Підвищення експлуатаційної ефективності елементів космічних апаратів за допомогою використання іноваційних матеріалів

Abstract

Об’єкт дослідження – посудини, що працюють під тиском, які є елементами космічних апаратів. Предмет дослідження – стандартні методи проектування, виготовлення та випробування посудин, що працюють під тиском, які використовуються у космічних апаратах і виготовленні з використанням інноваційних матеріалів. Мета дослідження – на основі детального аналізу міжнародних стандартів проробити методи проектування, виготовлення та випробування посудин, що працюють під тиском, а також дослідити підвищення їх експлуатаційної ефективності в космічних апаратів при використанні інноваційних композиційних матеріалів. Методи дослідження – аналіз технічної інформації, викладеної у наукових статтях компаній виробників і стандартизованих вимог відповідних стандартів по технологіям виготовлення та випробувань посудин, що працюють під тиском, дозволив детально проробити і використати методи проектування, виготовлення та випробування посудин, що працюють під тиском, експериментальні методи стандартних випробувань посудин, оболонки яких виготовлені з інноваційних матеріалів. Для проектування та чисельного моделювання розподілу напружень і деформацій посудин, що працюють під тиском, було використане програмне забезпечення ANSYS. Відповідно до результатів огляду та аналізу технічної інформації, викладеної у наукових статтях компаній виробників і стандартизованих вимог відповідних стандартів детально опрацьовані методи проектування, виготовлення та випробування посудин, що працюють під тиском, з метою підвищення їх експлуатаційної ефективності в космічних апаратів за допомогою використання новітніх композиційних матеріалів. Результати цієї роботи можуть бути використані при проектуванні, виробництві та випробуваннях посудин, що працюють під тиском, виготовлених як суцільнометалевими, так і з зовнішньою оболонкою з композиційних матеріалів. Результати кваліфікаційної роботи були представлені у доповіді “Методи контролю та випробування композитних посудин під тиском” авторів: Шевченко О.А., Панасюк А.А., Нитка С.М. на XІ Всесвітньому конгресі “Авіація в XXI столітті” – “Безпека в авіації та космічні технології”, який відбувся 25-27 вересня 2024 року в Національному авіаційному університеті, і опубліковані у вигляді тез доповіді у матеріалах конгресу.

The object of the study is pressure vessels, which are elements of spacecraft. The subject of the study is standard methods for the design, manufacture and testing of pressure vessels used in spacecraft and manufactured using innovative materials. The purpose of the study is to develop methods for the design, manufacture and testing of pressure vessels, based on a detailed analysis of international standards, as well as to investigate the improvement of their operational efficiency in spacecraft when using innovative composite materials. Research methods are an analysis of technical information set out in scientific articles by manufacturing companies and standardized requirements of relevant standards for the technologies of manufacturing and testing of pressure vessels, which allowed us to develop in detail and use methods for the design, manufacture and testing of pressure vessels, experimental methods for standard tests of vessels, the shells of which are made of innovative materials. ANSYS software was used to design and numerically simulate the distribution of stresses and deformations of pressure vessels. According to the results of the review and analysis of technical information set out in scientific articles of manufacturing companies and the standardized requirements of relevant standards, methods for designing, manufacturing and testing pressure vessels have been worked out in detail in order to increase their operational efficiency in spacecraft through the use of the latest composite materials. The results of this work can be used in the design, manufacturing and testing of pressure vessels made both all-metal and with an outer shell of composite materials. The results of the qualification work were presented in the report “Methods for controlling and testing composite pressure vessels” by the authors: Shevchenko O.A., Panasyuk A.A., Nytka S.M. at the XI World Congress “Aviation in the 21st Century” – “Aviation Safety and Space Technologies”, which took place on September 25-27, 2024 at the National Aviation University, and published in the form of abstracts of reports in the congress materials.