ТЕОРЕТИЧНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ СУЦІЛЬНОКОМПОЗИТНОГО БЕЗЛЕЙНЕРНОГО ТРУБОПРОВОДУ ІЗ ВУГЛЕПЛАСТИКУ ДЛЯ КРІОГЕННИХ КОМПОНЕНТІВ ПАЛИВА
DOI:
https://doi.org/10.34185/1562-9945-2-163-2026-11Ключові слова:
композиційні матеріали, композиційний трубопровід, вуглепластик, напружено-деформований стан, чисельне моделювання, армувальні волокна, внутрішній тиск, міцність конструкціїАнотація
У статті представлено результати теоретичних досліджень конструкції суцільнокомпозитного безлейнерного трубопроводу із вуглепластику для кріогенних компонентів палива. Побудовано геометричну та розрахункову моделі композиційної трубної конструкції з урахуванням її схеми армування. На основі чисельного моделю-вання напружено-деформованого стану в програмі Ansys визначено розподіл радіаль-них і осьових переміщень, а також напружень у напрямі волокон силової оболонки під дією внутрішнього тиску. Отримані результати свідчать про ортотропний характер деформування конструкції та суттєвий вплив орієнтації волокон на рівень напружень у матеріалі. Показано, що застосування шаруватих моделей дозволяє адекватно опи-сати механічну поведінку вуглепластикової труби в умовах експлуатаційного наван-таження. Результати дослідження можуть бути використані для уточнення інже-нерних методик розрахунку композиційних трубопроводів та обґрунтування конст-руктивних параметрів при проєктуванні систем подавання кріогенних компонентів палива.
Посилання
Arseniev, V. M., & Kozin, V. M. (2021). Kriohenna tekhnika: osnovy teorii i rozrakhunok tsykliv kriohennykh ustanovok [Cryogenic engineering: Fundamentals of theory and calcula-tion of cryogenic plant cycles]. Sumsʹkyy derzhavnyy universytet. P. 272 https://essuir.sumdu.edu.ua/items/07864450-31aa-4a18-a5de-ea718af5778f
Belmas, I., Bilous, O., & Tantsura, H. (2022). Vyznachennya napruzheno-deformovanoho stanu bahatosharovoho kompozytu [Determination of the stress-deformed state of a multilayer composite]. Mitsnistʹ materialiv ta teoriya konstruktsiy, (109), P. 426–440. https://doi.org/10.32347/2410-2547.2022.109.426-440 [in Ukrainian].
Dovgopolov, A., Nekrasov, S., & Zhyhylii, D. (2019). Modelyuvannya napruzheno-deformovanoho stanu rozʺyemnoho zʺyednannya v detalyakh z armovanykh kompozytsi-ynykh materialiv metodom SEA [Strain-stress states simulation of detachable joint for rein-forced composites by FEM]. Visnyk Natsionalʹnoho tekhnichnoho universytetu KHPI. Seriya: Novi rishennya v suchasnykh tekhnolohiyakh, (5(1330)), P. 10–16. https://doi.org/10.20998/2413-4295.2019.05.02 [in Ukrainian].
Kobyshchan, G. D., & Basova, Yu. O. Suchasni kompozytsiyni materialy na osnovi vuhletsevykh volokon: vydy, vlastyvosti, zastosuvannya [Modern composite materials based on carbon fibers: types, properties, applications]. Pryrodno-resursnyy ta enerhetychnyy po-tentsial: napryamy zberezhennya, vidnovlennya ta ratsionalʹnoho vykorystannya : kolektyvna monohrafiya. 2019. P. 163-172. http://dspace.puet.edu.ua/bitstream/123456789/8615/1/%d0%9c%d0%be%d0%bd%d0%be%d0%b3%d1%80%d0%b0%d1%84%d1%96%d1%8f_% 20%d0%9f%d0%94%d0%9f%d0%90_2019_%d0%9a%d0%be%d0%b1%d0%b8%d1%89%d0%b0%d0%bd_%d0%91%d0%b0%d1%81%d0%be%d0%b2%d0%b0.pdf [in Ukrainian].
Manko, T., Litot, O., & Murashko, V. (2025). Analiz mekhanichnykh ta mikrostrukturnykh kharakterystyk kompozytsiinykh truboprovodiv pislia vplyvu tysku ta kriogennykh tempera-tur [Analysis of mechanical and microstructural characteristics of composite pipelines after exposure to pressure and cryogenic temperatures]. Visnyk Kremenchutskoho Natsionalnoho Universytetu imeni Mykhaila Ostrohradskoho. Haluzove Mashynobuduvannia, 5(154), P. 214–221. https://doi.org/10.32782/1995-0519.2025.5.25 [in Ukrainian].
Manko, T., & Murashko, V. (2025). Doslidzhennia kharakterystyk kompozytsiinykh mate-rialiv v kriogennomu seredovyshchi [Investigation of composite material properties in a cryo-genic environment]. XIX Mizhnarodna konferentsiya «Stratehiya yakosti v promyslovosti ta osviti». P. 69–75 https://crust.ust.edu.ua/items/7dc5a42a-c873-4f04-91e8-1a451e6db03b [in Ukrainian].
Manko, T., & Murashko, V. (2025). Kompozytsiyni truboprovody v suchasnomu raketo-buduvanni [Composite pipes in modern rocket building]. Journal of Rocket-Space Technol-ogy, 34(2), P. 95–102. https://doi.org/10.15421/452518 [in Ukrainian].
Manko, T., & Murashko, V. (2025). Sposib otsinky vidpovidnosti struktury kompozytsii-noi konstruktsii proektnym kharakterystykam [Method for assessing the conformity of a com-posite structure to design characteristics]. IХ Mizhnarodna naukovo-praktychna konferentsiya «Suchasni tekhnolohiyi promyslovoho kompleksu – 2025» 17 veresnya 2025r, Kherson-Khmelʹnytsʹkyy. P. 167–169. https://dspace.vnmu.edu.ua/xmlui/bitstream/handle/123456789/10780/Lepetan_I.M?sequence=1 [in Ukrainian].
Shevtsov, O. V., & Shevtsov, V. Yu. (2021). Problemni pytannia ta shliakhy yikh vyrishennia pry proiektuvanni kompozytsiinykh palyvnykh bakiv [Problematic issues and ways to solve them in the design of composite fuel tanks]. Systemy proektuvannya ta analiz kharakterystyk aerokosmichnoyi tekhniky, 28(1), P. 56–64. https://doi.org/10.15421/472106 [in Ukrainian].
Geng, P., Xing, J., & Wang, Q. (2021). Analytical model for stress and deformation of multiple-winding-angle filament-wound composite pipes and vessels under multiple com-bined loads. Applied Mathematical Modeling, 94, P. 576–596. https://doi.org/10.1016/j.apm.2021.01.034 [in English].
Toh, W., et al. (2018). Material characterization of filament-wound composite pipes. Composite Structures, 206, P. 474–483. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2018.08.049 [in English].
Yu, W. (2024). A review of modeling of composite structures. Materials (Basel), 17(2), P. 446. https://doi.org/10.3390/ma17020446 [in English].
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 Системні технології
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.
