Экономия - масса
Cтраница 3
Хотя допустимое значение экономии массы ( 10 2 %) обшивок из композиционного материала оказалось ниже заданного ( 25 %), оно представляется достаточным с учетом того, что это была одна из ранних попыток использования композиционных материалов. Пониженные значения экономии массы явились следствием использования титановых прокладок для обеспечения более высокой, чем первоначально предполагалось, прочности и невозможности преодолеть ряд конструктивных ограничений. [31]
 |
Маломестный скоростной мотор-вагон Стар-кар корпорации Alden. Кабина выполнена с использованием стеклопластика, обеспечивающего привлекательный внешний вид, окрашенность и легкость. [32] |
Важнейшей задачей при внедрении новых разработок является снижение массы транспортных средств. Наглядной характеристикой экономии массы может служить масса вагона, приходящаяся на одного пассажира. Так, например, масса 25-метрового вагона Будд, рассчитанного на скорость 240 км / ч, вмещающего 80 пассажиров, составляет 720 кг на пассажира. Снижение массы, мощности, тормозного пути и эксплуатационных расходов необходимо для всех перечисленных выше типов транспортных средств. Для маломестных скоростных транспортных средств необходимо также уменьшить начальную стоимость, связанную с малой серийностью производства, а также снизить массу так, чтобы пути и несущие конструкции были бы простыми и удовлетворяли требованиям эстетики. [33]
Наиболее обнадеживающий результат - экономия массы 26 % - был достигнут в самом сложном узле. Возможности снижения массы оболочек ограничены конструкцией боковых панелей, на долю которых приходится 50 % массы оболочек. Фактически масса боковых панелей возросла на 2 % вследствие некоторого завышения толщины углепластика сверх спецификации. Однако на верхней и нижней панелях было сэкономлено 26 % массы. [34]
Рассмотрев вопросы применения композиционных материалов, можно отметить, что ограничения, вызванные попытками использовать композиционные материалы в конструкциях, по традиции создаваемых из металлов, не давали возможности полностью раскрыть достоинства композиционных материалов. Несмотря на уже достигнутые высокие показатели экономии массы, жесткости, долговечности, повышение коррозионной стойкости, имеется возможность дальнейшего значительного совершенствования этих важнейших характеристик при условии, если развитие композиционных материалов не будет подавлено мощной, хорошо разработанной технологией металлов. Наиболее рациональные идеи конструирования и изготовления изделий из композиционных материалов, обеспечивающие максимальное использование представляемых ими возможностей в отношении снижения массы и стоимости, должны реализоваться, начиная с ранних стадий разработки проекта. По-видимому, необходимость именно такого подхода к проблеме композиционных материалов станет очевидной в самое ближайшее время. [35]
Во многих случаях, и это можно показать, стоит поступиться сроком службы системы, чтобы сэкономить массу. Для этого нужно точно знать: во что обойдется сэкономленный килограмм, чем за экономию массы оплатит система. [36]
Экономия массы становится тем более эффективной, чем дальше она отнесена назад от ЦТ, так как влияние ее на уравновешенность корабля пропорционально произведению экономии массы на плечо. С другой стороны, в данной ситуации бесцельно заботиться об экономии массы впереди ЦТ, так как это не столько разрешило бы проблему, сколько усугубило. [37]
Благодаря их малой массе и высоким механическим свойствам КУС открыли новую область применения, которая первоначально была недоступна для стеклопластиков из-за их относительно низкого модуля упругости. Однако внедрение этих материалов для эксплуатации в морских условиях проходит сравнительно медленно, прежде всего из-за дороговизны материалов, но также из-за того, что экономия массы в этом случае не так важна, как в космической технике. И все же ВМС США исследуют применимость КУС для кораблей с хорошими эксплуатационными характеристиками. [38]
Применение сверхпроводящих обмоток в трансформаторах и электрических машинах открывает возможность почти полностью устранить в них тепловь. Это связано с возможностью отказа от применения стали, поскольку создаваемые сверхпроводниками магнитные поля намного превосходят их уровень в стальных ферромагнитных материалах. Компактность и экономия массы особенно существенны при создании магнитных систем космических кораблей, в частности, для защиты их от радиации. [39]
Отмечалось [138], что замена многих стальных деталей компрессора деталями из титановых сплавов обеспечивает снижение в них напряжений от центробежных сил к, таким образом, увеличивает надежность работы реактивного двигателя. По данным этой работы, применение титановых сплавов вместо стали уменьшает массу двигателей на 35 - 40 %, что приводит к увеличению полезного груза и обеспечивает ежегодный доход авиакомпаний на 60 - 267 фунтов стерлингов на 1 кг титана, несмотря на то, что стоимость производства титановых деталей вдвое выше, чем стальных. Один фунт экономии массы двигателя оправдывает удорожание двигателя на 100 - 300 долл. [40]
Практика применения постоянных магнитов показывает, что магниты, применяемые в больших количествах, обычно имеют небольшие размеры и массу примерно десятки граммов. Постоянные магниты, предназначенные для изделий мелкосерийного производства или уникальных устройств, как правило, представляют собой крупные магниты, с массой единицы и даже согни килограммов. В обоих случаях экономия массы имеет большое значение, так как при этом достигается снижение стоимости и уменьшается расход дефицитных материалов, таких как никель, кобальт и других, входящих в качестве компонентов в современные высококачественные магнитнотвердые материалы. Поэтому задача оптимального проектирования весьма актуальна. В общем случае следовало бы ставить вопрос о рациональном совместном выборе размеров и формы всех деталей устройства, в которое входит постоянный магнит. Однако конфигурации магнитной системы и самого постоянного магнита обычно выбираются из общих конструктивных соображений, и задача сводится поэтому лишь к выбору размеров постоянного магнита, обеспечивающих его минимальный объем. Практически в силу тех или иных обстоятельств постоянный магнит не работает в точке максимальной энергии. [41]
Как отмечалось ранее, двигатели гражданских самолетов должны обладать высокой надежностью в течение длительного ресурса эксплуатации. Детали из композиционных материалов должны быть спроектированы таким образом, чтобы обеспечить одинаковый с металлическими аналогами ( для замены которых они предназначены) комплекс служебных свойств. В связи с этим недостаточно рассмотрения только экономии массы ( даже когда она достигает значительных величин), если не обеспечиваются требования по коррозионной и эрозионной стойкости, усталости, вязкости разрушения, чувствительности к концентраторам напряжений, стабильности размеров, химической стойкости и термостойкости. [42]
Экономия массы становится тем более эффективной, чем дальше она отнесена назад от ЦТ, так как влияние ее на уравновешенность корабля пропорционально произведению экономии массы на плечо. С другой стороны, в данной ситуации бесцельно заботиться об экономии массы впереди ЦТ, так как это не столько разрешило бы проблему, сколько усугубило. [43]
 |
Зависимость величины прямых эксплуатационных расходов ( ПЭР от массы конструкции само. [44] |
Для самолетов общих типов ПЭР часто выражаются в центах на милю, для коммерческих - в центах на пассажироместомилю. Экономические аспекты применения композиционных материалов в легких самолетах практически не изучены. Выполненные по программе НАСА исследования показывают, что преимущества, полученные вследствие экономии массы, в этом случае, по-видимому, не столь велики как для крупных самолетов, однако можно ожидать большего эффекта при условии расширения масштабов производства и снижения стоимости изготовления. [45]
Страницы: 1 2 3 4