بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
طراحي و ساخت مخزن کامپوزيتي فشاربالا با لاينر پليمري براي هواپيما
چکيده :
هدف از انجام اين پروژه طراحي، ساخت و تسـت (تسـت هيدرواستاتيک ،تسـت فشـار بـا هوا،بدسـت آوردن مقادير کرنش با کرنش سنج ) مخزن کـامپوزيتي تحـت فشـار بـالا نـوع چهـارم (يـک مخـزن کامپوزيتي با لاينر پليمري ) با هندسه معين براي کاربردهاي هوائي(نصب روي هواپيما) بوده اسـت .
ما در اين پروژه غلاف اصلي فلزي را حذف کرده و يک لاينر پليمري جايگزين آن کرده ايم .بـا توجـه به اينکه در سازه هاي هوايي وزن به عنوان يک پارامتر مهم به شمار مي رود در نتيجه مخازن به کار رفته در هواپيماها بايد سبک باشند. مخازن تحت فشار به دو دسته تقسيم مي شوند:
١)مخازن جدار نازک: که نسبت شعاع داخلي به ضخامت ديواره بايد بزرگتر يا مساوي ١٠ باشد.
٢)مخزن جدار ضخيم : که اين نسبت در آنها کوچکتر از ده ميباشد.(١٠>r.t)مخرن مورد مطالعه در اين مقاله يک مخزن جدار نازک مي باشد.[٢ ]
سرانجام در آخرين مرحله مخزن ساخته شده به روش ذيل مورد تست تجربي قرارگرفت :
١) تغييرات حجم براساس فشار به دست آمد و ثبت گرديد.
٢) فشار ترکش مخزن با ترکاندن آن اندازه گيري وثبت گرديد.
٣)مقادير کرنش در سه نقطه از مخزن با تغييرات فشار در زواياي ٠و٩٠ توسط دستگاه اندازه گيري گرديد.
واژههاي کليدي :
تست هيدرواستاتيک - مخزن نوع چهارم - لاينر پليمري - ايرباتل (air bottle)
١-مقدمه
١-١- انواع مخازن جدار نازک براساس نوع طراحي درانتخاب مواد.[١٠]
١- مخازن نوع اول :اين مخازن بدون درز و از جنس فولاد يا آلومينيوم ميباشند.
٢- مخازن نوع دو :لاينر داخلي اين مخازن فلزي وتنها قسمت استوانه اي کامپوزيتي مي باشد.
٣- مخازن نوع سوم : :لاينر داخلي اين مخازن فلزي وتمامي لايه بيروني کامپوزيتي مي باشد.
٤-مخازن نوع چهارم :اين نوع مخازن داراي يک آستري داخلي از جنس پليمر بدون درز هستند وتمامي لايه بيروني کامپوزيتي مي باشد اين ساختار تمام کامپوزيت از سبک ترين انواع مخازن ميباشد.
ازايرادات مهم اين اين مخازن عبارتنداز:
١)ايجاد نشتي به مرور زمان در محل اتصال نافي فلزي و آستر پليمري ميباشد.
٢) به علت عدم انتقال حرارت مناسب آستري پلاستيکي، حين شارژ سريع (اکسيژن ،هوا،گاز CNG)
در اين مخازن افزايش دماي نسبتًا بيشتري ايجاد ميشود.[ ٤]
مزاياي اين نوع مخازن عبارتنداز:
١)احتمال کم ترکيدگي مخزن در حوادث ميباشد. ( اين مخازن براي کاربرد در خودروهاي گازسوز بسيار مناسب هستند. )
٢)از پتانسيل طراحي و ساخت براي عمرهاي طولاني دارا ميباشند.[١١]
٢-روش تحقيق
٢-١- انتخاب مواد جهت توليد قطعه [٣ ]
به دليل خواص فيزيکي ومکانيکي مناسب از رزين اپوکسي و با توجه به شرايط و محدوديت کاري از الياف شيشه استفاده کرديم . با توجه به اينکه کامپوزيت قابليت نفوذپذيري دارد لذا براي ساخت مخازن کامپوزيتي نياز به نوعي لاينر جهت آب بندي داريم . امروزه بخاطر بهينه نمودن وزن از لاينرهاي ترموپلاستي و يا فلزي استفاده ميکنند زيرا علاوه بر نقش آب بندي قسمتي از تنش هاي ناشي از فشار دروني را تحمل ميکنند.با توجه به اينکه براي ما وزن داراي اهميت مي باشد، و با توجه به دماي کاربرد قطعه ، ترموپلاست ، جهت آب بندي انتخاب گرديد.[١٢ ]
شکل ٢- لاينر ساخته شده
٢-٢-شکل هندسي قطعه
باتوجه به استفاده محصول در موقعيت خاصي از هواپيما امکان تغييرات عمده در شکل هندسي مخزن نيست .(ابعاد بر حسب ميليمتر)
٢-٣-بيان شرايط کاري(فشارداخلي ،مقدارکرنش وحرارت ) ونيازهاي تکنولوژيکي قطعه وشرايط محيطي
مخزني با فشار کاري ٢٠مگا پاسگال در رنج دمايي ٢٥تا ٦٠درجه سانتيگراد با حداقل قيمت و وزن پايين مورد نظر مي باشد.
٢-٤-الگوي پيچش
در فر آيندرشته پيچي ، زاويه پـيچش و محتـواي رزيـن بـراي دسـتيابي بـه اسـتحکام و ضخامت مطلوب در هر لايه تاثير گذار است . خواص نهايي کامپوزيت با نوع الگـوي پـيچش انتخـاب شده تغيير مي کند.انواع پيچش الياف :[٦ ]
٢-٤-١-محاسبه زاويه پيچش الياف درمخزن تحت فشار
مخزن تحت فشارازدولايه کامپوزيتي ساخته شده است . لايه داخلي که لايه حلقوي ناميده مي شود بازاويه °٩٠ نسبت به محور مخزن پيچيده مي شود.ولايه بيروني باپيچش مارپيچي پيچيده مي شود.
يکي ازمسيرهاي پيچش انحناي مخزن وقسمت بسته شده است اين زاويه پيچش بااستفاده از معادله کلايرانتز پيدامي شود.[٩ ]
R:شعاع استوانه ، ro :شعاع دهانه مخزن ، :زاويه پيچش
حال درنرم افزارباتغييرات زاويه پيچش حلزوني تنش ماکزيمم رابدست آورده ونمودارآن رابدست مي آوريم مشاهده مي کنيم که زاويه بهينه پيچش حدود١٦درجه است .
٢-٤-٢-محاسبه مشخصات لايه ها
١- تعيين تعدادلايه هاي حلقوي براي الياف شيشه اي باضريب ايمني ١,٥ با تقسيم تعداد کل رشته ها به تعداد باندهاي مورد نياز تعداد لايه ها بدست مي آيد.
