Справочник по композиционным материалам
Резервуары высокого давления из КВМ, футерованные металлом
По заданию НАСА были проведены исследования [32 ] по сравнительной оценке сферических емкостей диаметром 318 и 635 мм из КВМ на основе кевлара-49 и эпоксисвязующего, титановых сплавов, а также сплавов 6A1-4V и Инконель 718. Эти резервуары были предназначены для хранения сжатых газов для орбитальных двигателей и систем жизнеобеспечения кораблей системы «Шаттл» в космосе. Реализация этой программы выявила следующие преимущества КВМ-резервуаров, футерованных металлом.
В отличие от цельнометаллических емкостей в таких резервуарах отсутствуют другие возможности утечки газа, кроме утечки при полном разрушении сосуда.
Масса такого резервуара примерно на 25 % меньше цельнометаллического.
Описанные выше емкости выдерживают до 1600 циклов, причем, если в качестве герметизирующего металла взят титан, то рабочее давление находится в пределах 0 ... 31 МПа; для резервуаров, футерованных сплавом Инконель диапазон составляет 0 ... 23 МПа, при критическом давлении 34 МПа. Максимальные давления взрыва, закладываемые при проектировании, равны соответственно 46 МПа и 34 МПа.
12.29. Механические свойства тканей кевлар-49 (в направлении основы)
|
Связующее |
|||
|
Свойства |
181/эпоксид 1 |
181/поли - эфир 1 |
120/поли - эфир ® |
|
Объемная доля волокна, % |
50 |
40 |
37 |
|
Плотность, кг/м3 |
1330 |
1300 |
_____ |
|
Предел прочности на разрыв, МПа |
517 |
414 |
440 |
|
Модуль упругости, ГПа |
31 |
24 |
23 |
|
Деформация при разрыве, % |
1,7 |
— |
— |
|
Напряжение сжатия прн е=0,2%, |
83 |
— |
— |
|
МПа |
|||
|
Модуль сжатия, ГПа |
31 |
— |
— |
|
Предел прочности прн изгибе, МПа |
345 |
207 |
220 |
|
Модуль упругости при изгибе, ГПа |
27,6 |
20 |
19 |
|
Напряжение изгиба прн е— 0,02%, |
172 |
97 |
— |
|
МПа |
|||
|
Прочность при сдвиге (метод «корот |
55 |
21 |
23 |
|
Кой балки»), МПа |
|||
|
Предел прочности при сдвиге («рель |
32 |
— |
— |
|
Совый» метод), МПа |
|||
|
Модуль сдвига («рельсовый») метод, |
2 |
— |
— |
|
ГПа |
Эпоксисвязующее BP-907 фирмы АЦ; автоклавное формование.
Полиэфир Корезин.
|
Свойства |
Отверждающийся при комнатной температуре полиэфир Атлак 382-05 фирмы Ай-сн-Ай с перекисью МЕК.
12.30. Термические и электрические свойства КВМ на основе ткани кевлар-49 и эпоксидных связующих
Значение
Теплопроводность, Вт/(м-К):
TOC o "1-3" h z поперек слоев ткани при VB, 0 = 46 % 0,22
Параллельно основе 0,91
Температурный коэффициент линейного расширения, 10—6/К—1 0 Диэлектрическая постоянная при VB, 0 = 58 % и / = 9,3 ГГц:
Перпендикулярно основе 3,3
Параллельно основе (комнатная температура) 3,7
Перпендикулярно основе при Ув, о — 48 % и / = 1, МГц 4,1
Тангенс угла потерь при VB, 0 = 58 % и / = 9,3 ГГц: 0,010 перпендикулярно основе
Параллельно основе (комнатная температура) 0,013
Перпендикулярно основе при VB, о = 48 % я f = 1 МГц 0,024
Электрическая прочность при VB. 0 = 48%, Вт/мм 24,4 Удельное сопротивление при VB. о = 48%, Ом-м:
Объемное 5-Ю13
Поверхностное 5-Ю13
|
385 |
Дуговое сопротивление при VB, о = 48 %, с. 125
Согласно этой программе реализованная прочность волокна кевлар-49 составляла 2200 МПа при его объемной доле 60 %. Это весьма существенно, так как наибольшие трудности в этой программе были связаны с созданием герметических металлических резервуаров.
