Пластик или стеклопластик нужны в мелиорации?

Для ответа на этот вопрос ученые провели ряд испытаний по изучению физико-химических свойств трех типов композитных материаловстеклопластиков, отличающихся типом отвердителей: на основе алифатических аминов, ароматических аминов и ангидридного отвердителя.

Для исследований подготовлены образцы стеклопластиковых труб, вырезанные в продольном направлении в виде лопаток длиной 150 мм и в поперечном направлении в виде колец диаметром 170 мм.

Проведены испытания прочности подготовленных образцов. Результаты испытаний представлены в таблицах 1, 2.

Анализ результатов испытаний показал, что у образцов стеклопластика с отвердителем на основе алифатических аминов предел прочности в продольном и окружном направлении примерно одинаковый. А для образцов стеклопластика с отвердителем на основе ароматических аминов и ангидридным отвердителем наблюдается анизотропия свойств: предел прочности sв в окружном направлении почти вдвое превосходит значение этого показателя в продольном направлении. Такая анизотропия физико-механических свойств нередко встречается в стеклопластиках и других композитных материалах. Этот эффект достигается использованием специальных технологий при производстве изделий из композитных материалов, что необходимо учитывать при проектировании трубопроводов и других сооружений.

Полученные экспериментальные данные средних значений предела прочности (sв ) и модуля упругости (Е) стеклопластиковых труб легли в основу теоретической оценки устойчивости работы сборно-разборного трубопровода из различных материалов с использованием обобщенной математической модели нагружения линейной части сборно-разборного трубопровода.

По результатам исследований предложена конструкция линейного элемента сборно-разборного трубопровода с применением композитного материала.

Сборно-разборная труба для мелиорации АПК

Элемент сборно-разборного трубопровода представляет собой цельную конструкцию стеклопластиковой трубы 1, концы которой изготавливаются в виде манжеты 2 и раструба 3, усиленных стальными вставками 2 и 5, толщина которых составляет не более 0,3 общей толщины стенки труб. Основные параметры линейного элемента (толщина стенки, внутренний диаметр) определяются по результатам расчета с учетом требуемого объема подачи воды и рабочего давления.

Труба из композитного материала длиной 6 м, толщиной стенки 5 мм и условным диаметром 150 мм выдерживает давление 7,5 МПа. При этом масса одного элемента составляет 36 кг, что более чем в 2 раза легче стального (81 кг).

Выводы

1. Сборно-разборные трубопроводы из композитных материалов могут использоваться для строительства магистральных каналов подачи воды и с современным оросительным оборудованием позволят оперативно обеспечивать необходимые режимы орошения сельскохозяйственных культур.

2. Хранение сборно-разборных трубопроводов из композитных материалов возможно на открытых площадках, так как это практически не влияет на сроки эксплуатации трубопровода в связи с минимизацией металлических деталей, подвергающихся коррозии.

3. Анализ сравнительных характеристик изгиба линейной части сборноразборных трубопроводов показывает, что устойчивость работы трубопроводов на основе труб из композитных материалов значительно выше, чем у аналогичного трубопровода из стали.

4. Применение предложенной конструкции сборно-разборного трубопровода из композитных материалов позволяет продлить срок службы оросительных систем и обеспечить их мобильность за счет возможности быстрого демонтажа и сборки трубопровода.

5. Использование трубопровода из легких и прочных композитных материалов позволит облегчить труд монтажников в ходе сборки и демонтажа в связи со значительным (в 2,25 раза) снижением массы одной трубы по сравнению с аналогичными стальными.

Улюкина Е. А., д-р техн. наук, доцент, Прохоров А. А.,

Российский ГАУ – МСХА имени К.А. Тимирязева

УДК 626.82;621.644;678

Источник: Агроинженерия, 2022