Recipient sota pressió embolicat en material compost

De la Viquipèdia, l'enciclopèdia lliure

Un recipient sota pressió embolicat en material compost, de l'anglès composite overwrapped pressure vessel (COPV) és un recipient format per un revestiment prim i no estructural embolicat amb un compost de fibra estructural, dissenyat per mantenir un fluid sota pressió. El revestiment proporciona una barrera entre el fluid i el compost, evitant fuites (que poden produir-se a través de microesquerdes de matriu que no causen fallades estructurals) i la degradació química de l'estructura. En general, s'aplica una carcassa protectora per protegir-lo contra els danys causats per impactes.[1][2] Els compostos més utilitzats són els polímers reforçats amb fibra (FRP),[3] que empren fibres de carboni i kevlar. L'avantatge principal d'un COPV en comparació amb un recipient a pressió metàl·lic de mida similar és un pes inferior, però això es pot compensar amb l'augment dels costos de fabricació i certificació.

Casing of the Altair rocket stage, essentially a fiberglass composite overwrapped pressure vessel

Visió general[modifica]

Un recipient a pressió amb embolcall compost (COPV) és un recipient que conté pressió, típicament compost per un revestiment metàl·lic, un embolcall compost i una o més bosses.[4] S'utilitzen en vols espacials per la seva alta resistència i el seu baix pes.[5]

Durant el funcionament, els COPV s'expandeixen des del seu estat sense pressió.[6]

Fabricació[modifica]

Durant la fabricació, els COPV sofreixen un procés anomenat autofrettage. La unitat està pressuritzada i es permet que el revestiment es deformi plàsticament (permanentment). Entra en contacte amb l'embolcall i provoca un augment permanent del volum. Una de les raons per a l'autofrettage d'un recipient és verificar que l'augment de volum dels recipients a pressió d'una línia de productes es mantingui dins de la família. Les dades de fora de la família podrien indicar possibles danys al recipient.[5][7]

Proves[modifica]

Es realitzen diverses proves i inspeccions en els COPV, inclosa la prova de trencament, la vida útil del trencament per tensió i l'avaluació no destructiva.[8][9]

Envelliment[modifica]

Tres components principals afecten la força del COPV a causa de l'envelliment: fatiga del cicle, vida envellida de l'embolcall i vida de ruptura per estrès.[4]

Fracassos[modifica]

Els COPV poden estar subjectes a un mode complex d'errors. El 2016, un coet SpaceX Falcon 9 va explotar a la plataforma a causa de la fallada d'un COPV dins del tanc d'oxigen líquid:[10] l'error va resultar de l'acumulació d'oxigen entre el revestiment d'alumini del COPV i l'embolcall compost en un buit o sivella. L'oxigen atrapat pot trencar les fibres de l'embolcall o provocar friccions entre les fibres quan s'infla, encenent les fibres a l'oxigen pur i provocar que el COPV falli.

Vegeu també[modifica]

Referències[modifica]

  1. ↑ Protective shells for composite overwrapped pressure vessels
  2. ↑ Metal-Lined Composite-Overwrapped Pressure Vessel
  3. ↑ A STRUCTURAL HEALTH MONITORING SYSTEM FOR COMPOSITE PRESSURE VESSELS
  4. ↑ 4,0 4,1 «Composite Overwrapped Pressure Vessels (COPV) Stress Rupture Test. Part 2». NASA.
  5. ↑ 5,0 5,1 «Composite Overwrapped Pressure Vessels (COPV): Flight Rationale for the Space Shuttle Program».
  6. ↑ «DESIGN AND MANUFACTURE OF A COMPOSITE OVERWRAPPED PRESSURANT TANK ASSEMBLY». Arxivat de l'original el 25 de maig 2018.
  7. ↑ ; Scott C. Forth; Lorie R. Grimes-Ledesma«Composite Overwrapped Pressure Vessels, A Primer». NASA, març 2011. Arxivat de l'original el 2015-04-21.
  8. ↑ Vessel Testing Arxivat 2008-09-05 a Wayback Machine.
  9. ↑ «Stress-rupture lifetime testing». Arxivat de l'original el 2010-05-27.
  10. ↑ «SpaceX announces COPV’s role in September rocket explosion». 01/02/2017.
Obtingut de «https://ca.wikipedia.org/w/index.php?title=Recipient_sota_pressió_embolicat_en_material_compost&oldid=29605260»