Сосуды высокого давления композитные

На протяжении 15 лет специалистами ЗАКБ «САФИТ» (иногда нас неверно ищут в интернете как софит) велись работы по созданию металлокомпозитных баллонов (МКБ) высокого давления,
по своим характеристикам конкурирующих с лучшими отечественными и зарубежными образцами.

К настоящему времени создана и отработана технологическая цепочка серийного производства МКБ. Баллоны внедрены и поставляются в оборонную
промышленность и народно-хозяйственные отрасли.

Применение МКБ стало наиболее актуально в свете программы импортозамещения, когда предприятия-поставщики металлических балонов
высокого давления находятся за пределами России, а имеющийся парк воздушных судов гражданской авиации и военно космических сил снаряжен баллонами с
истекающими сроками эксплуатации.

Металлокомпозитные баллоны производства ЗАКБ «САФИТ» спроектированы и предназначены для хранения и транспортирования любых видов
газов в авиации, космонавтике и для гражданского применения.

Металлокомпозитный баллон (сосуд) высокого давления производства ЗАКБ «САФИТ» спроектирован и предназначен для хранения и транспортирования всех
видов газов на уровне мировых стандартов.

Главная конструктивная особенность и отличие от других композитных баллонов – это тонкостенный высокодеформативный лейнер из нержавеющей стали.

Благодаря использованию новых конструктивно-технологических решений и высокотехнологичному производительному оборудованию собственной разработки,
продукция способна конкурировать по цене c повсеместно используемыми металлическими аналогами.

Особенности МКБ САФИТ

• Сверхтонкий лейнер толщиной 0,3…0,5 мм изготовлен методом микроплазменной сварки на инновационном оборудовании, не имеющем аналогов
• Составные части лейнера получены пластическим деформированием заготовок
• Лейнер и силовая оболочка раскреплены между собой
• Силовой углеволоконный слой изготовлен методом намотки. Профиль слоя, углы армирования близки к оптимальным

Преимущества МКБ САФИТ

• Возможность проектирования МКБ с заданными эксплуатационными характеристиками
• Оптимальные форма лейнера и схема армирования
• Высокая весовая эффективность
• Безопасный характер разрушения
• Повышенная коррозионная стойкость
• Увеличен срок службы баллонов и интервалы между поверками
• Уменьшена стоимость за счет использования сварки

• Стальные
• Алюминиевые
• Титановые

• Стальные со стеклопластиковой подмоткой
• Стеклопластиковые с полимерным или композитным лейнером

• Алюминиевые раскатные лейнеры
• Алюминиевые и титановые сварные лейнеры

• Тонколистовой стальной сварной лейнер

Массовая доля ПКМ в ВС за 30 лет выросла в 50 раз и составляет 50% (В-787), объемная доля достигла 80%

Фюзеляж В-787 полностью выполнен из КМ и состоит из четырех состыкованных между собой отсеков, в конструкции применяются различные
типы ПКМ, вытесняющих алюминий с 80% (В-737) до 20%

Штатные баллоны

Металлокомпозитный аналог

Уменьшение массы самолета на 1 кг приводит к уменьшению расхода топлива на 40 г в час.
При среднем годовом налете самолета в 2500 часов уменьшение массы на 72 кг приводит к уменьшению расхода топлива на:
72 кг x 0.04 кг/час x 2500 час = 7 200 кг

Замена баллонов в кислородной системе ИЛ-76ТД уменьшает массу самолета на 72 кг, что приводит к уменьшению годового расхода топлива
на 7,2 тонны и снижению выбросов СО2 на 21 тонну!

Примечание: по экспертным оценкам замена МБ на МКБ по всем системам на пассажирском самолете
может привести к 10-кратному увеличению эффективности.

Применение МКБ позволило увеличить давление заправки гелием до 340 бар.
Это дало возможность заменить шесть титановых баллонов
на пять металлокомпозитных.

Суммарная масса МКБ: 6.2 кг х 5 шт. = 31 кг
Суммарная масса МБ: 12.5 кг х 6 шт. = 75 кг
Выигрыш в массе: 75 – 31 = 44 кг
Выведение 1 кг груза на геостационарную орбиту: 1.2 млн. руб.

Экономический эффект: 1.2 млн.руб. х 44 кг = 52.8 млн. руб.

Металлокомпозитный баллон для разгонного блока «ФРЕГАТ»

Технические характеристики

Р раб = 340 бар
V = 25 л
m = 6,2 кг

Установка сварки лейнера запатентована и является инновационной

• Сварочный аппарат имеет программное управление и полностью автоматизирован
• Позволяет вести сварку тонких 0,3…0,5 мм элементов лейнера
• Сварной шов не имеет дефектов

Установка для намотки силовой оболочки

В ЗАКБ «САФИТ» разработана методика оптимального выбора материалов и углов армирования лейнера

• Формирование силовой оболочки производится методом «мокрой» намотки армирующего материала на лейнер
• Намотка силовой оболочки формируется последовательной укладкой спиральных и кольцевых слоев пропитанного армирующего материала по заданной программе
• Схема армирования и программа определяются результатами проектных расчетов
• По окончании процесса намотки баллон нагружается внутренним давлением и подвергается термообработке. По завершении термообработки давление стравливается

Требования стандарта

• Разрушающее давление Pв должно быть больше двух предельных PH
• Баллон не должен давать утечки при Р Баллон и лейнер должны разрушаться не более чем на три части.
• В зачет идут только куски лейнера, выбитые из оболочки баллона.

Условия

• Тип баллона – БMK 9 -165- 250
• Среда испытаний – вода
• Температура среды – 23 °C
• Температура поверхности – 22°C
• Скорость наддува 25 – 30 bar/s

Результаты

• Безосколочное разрушение (удовлетворяет требованиям стандарта)

Иллюстрация

Требования стандарта

• Баллоны не должны разрушаться катастрофически во время огненного испытания. Испытательная среда может протекать через стенки баллона

Условия

• Тип баллона – БMK 9 -165- 250
• Среда испытаний – воздух
• Давление испытаний 250 бар
• Температура среды – 20°C
• Тип устройства для сброса давления – Valve A 232 (manufacturer Rotarex)

Результаты

• Баллон начал течь через 14 минут и 40 секунд после начала испытания на огнестойкость через стенки цилиндра и штуцер
• В ходе испытания баллон не разрушился (удовлетворяет требованиям стандарта)

Иллюстрация

Требования стандарта

• Тестируемый баллон не должен разрушиться на осколки независимо от проникновения в него пули

Условия

• Тип баллона – БMK 9 -165- 250
• Среда испытаний – воздух
• Температура среды – меньше 50°C
• Давление испытания – 250 бар
• Скорость пули – 850 м/сек
• Размер пули – 7,62 мм
• Баллон опрессован воздухом до 300 баров и испытан методом «аквариума»
• Баллон является герметичным

Результаты

• Баллон получил входное и выходное отверстие диаметром 50 мм
• После удара пули в баллоне не оказалось осколочного разрушения (удовлетворяет требованиям стандарта)

Иллюстрация

Обработана статистика повреждений МКБ и даны рекомендации по оценкам живучести

Наибольшее число повреждений связано с появлением микротрещин (44%), истиранием и царапинами (16%), случайными ударами (14%).

Высокая температура и огонь