• Безопасные и легкие

    Металлокомпозитные
    баллоны давления

    Для аэрокосмической отрасли, военного и гражданского применения
    производит на территории России ЗАКБ САФИТ

  • Металлокомпозитные баллоны

    Для гражданского
    применения

    Используют для хранения кислорода в медицине и пожарных частях,
    а так же горючих газов для автомобилей

  • Металлокомпозитные баллоны

    В аэрокосмической и
    военной технике

    Имеют ряд существенных преимуществ
    перед металлическими вариантами баллонов

Возможность и эффективность использования металлокомпозитных баллонов давления в аэрокосмической технике

На протяжении 15 лет специалистами ООО «САФИТ» велись работы по созданию металлокомпозитных баллонов (МКБ) высокого давления, по своим характеристикам конкурирующих с лучшими отечественными и зарубежными образцами.

Конструкторско-технологические решения созданных МКБ являются результатом конверсии методов проектирования, изготовления и экспериментальной отработки композитных корпусов ракетных твердотопливных двигателей, обладающих исключительно высокой степенью весовой эффективности.

К настоящему времени в ООО «САФИТ» создана и отработана технологическая цепочка серийного производства МКБ. Баллоны внедрены и поставляются в оборонную промышленность и народнохозяйственные отрасли.

Применение МКБ стало наиболее актуально в свете программы импортозамещения, когда предприятия-поставщики металлических балонов высокого давления находятся за пределами России, а имеющийся парк воздушных судов гражданской авиации и военно космических сил снаряжен баллонами с истекающими сроками эксплуатации. Перечисленные обстоятельства послужили поводом для проведения совместно с ГосНИИ ГА цикла работ по внедрению отечественных МКБ в авиакосмической отрасли.

Массовая доля ПКМ в ВС за 30 лет выросла в 50 раз и составляет 50% (В-787), объемная доля достигла 80%


Источник: отчет НИР по теме «Анализ тенденций и прогноз перспектив применения композиционных материалов в конструкциях воздушных судов гражданской авиации», М, ФГУП ГосНИИ ГА, 2014, с. 313

Фюзеляж В-787 полностью выполнен из КМ и состоит из четырех состыкованных между собой отсеков

В самолете B-787 применяются различные типы ПКМ, вытесняющих алюминий с 80% (В-737) до 20%

Источник: отчет НИР по теме «Анализ тенденций и прогноз перспектив применения композиционных материалов в конструкциях воздушных судов гражданской авиации», М, ФГУП ГосНИИ ГА, 2014, с. 313

С расширением областей применения за 5 лет рынок МКБ ВД в РФ вырос на 600%* и составляет ~ 4 млрд. руб.


* - В предположении роста рынка баллонов в РФ, равному мировому среднегодовому росту в 5%

Металлокомпозитные баллоны являются продуктом эволюции конструкции баллонов высокого давления с применением высоких технологий

Металлические баллоны давления

  • Стальные
  • Алюминиевые
  • Титановые

Композитные баллоны давления

  • Стальные со стеклопластиковой подмоткой
  • Стеклопластиковые с полимерным лейнером
  • Стеклопластиковые с композитным лейнером

Металлокомпозитные с металлическим лейнером

  • Алюминиевые раскатные
  • Алюминиевые и титановые сварные

Металлокомпозитные со сверхлёгким лейнером

  • Тонколистовой стальной сварной лейнер

При правильном изготовлении МКБ ВД превосходят МБ по весу и эксплуатационным характеристикам

Металлокомпозитные баллоны (МКБ) превосходят металлические баллоны (МБ) по всем характеристикам

Параметр  МБ   МКБ 
Различная форма баллонов
Безосколочное разрушение
Стойкость к коррозии
Взрывобезопасность при воздействии открытого пламени
Взрывобезопасность при простреле
Весовое совершенство

Экспериментальное подтверждение характеристик Металлокомпозитных баллонов

Шарообразные и цилиндрические авиационные баллоны

Виды разрушения баллонов


Статическое нагружение

Циклическое нагружение

Прострел

Открытый огонь

ООО «САФИТ» имеет многолетний опыт производства изделий из ПКМ широкого применения

ООО «САФИТ» опирается на опыт производства ПКМ в оборонных отраслях.

  • ООО «САФИТ» было образовано в 1993 году на базе Центрального НИИ специального машиностроения - ведущего предприятия Военно-Промышленного Комплекса в области производства изделий из ПКМ.
  • Конструкторско-технические решения многих изделий из ПКМ являются результатом конверсии методов проектирования, изготовления и экспериментальной отработки, применяемых в ВПК.

Обладает полным циклом производства композитных материалов.

  • Разработка композиционных материалов (КМ)
  • Проектирование изделий из композиционных материалов
  • Испытание изделий из композиционных материалов
  • Изготовление изделий из композиционных материалов с использованием уникальной запатентованной технологии
  • Проектирование, изготовление, поставка оборудования для производства изделий из КМ

Выпускает продукцию для государственных и частных предприятий.

МКБ «САФИТ» - результат конверсии технологий производства твердотопливных ракетных двигателей

Особенности и преимущества металлокомпозитных баллонов давления «САФИТ»

Конструкция МКБ

Баллон высокого давления

Особенности МКБ

  • Сверхтонкий лейнер толщиной 0,3...0,5 мм изготовлен методом микроплазменной сварки на инновационном оборудовании, не имеющем аналогов
  • Составные части лейнера получены пластическим деформированием заготовок
  • Лейнер и силовая оболочка раскреплены между собой
  • Силовой углеволоконный слой изготовлен методом намотки. Профиль слоя, углы армирования близки к оптимальным

Преимущества МКБ

По весовой эффективности МКБ «САФИТ» сопоставимы с зарубежными и в разы превосходят отечественные

Сферические баллоны

Производитель Объем
V, литр
Материал
лейнера
Рабочее давление
P, бар
Вес
G, кг
Эффективность
P·V/G, км
САФИТ 8 Нержавеющая сталь 300 2.2 28.4
САФИТ 12 Нержавеющая сталь 300 3.1 30.2
САФИТ 19 Нержавеющая сталь 300 4.5 33
САФИТ 50 Нержавеющая сталь 150 8.7 33
Южмаш 23.6 Титан 350 11.5 16
Котлас 25 Нержавеющая сталь 320 21.5 8.5
Astrium Space Transportation Gmbh 18 Титан 150 3.9 30
Astrium Space Transportation Gmbh 35 Титан 280 8.5 30
Astrium Space Transportation Gmbh 51 Титан 280 12 31

Цилиндрические баллоны

Производитель Объем
V, литр
Материал
лейнера
Рабочее давление
P, бар
Вес
G, кг
Эффективность
P·V/G, км
САФИТ 40 Нержавеющая сталь 250 9.8 30.6
САФИТ 40 Нержавеющая сталь 300 11.2 34.8
Котлас 20 Нержавеющая сталь 150 15.8 4
Хруничев 36 Алюминий 350 12 24.6
НИИМАШ 38 Титан 100 10.5 5.6
Astrium Space Transportation Gmbh 68 Титан 150 8.5 31.2
Astrium Space Transportation Gmbh 68 Титан 310 18.3 29
Astrium Space Transportation Gmbh 70 Титан 190 10.8 32
Astrium Space Transportation Gmbh 80 Титан 310 20.2 32
Astrium Space Transportation Gmbh 89.5 Титан 310 23.3 31
ATK Space Systems, Inc. 67.3 Титан 250 11.7 32.9
ATK Space Systems, Inc. 87 Титан 280 23 23.5

Инновационная технология производства лейнеров позволила повысить весовую эффективность МКБ ВД

Лейнер


Элементы лейнера. Типы лейнера.

Сварка элементов лейнера

Установка для сварки лейнера запатентована и является инновационной

  • Сварочный аппарат имеет программное управление и полностью автоматизирован
  • Впервые в мире позволяет вести сварку высокотонких элементов лейнера (0,3…0,5 мм)
  • Сварной шов не имеет дефектов

В ООО «САФИТ» разработана методика оптимального выбора материалов и углов армирования лейнера

Намотка силовой оболочки


Образцы намотки баллонов.

Установка для намотки

  • Формирование силовой оболочки производится методом «мокрой» намотки армирующего материала на лейнер
  • Намотка силовой оболочки формируется последовательной укладкой спиральных и кольцевых слоев пропитанного армирующего материала по заданной программе
  • Схема армирования и программа определяются результатами проектных расчетов
  • По окончании процесса намотки баллон нагружается внутренним давлением и подвергается термообработке. По завершении термообработки давление стравливается

Баллоны МКБ ВД «САФИТ» прошли сертификационные испытания по международному стандарту ЕN 12245

Требование по взрывобезопасности (пункт 5.2.5 EN 12245 : 2002)

Статическое нагружение

Требования

  • Разрушающее давление Pв должно быть больше двух предельных PH
  • Баллон не должен давать утечки при Р < PH
  • Баллон и лейнер должны разрушаться не более чем на три части.
  • В зачет идут только куски лейнера, выбитые из оболочки баллона.

Условия

  • Тип баллона - БMK 9 -165- 250
  • Среда испытаний - вода
  • Температура среды - 23 °C
  • Температура поверхности - 22°C
  • Скорость наддува 25 – 30 bar/s

Результаты

  • Безосколочное разрушение

Иллюстрация

Огнестойкость

Требования

  • Баллоны не должны разрушаться катастрофически во время огненного испытания. Испытательная среда может протекать через стенки баллона

Условия

  • Тип баллона - БMK 9 -165- 250
  • Среда испытаний - воздух
  • Давление испытаний 250 бар
  • Температура среды - 20°C
  • Тип устройства для сброса давления - Valve A 232 (manufacturer Rotarex)

Результаты

  • Баллон начал течь через 14 минут и 40 секунд после начала испытания на огнестойкость через стенки цилиндра и штуцер
  • В ходе испытания баллон не разрушился

Иллюстрация

Пулевой прострел

Требования

  • Тестируемый баллон не должен разрушиться на осколки независимо от проникновения в него пули

Условия

  • Тип баллона - БMK 9 -165- 250
  • Среда испытаний - воздух
  • Температура среды - меньше 50°C
  • Давление испытания - 250 бар
  • Скорость пули - 850 м/сек
  • Размер пули - 7,62 мм
  • Баллон опрессован воздухом до 300 баров и испытан методом «аквариума»
  • Баллон является герметичным

Результаты

  • После удара пули в баллоне не оказалось осколочного разрушения
  • Баллон получил входное и выходное отверстие диаметром 50 мм

Иллюстрация

Обработана статистика повреждений МКБ и даны рекомендации по оценкам живучести

Типы эксплуатационных повреждений

Наибольшее число повреждений связано с появлением микротрещин ( 44%), истиранием и царапинами (16%), случайными ударами (14%).

Примеры эксплуатационных повреждений и их влияние на работоспособность МКБ

Истирание

  • Допустимо

  • Не допустимо
Удар

  • Допустимо

  • Не допустимо
Расслоение

  • Допустимо

  • Не допустимо
Порезы

  • Допустимо

  • Не допустимо
Химическая коррозия

  • Подлежит ремонту

  • Не допустимо
Высокая температура и огонь

  • Допустимо

  • Не допустимо
Трещины ЛКП

  • Допустимо

  • Не допустимо
Структурные повреждения

  • Не допустимо

  • Не допустимо
Повреждение этикетки

  • Не допустимо

  • Не допустимо
 

Применение МКБ увеличило коммерческую загрузку РБ на ~ 44 кг с экономическим эффектом ~ 53 млн. руб.

Проведено три успешных пуска ракет с космодрома Куру для вывода спутников навигационной системы ГАЛИЛЕО по заказу Европейского Космического Агентства с МКБ «САФИТ», установленными на разгонном блоке «ФРЕГАТ».

Замена металлических баллонов на металлокомпозитные аналоги не требует конструктивных доработок


Примечание: ввиду ограниченности в исходных данных расчеты выполнены для транспортного самолета ИЛ-76ТД и только для кислородной системы. По экспертным оценкам замена МБ на МКБ по всем системам (аварийно-спасательной, пожаротушения и т.д.) на пассажирском самолете может привести к 8-10-кратному увеличению эффективности (в зависимости от типа).

Замена баллонов в кислородной системе ИЛ-76ТД уменьшает массу на ~70кг и годовой расход топлива на ~7 тонн

ООО «САФИТ» имеет лицензию на осуществление космической деятельности

 

ООО «САФИТ» имеет лицензию МИНПРОМТОРГА РФ

Основные результаты и выводы

  1. В результате конверсии разработан отечественный импортозамещающий металлокомпозитный баллон, конкурентоспособный с баллонами ведущих отечественных и зарубежных производителей.
  2. Проведенный анализ показал, что замена МК на МКБ в составе бортового оборудования самолета гражданской авиации может обеспечить годовой экономический эффект порядка 32-40 млн.руб., включая экономию топлива на 56-70 тонн. Выбросы в атмосферу СО2 могут быть уменьшены на 168-210 тонн.
  3. Проведено три успешных пуска ракет с РБ «ФРЕГАТ» на космодроме Куру в рамках программы Галилео. Установка на РБ «ФРЕГАТ» МКБ ООО «САФИТ» обеспечила экономический эффект в 53 млн.руб. за один пуск.
  4. К настоящему времени в гражданской авиации имеется значительный парк самолетов с ресурсами кислородных и других баллонов с предельными или близкими к ним сроками службы. Традиционные разработчики и производители баллонов остались за пределами России (Украина и Азербайджан). Поэтому весьма актуальна задача замены баллонов на новые металлокомпозитные, превосходящие по своим характеристикам металлические баллоны.
  5. В рамках программы импортозамещения в настоящее время, благодаря разработкам ООО «САФИТ», существует уникальная возможность полной замены баллонов высокого давления на всем парке ВС гражданской, государственной и экспериментальной авиации.
  6. Замена баллонов позволяет обеспечить лучшие весовые характеристики воздушных судов, повысить безопасность их эксплуатации, улучшить экологические характеристики и полностью исключить зависимость от иностранных поставщиков.
  7. Специалисты ООО «САФИТ» совместно с ГосНИИ ГА готовы подготовить необходимый комплект доказательной документации для обоснования внедрения МКБ на самолеты ГА.

О Компании

ООО САФИТ

С 1993 года компания САФИТ работает в сфере разработки и производства стеклопластиковых изделий на основе эпоксидных и полиэфирных смол. Конструкторские разработки осуществляются при участии специалистов ФНПЦ ОАО ЦНИИСМ - ведущего института России по созданию изделий из композиционных материалов для ракетно-космической техники, а производственные мощности компании состоят из современного высокопроизводительного оборудования, позволяющего производить широкий спектр высококачественных изделий, соответствующих международным стандартам ASTM, AWWA.

В настоящее время компанией выпускается и предлагается к реализации широкий ассортимент изделий из стеклопластика: артезианские трубы для водоподъемных колонн, нефтяные трубы - нефтесборные, керноприемные, разбуриваемые, НКТ и ППД, химически стойкие шламопроводы, солепроводы, кислотопроводы, трубопроводы быстрого развертывания, футляры защитные для газопроводов, опоры освещения, токоразмыкатели и электроизоляторы, фильтры для систем водоподготовки, нагреватели трубопроводов на базе ленты ЛУНГ, антенные системы и радиопрозрачные колпаки.

Инжиниринг

Вам нужен легкий и прочный баллон давления для новой конструкции?

Напишите нам, сообщите необходимые характеристики и в скором времени мы наладим изготовление необходимого вам изделия!