 9 представлен увеличенный вид Y-образного соединения бака для ракетного топлива со встроенной оболочкой в соответствии с примером настоящего изобретения.
На фиг. 10 представлен детализированный вид куполообразного каркасного элемента, который является одним из элементов конструкции бака для ракетного топлива со встроенной оболочкой, представленного на фиг. 9.
На фиг. 11А и 11В представлены детализированные виды области крепления крышки люка бака для ракетного топлива со встроенной оболочкой в соответствии с примером настоящего изобретения.
На фиг. 12 представлена технологическая схема получения бака для ракетного топлива со встроенной оболочкой в соответствии с примером настоящего изобретения.
Бочка из соединенных композиционных внутренних каркасных элементов в соответствии с примером настоящего изобретения, может включать цилиндрическую часть, которая выполнена посредством соединения множества внутренних каркасных элементов, и куполообразную часть, выполненную из куполообразных каркасных элементов, соединенных по верхнему и нижнему краю цилиндрической части.
Бак для ракетного топлива со встроенной оболочкой, включающий бочку из соединенных композиционных внутренних каркасных элементов в соответствии с примером настоящего изобретения, может включать: бочку из соединенных композиционных внутренних каркасных элементов; цилиндрическую оболочку, нанесенную снаружи бочки из соединенных композиционных внутренних каркасных элементов, и крышку люка, которая герметизирует сопряженное с крышкой люка отверстие, сформированное в центре куполообразного каркасного элемента, и содержит отверстие для введения текучей среды, расположенное на одной ее стороне.
Способ изготовления бочки из соединенных композиционных внутренних каркасных элементов в соответствии с примером настоящего изобретения, может включать стадию изготовления множества внутренних каркасных элементов и двух куполообразных каркасных элементов; стадию осуществления неразрушающего контроля изготовленных внутренних каркасных элементов и куполообразных каркасных элементов, и стадию формирования бочки с помощью вторичного соединения внутренних каркасных элементов и куполообразных каркасных элементов.
Способ изготовления бака для ракетного топлива со встроенной оболочкой, включающего бочку из соединенных композиционных внутренних каркасных элементов в соответствии с примером настоящего изобретения, может включать: стадию установки формы для оболочки на бочку из соединенных композиционных внутренних каркасных элементов; стадию формирования сборки бочка-оболочка посредством нанесения и совместного соединения композиционного материала с формой для оболочки; стадию осмотра сборки бочка-оболочка после отверждения; и стадию завершения изготовления бака для ракетного топлива посредством присоединения крышки люка к бочке сборки бочка-оболочка, осмотр которой завершен.
Режимы осуществления изобретения
Нижеследующее описание настоящего изобретения со ссылкой на чертежи не ограничено конкретным воплощением, и можно сделать различные преобразования и можно предоставить различные примеры. Кроме того, приведенное ниже описание следует понимать как включающее все преобразования, эквиваленты и замены, охватываемые сущностью и объемом настоящего изобретения.
В нижеследующем описании такие термины, как первый и второй, являются терминами, используемыми для описания различных элементов конструкции, и они не ограничены их значениями, и их используют только с целью определения различий одного элемента конструкции от другого элемента конструкции.
Одинаковые номера позиций используют по всему настоящему описанию для обозначения одинаковых элементов конструкции.
Выражения в единственном числе, используемые в настоящем изобретении, включают выражения во множественном числе, если в контексте ясно не указано на иное. Кроме того, такие термины, как «включать», «обеспечивать» или «иметь», указанные ниже, предназначены для обозначения наличия признаков, количества, стадий, операций, элементов конструкции, частей или их сочетаний, описанных в изобретении. Следует понимать, что предварительно не исключают возможность наличия или добавления одного или более других признаков, количества, стадий, операций, элементов конструкции, частей или их сочетаний.
Далее, бочка из соединенных композиционных внутренних каркасных элементов, бак для ракетного топлива со встроенной оболочкой, включающий эту бочку, и способ их изготовления в соответствии с примером настоящего изобретения, описаны подробно со ссылками на фиг. 4-12.
На фиг. 4 представлен вид в перспективе бочки из соединенных композиционных внутренних каркасных элементов в соответствии с примером настоящего изобретения, на фиг. 5 представлен чертеж в разобранном виде и в перспективе бочки из соединенных композиционных внутренних каркасных элементов в соответствии с примером настоящего изобретения, и на фиг. 6 представлен вид в перспективе в разрезе бочки из соединенных композиционных внутренних каркасных элементов в соответствии с примером настоящего изобретения.
На основании фиг. 4-6 бочка 100 из соединенных композиционных внутренних каркасных элементов в соответствии с примером настоящего изобретения может быть выполнена так, что включает цилиндрическую часть 110 и куполообразную часть 120.
Более конкретно, цилиндрическая часть 110 имеет цилиндрическую конструкцию и может быть изготовлена посредством соединения внутренних каркасных элементов 115 в форме кольца. В данном случае показано четыре каркасных элемента 115 в форме кольца, каждый из которых можно соединить с другими, но это всего лишь пример, и пример не является ограничением, и только множество колец можно сформировать, как указано выше.
Кроме того, соединение может быть обеспечено с помощью клеящего вещества (соединение склеиванием). Однако такой способ соединения является предпочтительной формой, и не является ограничивающим, и соединение можно выполнять посредством скрепления, например, с помощью сварки или заклепочного соединения, при необходимости.
Кроме того, в приведенном выше описании, несмотря на то, что цилиндрическая часть 110 представлена в качестве примера в форме кольца заданной длины, но она может иметь цилиндрическую форму длиной, существенной превышающей длину кольцевой формы. То есть, существует объем, необходимый для топливного бака при сборке ракеты, поскольку, когда его формируют только с двумя внутренними каркасными элементами 115 в форме кольца, он должен быть сформирован в цилиндрической форме.
То есть, внутренние каркасные элементы 115, составляющие цилиндрическую часть 110, могут иметь форму кольца или цилиндра, в котором сформирована полая область.
Куполообразная часть 120 представляет собой крышку цилиндрической части 110 и может быть выполнена из куполообразных каркасных элементов 125, которые присоединяют к верхнему краю и нижнему краю цилиндрической части 110. То есть, куполообразная часть 120 может быть выполнена из верхнего куполообразного каркасного элемента 125-1 в форме купола и нижнего куполообразного каркасного элемента 125-2 в форме купола.
Куполообразный каркасный элемент 125 может иметь плоскую концевую часть, составляющую купол и может быть сформировано сопряженное с крышкой люка отверстие 127 в ее центре. Это предусмотрено для присоединения крышки 300 люка, которая описана далее. Подробное описание присоединения к крышке 300 люка описано далее.
Внутренний каркасный элемент 115 цилиндрической части 110 и куполообразный каркасный элемент 125 куполообразной части 120, описанные выше, можно соединить между собой с образованием бочки по настоящему изобретению, при этом соединение между внутренним каркасным элементом 115 и куполообразным каркасным элементом 125 образует соединительный край, то есть фланец 130, выступающий внутрь, на каждом краю внутреннего каркасного элемента 115 и куполообразного каркасного элемента 125 с возможностью вторичного соединения.
То есть, как показано на чертежах, внутренний каркасный элемент 115 в форме кольца, на котором сформирован фланец 130, имеет «вогнутое» поперечное сечение круглой формы.
Вторичная соединительная конструкция между внутренним каркасным элементом 115 и куполообразным каркасным элементом 125, при использовании фланца 130, может повысить прочность соединения посредством увеличения площади соединения, и также обладает эффектом формирования перегородчатой конструкции. Перегородчатая конструкция представляет собой конструкцию для предотвращения колебания содержимого, такого как жидкость, находящаяся внутри бака, и фланец препятствует колебанию жидкости, тем самым позволяя предотвратить сопротивление движению, отклонение орбиты или тому подобное и проявляя эффект уменьшения плескания.
С другой стороны, бочка 100 из соединенных композиционных внутренних каркасных элементов по настоящему изобретению, образованная сборкой цилиндрической части 110 и куполообразной части 120, может образовывать эллиптическую форму при сборке цилиндрической части 110 и куполообразной части 120. В данном случае куполообразный каркасный элемент 125 куполообразной части 120 может иметь кривизну, при которой отношение (эллиптическое отношение) короткой оси к длинной оси составляет от 0,76 до 0,91, исходя из эллиптической бочки. В данном случае, если отношение короткой оси к длинной оси кривизны куполообразного каркасного элемента 125, исходя из эллиптической бочки, составляет менее 0,76, может произойти искривление, и если отношение превосходит 0,91, то требование внутреннего объема может быть не выполнено.
Бочка 100 из соединенных композиционных внутренних каркасных элементов в соответствии с примером настоящего изобретения, выполненная, как описано выше, обладает преимуществом в том, что можно сформировать перегородчатую конструкцию, способную предотвратить колебание жидкости, обеспечивая при этом высокую прочность соединения. Кроме того, при сборке множества внутренних каркасных элементов существует ряд преимуществ в том, что способ можно упростить, конструкцию для уменьшения или расширения ее объема можно легко модифицировать, и производственные затраты и массу формы можно снизить.
С другой стороны, бак для ракетного топлива со встроенной оболочкой в соответствии с примером настоящего изобретения можно изготовить путем включения бочки 100 из соединенных композиционных внутренних каркасных элементов, описанной выше. Это описано со ссылками на фиг. 7-11В.
На фиг. 7 представлен вид в перспективе бака для ракетного топлива со встроенной оболочкой в соответствии с примером настоящего изобретения, на фиг. 8 представлен чертеж в разобранном виде и в перспективе бака для ракетного топлива со встроенной оболочкой в соответствии с примером настоящего изобретения, на фиг. 9 представлен увеличенный вид Y-образного соединения бака для ракетного топлива со встроенной оболочкой в соответствии с примером настоящего изобретения, на фиг. 10 представлен детализированный вид куполообразного каркасного элемента, который является элементом бака для ракетного топлива со встроенной оболочкой, представленного на фиг. 9, и на фиг. 11А и 11В представлены детализированные виды области крепления крышки люка бака для ракетного топлива со встроенной оболочкой в соответствии с примером настоящего изобретения.
Как показано на фиг. 7-11В, бак для ракетного топлива со встроенной оболочкой в соответствии с примером настоящего изобретения может включать бочку 100 из соединенных композиционных внутренних каркасных элементов, оболочку 200 и крышку 300 люка.
В данном случае, поскольку бочка 100 из соединенных композиционных внутренних каркасных элементов является такой же, как бочка 100 из соединенных композиционных внутренних каркасных элементов, описанная со ссылками на фиг. 1-3В, ее подробное описание опущено.
Оболочку 200 можно сформировать в цилиндрической форме в конфигурации, нанесенной на внешнюю сторону бочки 100 из соединенных композиционных внутренних каркасных элементов. В данном случае оболочка выступает вбок от цилиндрической части 110 и куполообразного каркасного элемента 125 бочки 100 из соединенных композиционных внутренних каркасных элементов, и оболочку можно соединить с понижающей твердость полосой 150, сформированной по окружности оболочки для лучшего примыкания.
То есть, снижающую твердость полосу 150, выступающую вбок от куполообразного каркасного элемента 125 бочки 100 из соединенных композиционных внутренних каркасных элементов, можно сформировать как единое целое с куполообразным каркасным элементом 125 по окружности.
Это позволяет сформировать в конструкции куполообразной части 120, образующей искривленную поверхность, Y-образное соединение, которое представляет собой слабую область, в которой происходит концентрирование напряжений, с оболочкой 200. Следовательно, полоса позволяет предоставить эффект усиления области Y-образного соединения, без каких-либо дополнительных вставных элементов. Кроме того, благодаря этому можно сократить время обработки и повысить безопасность конструкции посредством формирования широкой площади соединения.
В данном случае, выступающую форму понижающей твердость полосы 150 можно сформировать из вогнутой части 152 и наклонной части 154, проходящей под наклоном вниз от вогнутой части 152, но не обязательно ограничено такой формой, и может иметь форму, выступающую под прямым углом.
Кроме того, оболочку 200 можно выполнить в виде твердого многослойного материала, сформированного многослойным наложением композиционного материала.
Это позволяет увеличить массу на единицу объема по сравнению со случаем, в котором оболочку, составляющую традиционный бак для ракетного топлива, формируют из множества полых и рифленых панелей типа «сандвич» для снижения массы, но это может быть более подходящим в зависимости от вместимости бака, при рассмотрении соответствующей толщины оболочки, которая удовлетворяет внутреннему объему и конструкционной стабильности бака для ракетного топлива.
Кроме того, преимущества состоят в том что, прочность соединения между бочкой и оболочкой, является превосходной, благодаря использованию способа совместного соединения, при котором форму устанавливают на бочке 100 из соединенных композиционных внутренних каркасных элементов, для послойного нанесения, по сравнению с традиционным способом можно упростить необходимую оснастку и, в дополнение, можно упростить способ изготовления.
Кроме того, крышку 300 люка можно совместить с центром куполообразного каркасного элемента 125 для герметизации сопряженного с крышкой люка отверстия 127. Кроме того, крышка 300 люка может содержать отверстие 310 для введения текучей среды, сформированное с одной стороны. В данном случае крышку 300 люка можно прикрепить с помощью болтов к куполообразному каркасному элементу 125, при этом ее конструкция может быть закреплена путем формирования множества установочных отверстий 410 по окружности сопряженного с крышкой люка отверстия 127 в куполообразном каркасном элементе 125, установки вставки 420 в установочное отверстие 410, и затем введения отверждаемого клея, посадки крышки 300 люка на ее верхний край и помещения болта 430 во вставку 420.
Кроме того, один или более уплотнителей 440 могут быть установлены между куполообразным каркасным элементом 125 и крышкой 300 люка для герметизации зазора между ними.
Далее описаны способ изготовления бочки из соединенных композиционных внутренних каркасных элементов и способ изготовления бака для ракетного топлива со встроенной оболочкой, включающего бочку из соединенных композиционных внутренних каркасных элементов в соответствии с примером настоящего изобретения, со ссылкой на фиг. 12.
На фиг. 12 представлена технологическая схема и бака для ракетного топлива с встроенной оболочкой в соответствии с примером настоящего изобретения.
Как показано на фиг. 12, способ изготовления бочки из соединенных композиционных внутренних каркасных элементов в соответствии с примером настоящего изобретения может включать стадию изготовления множества внутренних каркасных элементов 115 и двух куполообразных каркасных элементов 125, стадию осуществления неразрушающего контроля изготовленных внутренних каркасных элементов 115 и куполообразного каркасного элемента 125, и стадию изготовления бочки посредством вторичного соединения множества внутренних каркасных элементов 115 и двух куполообразных каркасных элементов 125.
В данном случае внутренний каркасный элемент может иметь форму кольца или цилиндра.
Помимо этого, стадия изготовления множества внутренних каркасных элементов может включать первую стадию нанесения композиционного материала на форму, вторую стадию отверждения нанесенного послойно композиционного материала с формированием внутреннего каркасного элемента 115, третью стадию извлечения формы для внутреннего каркасного элемента 115, сформированного, как указано выше, четвертую стадию изготовления множества внутренних каркасных элементов 115 повторением с первой по третью стадий и пятую стадию осмотра полученных внутренних каркасных элементов 115
В данном случае, форма для создания внутреннего каркасного элемента может быть выполнена путем формирования в форме кольца и сборки множества составных элементов. В этом случае, множество составных элементов можно сформировать из составных элементов, имеющих одинаковую форму, но предпочтительно, их вырезают в форме креста (+) во всех направлениях относительно центра формы, как показано на чертежах. Таким образом, преимущество состоит в том, что если один из множества составных элементов извлекают на третьей стадии, оставшиеся составные элементы можно легко извлечь.
Кроме того, на стадии изготовления двух куполообразных каркасных элементов куполообразный каркасный элемент 125 можно изготовить с помощью формы для куполообразного каркасного элемента, которая утоплена в полусферическую форму при изготовлении куполообразного каркасного элемента 125, и в которой также предусмотрено пространство, в котором сбоку обеспечивают понижающую твердость полосу, расположенную в области Y-образного соединения, когда получают сборку бочка-оболочка.
Таким образом, понижающую твердость полосу можно изготовить как единое целое с куполообразным каркасным элементом 125.
Изготовление куполообразного каркасного элемента 125 можно осуществлять таким путем, что композиционный материал наносят послойно на внутреннюю поверхность формы для куполообразного каркасного элемента, утопленной в полусферическую форму при использовании устройства AFP (автоматизированная выкладка волокна) и затем отверждают для извлечения формы в этом состоянии.
На стадии формирования бочки посредством соединения множества внутренних каркасных элементов 115 и двух куполообразных каркасных элементов 125, соединение можно выполнять посредством применения вертикальной оснастки, включающего многогранную нижнюю опору и множество вертикальных штанг, отходящих вертикально от нижней опоры.
Более конкретно, нижний куполообразный каркасный элемент 125-2 крепят к центру вертикальной оснастки, и затем множество внутренних каркасных элементов 115 можно повторяющимся образом укладывать и соединять один за другим, для окончательного прикрепления к верхнему куполообразному каркасному элементу 125-1. После этого можно установить прессовальное устройство на вертикальной штанге так, чтобы более равномерно распределить клей, соединяющий поверхность куполообразного каркасного элемента и внутреннего каркасного элемента, и затем верхний куполообразный каркасный элемент 125-1 можно прижать вниз, завершая получения бочки.
К тому же, законченную бочку в заключение осматривают и подвергают финишной обработке, и в ходе осмотра можно выполнить ультразвуковой контроль. Однако, поскольку внутренний каркасный элемент 115 и куполообразный каркасный элемент 125 соответственно подвергают неразрушающему контролю, как указано выше, окончательный осмотр бочки может быть не обязательным.
При таком способе получения бочки из соединенных композиционных внутренних каркасных элементов, благодаря тому, что получают и изготавливают внутренние каркасные элементы, имеющие одинаковую форму, возникают эффекты, состоящие в том, что можно упростить сборочное приспособление и сборочное устройство, можно упростить сборку, так что внутренние каркасные элементы можно получить, применяя инструмент небольшого размера и, в частности, нет необходимости удалять форму после завершения изготовления бочки.
Кроме того, в способе изготовления бака для ракетного топлива со встроенной оболочкой, включающего бочку из соединенных композиционных внутренних каркасных элементов в соответствии с примером настоящего изобретения, осуществляют изготовление как единого целого бочки, понижающей твердость полосы и оболочки, посредством нанесения оболочки, и способ может включать стадию установки формы для оболочки на бочку из соединенных композиционных внутренних каркасных элементов; стадию формирования сборки бочка-оболочка послойным нанесением и совместным соединением композиционного материала с формой для оболочки; стадию осмотра сборки бочка-оболочка после отверждения, и стадию завершения изготовления бака для ракетного топлива присоединением крышки люка к бочке сборки бочка-оболочка, для которой осмотр завершен.
В данном документе, как описано выше, в сборке бочка-оболочка в состоянии, при котором понижающую твердость полосу формируют выступающей вбок по окружности со стороны куполообразного каркасного элемента бочки из соединенных композиционных внутренних каркасных элементов, бочку соединяют с оболочкой и, таким образом, можно снизить время обработки и можно повысить безопасность конструкции посредством формирования более широкой области соединения.
Помимо всего прочего, когда композиционный материал наносят послойно на форму для оболочки, форму для оболочки (приспособление для совмещения обшивки (SAF)) можно установить на оборудовании автоматической выкладки волокон (AFT), приспособленном для послойного нанесения, и можно выполнить ультразвуковой тест сборки бочка-оболочка после отверждения.
Кроме того, как указано выше, присоединение крышки 300 люка осуществляют посредством применения вставки 420 и герметизируют посредством применения уплотнителя 440, так что существует преимущество высокой герметичности.
Помимо прочего, бак для ракетного топлива со встроенной оболочкой по настоящему изобретению обладает преимуществом в том, что получают высокую долговечность под воздействием различных напряжений, поскольку оболочку фюзеляжа покрывают композиционным материалом, армированным волокном, в состоянии, при котором бочку, понижающую твердость полосу и оболочку получают как единое целое.
Выше описаны примеры настоящего изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, но специалисту в данной области техники очевидно, что настоящее изобретение можно реализовать в других конкретных формах, без изменения технической сущности основных признаков. Следовательно, примеры, описанные выше, являются иллюстративными и неограничивающими во всех отношениях.