соотношением
tg
β
бур
= tg
β
ц
(
R
ц
/R
бур
) cos
γ
к
. Длину конической по-
верхности находят из равенства
l
к
= (
h
фл
+
h
бур
)
/
tg
γ
к
= (
R
бур
−
R
ц
)
/
tg
γ
к
.
Тупой угол бурта ориентировочно определяют как
γ
бур
=
π/
2
−
γ
к
+
+
β
ц
≥
π/
2
, где
β
ц
=
const — угол спиральной намотки на участке
цилиндрической поверхности трубопровода; ширина скоса бурта при-
мерно равна ширине наматываемой ленты
t
л
=
h
бур
/
cos
β
ц
.
Толщину цилиндрического участка хвостовика фланца находят из
условия прочности в окружном направлении:
h
фл
=
R
фл
−
R
ц
=
=
p
раз
R
ц
/σ
т
, где
p
раз
— разрушающее давление трубопровода;
σ
т
—
предел текучести металла. Высота бурта
h
бур
и длина цилиндриче-
ского участка (канавки) фланца
l
фл
должны обеспечивать надежный
разворот охватывающих петель из наматываемых лент (см. рис. 3),
а также дополнительную подмотку цилиндрического участка фланца
композиционным материалом (КМ) в поперечном направлении.
Слой КМ при осевом растяжении оболочки удерживается хвосто-
виком фланца, сформированным на концевом участке оболочки, вслед-
ствие образования захлестывающей петли нитей на бурте коническо-
го хвостовика. Такое соединение обеспечивает надежное закрепление
оболочки с фланцем по условиям прочности и минимальному прира-
щению ее массы.
Минимальная масса хвостовика металлического фланца с намо-
танным на него КМ достигается при угле конусности
γ
к
= 9
◦
. . .
11
◦
и
угле охвата горловины фланца, определенным по эмпирической зави-
симости вида [6]
α
охв
≥
ln(0
,
75
R
фл
/h
бур
)
.
(22)
Масса хвостовика фланца складывается из массы металла и КМ
и зависит от относительной высоты бурта и угла охвата фланца
α
охв
.
Проектные расчеты, выполненные по зависимостям (20)–(22) пока-
зывают, что минимум массы хвостовика достигается при значениях
h
бур
=
h
бур
/R
фл
= 0
,
03
. . .
0
,
06
. При этом угол охвата составляет
α
охв
= 2
,
5
. . .
3
,
6
рад, но при намотке и в расчетах принимается крат-
ным 360
◦
.
Экспериментальные исследования рассмотренного ФПС, прове-
денные на модельных и натурных оболочках [3], показали его ра-
ботоспособность вплоть до предельных нагрузок без повреждений в
зоне концевой заделки.
84 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2012. № 4
