Газовий балон

Реферат: Газовий балон високого тиску виконано із полімерних композиційних матеріалів з герметизуючим лейнером та намотаною на нього силовою оболонкою. Нитки силової оболонки намотано на поверхню балона по геодезичних лініях. UA 103348 U (54) ГАЗОВИЙ БАЛОН UA 103348 U UA 103348 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Корисна модель належить до газобалонного обладнання, що призначене для тимчасового збереження стиснених газів. Відомий аналог [Патент РФ № 2395749, опубл. 27.07.10, F17C1/16, F16J12/00], балон високого тиску із полімерних композиційних матеріалів з герметизуючим лейнером та намотаною на нього спіральними витками силовою оболонкою. Недоліком аналога є те, що при наведеній конструкції балона міцність оболонки в зоні переходу до донної частини є низькою через виникнення зусиль, що зміщують нитку зі свого положення, надійність роботи в умовах руйнування балона надлишковим тиском є недостатньою через розліт осколків лейнера. В основу корисної моделі поставлена задача шляхом зміни конструкції силової оболонки усунення зусиль, що зміщують нитку зі свого положення, та підвищення безпеки балона в експлуатації за рахунок намотування нитки по лініях таким чином, щоб лінія циліндричної частини балону плавно переходила в лінію на півкулі з заданою щільністю. Поставлена задача вирішується тим, що газовий балон високого тиску виконано із полімерних композиційних матеріалів з герметизуючим лейнером та намотаною на нього силовою оболонкою, в якому, згідно з корисною моделлю, нитки силової оболонки намотано на поверхню балона по геодезичних лініях. Зазвичай балон виготовляють із циліндричної частини і двох півкуль, які приєднують з торців циліндра. Як відомо, геодезичними лініями циліндра є гвинтові лінії, а також їх часткові випадки - коло (при кроці гвинтової лінії, рівному нулю) і прямолінійні твірні (при необмеженому зростанні кроку). Геодезичними лініями кулі є кола великого діаметра. При стикуванні цих ліній, що належать різним поверхням, потрібно забезпечити перший порядок гладкості. Для цього на межі циліндра і півкулі гвинтова лінія переходить у плоский переріз кулі стичною площиною (фіг. 1). У такому випадку, при умові, що циліндричну частину взято в межах одного кроку H , геодезична лінія буде замкненою. При цьому крок гвинтової лінії зв'язаний із радіусом R циліндра і кулі та кутом  , під яким гвинтова лінія перетинає твірні циліндра, наступною залежністю: H  2Rctg . (1) Намотка нитки по замкненій геодезичній лінії недоцільна, потрібно, щоб витки нитки розташовувалися поруч із заданою щільністю. Для цього є два шляхи. Перший при одному повному витку, який закінчується в точці С, повернути балон на кут  (фіг. 2, горизонтальна проекція) і продовжити намотку по такій же замкненій геодезичній лінії, яка буде зміщена на певну відстань s від першої. При здійсненні повного витка знову потрібно повернути балон на цей же кут і так продовжувати до повної намотки. При цьому область півкулі в межах радіуса r (фіг. 2) не буде покрита нитками. У цьому місці до півкулі приєднана циліндрична частина, у якій має бути нарізана різьба під вентиль, а з протилежної сторони балона - різьба для заглушки. Таким чином, величина кута  визначається співвідношенням між радіусом R балона та радіусом r циліндричного наконечника для вкручування вентиля: sin   r . (2) R Величина кута  залежить від товщини (діаметра) нитки, яку намотують. Другий шлях намотки зміщення на кут  досягається тим, що береться середня циліндрична частина балона не кратною величині кроку H , а меншою або більшою на якусь його частку H . Величину цього зміщення знаходимо із виразу: H  sctg . (3) Таким чином, за двома конструктивними параметрами R і r можна визначити за формулою (2) величину кута  , крок гвинтової геодезичної лінії H за формулою (1) і величину H в 50 55 залежності від проміжку між витками s за формулою (3). Для виготовлення балона необхідно спочатку виготовити оправку для намотки нитки. Її можна зробити із трьох частин: двох металевих півкуль із нарізаною різьбою для вентиля або заглушки та циліндричної неметалевої частини для зменшення ваги (фіг. 3, а). Ці елементи з'єднуються з допомогою різьби. На фіг. 3,б показано частину балона із намотаними нитками. Куля такого ж радіуса, як і циліндр, витримує вдвічі вищий тиск. У зв'язку з цим циліндричну частину можна додатково зміцнити намотуванням нитки по геодезичній лінії малого кроку, як показано на фіг. 3, в. 1 UA 103348 U 5 Таким чином, діаметр балона і діаметр циліндра із приєднувальною різьбою на торцях дозволяють розрахувати всі необхідні дані для намотки нитки силової оболонки на поверхню балона. Крім того, він більш безпечний в експлуатації, оскільки при розриві не дає осколків. Технічний результат заявленої корисної моделі досягається завдяки конструювання силової оболонки балона із намотуванням нитки по геодезичних лініях, що забезпечує повне усунення зусиль, що зміщують нитку зі свого положення, при одночасному уникненні розліту осколків лейнера в умовах руйнування балона надлишковим тиском. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 Газовий балон високого тиску, який виконано із полімерних композиційних матеріалів з герметизуючим лейнером та намотаною на нього силовою оболонкою, який відрізняється тим, що нитки силової оболонки намотано на поверхню балона по геодезичних лініях. 2 UA 103348 U 3 UA 103348 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4