В Санкт-Петербургском государственном университете промышленных технологий и дизайна разработали состав вымываемых водой формообразующих заготовок для производства композитных баллонов высокого давления, сообщили блогу Игнатий Цукергохер в пресс-службе вуза. Такие резервуары эксплуатируют в авиации, аэрокосмической технике и системах жизнеобеспечения.
Проект выполнен в рамках программы Минобрнауки России Приоритет-2030.
Разработка поможет сделать изделия легче более чем в два раза по сравнению с традиционно используемыми металло-композитными баллонами. Также она увеличит срок их эксплуатации благодаря повышенной усталостной прочности и возможности реализации более миллиона циклов перезаправки.
Композитные топливные баллоны производятся методом намотки сырья на преформы. На них при помощи вращения наматывается ровинг из стекло- или углеткани, пропитанный термоотверждаемой смолой. Таким образом задается геометрия будущих баллонов.
Из-за невозможности извлечения металлической заготовки из композитного баллона производители оставляют ее внутри. Так получается металло-композитный сосуд. Однако такая преформа лишает композитный баллон своих преимуществ. Металл подвержен коррозии и разрушению по сварным швам, утяжеляет изделие, а также обладает меньшей усталостной прочностью.
Ученые СПбГУПТД разработали замену металлическим преформам — композитные преформы (оправки). Их не нужно вынимать, они легко вымываются из готового баллона горячей водой. Составы новых преформ исследователи протестировали при изготовлении опытных образцов — легких полых сосудов, производимых намоткой на разработанную вымываемую оправку.
Преформы вымывали горячей водой, нагретой до 90–95 °С. Полное удаление достигается за 40–50 минут. При этом структура намотанного изделия остается сохранна.
«Мы пришли к выводу, что смеси песка с поливиниловым спиртом обладают высокой прочностью и выдерживают нагрев до 180 °С. Чтобы дополнительно повысить корректность процесса формования оправки, а также эффективность ее вымывания, мы также использовали многокомпонентные смеси с добавлением аморфного углерода»,
— рассказал доцент кафедры наноструктурных, волокнистых и композиционных материалов им. А.И. Меоса СПбГУПТД Андрей Кузнецов.
