♦️صبح بخیر همراهان گرامی. 📎 ویدیو ای طنز گونه از وضعیت خط مقدم جنگ های امروزی. 🔷یک FPV روسی به یک ربات رزمی اوکراینی حمله می‌کند ولی چاشنی انفجاری آن عمل نمی‌کند و FPV روسی روی ربات اوکراینی گیر می‌افتد ؛ در همین حال یک مولتی روتور اوکراینی مجهز به یک قلاب وارد عمل شده و FPV روسی را از روی ربات برمیدارد تا ربات به ماموریت خود بپردازد. @SHIRDALPOST

♦️یکی از قابل توجه ترین نکات راجع به موشک رعد ۵۰۰ بوستری با پوسته ی کامپوزیتیِ کربن_اپوکسی(CFRP) هست که با روش Filament‑Wound ساخته میشود. 🔷در طراحی و ساخت بوسترهای سوخت جامد، انتخاب روش تولید پوسته یکی از عوامل تعیین‌کنندهٔ عملکرد، پایداری و راندمان نهایی موتور است. با پیشرفت مواد کامپوزیتی و کنترل دقیق فرآیندهای لایه‌گذاری، روش فیلامنت‌وایند به‌عنوان استاندارد صنعتی ساخت پوسته‌های سبک، مقاوم و سازگار با سوخت، جایگزین روش‌های سنتی ساخت بوستر های پوسته فلزی شده است. 🔷بوستر های Filament-Wound Composite Cases به قدری مزیت های فوق العاده ای برای موشک های سوخت جامد به ارمغان می‌آورند که به استاندارد ساخت بوستر های سوخت جامد امروزی تبدیل شده اند و امروزه در ساخت پوسته ی بوستر موشک ATGM شانه پرتاب گرفته تا راکت ها ، موشک های پدافندی ، موشک های بالستیک و ماهواره بر های مدرن از این فناوری استفاده می‌شود. در این رشته پست به روش تولید و مزیت های این نوع بوستر ها خواهیم پرداخت. P1 #موشکی #Filament_Wound #Mohammad_Hossein @SHIRDALPOST

♦️نحوه عملکرد دستگاه Filament‑Wound به طور خلاصه به این شکل است که قرقره یا قرقره های حاوی رشته های رویینگ کربن در قیطانخانه یا همان قفسه های قرقره قرار می‌گیرند. در این بخش الیاف به صورت کنترل شده آزاد می‌شوند و بر روی مسیر غلطک های خود قرار می‌گیرند ، سیستم کشش دستگاه با کششی یکنواخت رشته ها را به سمت حمام رزین اپوکسی هدایت میکند و رشته ها را در آن غوطه ور می‌کند و سپس به سمت دستگاه هدایت کننده یا hed(که در تصویر اصطلاحالا چشم پرداخت نامیده شده) می‌روند که این دستگاه توانایی حرکتی خطی در عرض مندرل(قالب داخلی) دارد و می‌تواند محل و زاویه پیچش رشته ها نسبت به مندرل را تعیین کند. 📌در ویدئوی قرار گرفته می‌توانید عملکرد یک دستگاه Filament‑Wound را در پیچش الیاف رویینگ کربنی به دور یک مندرل از ابتدا تا انتهای عملیات مشاهده کنید. P2 #Filament_Wound #موشکی #Mohammad_Hossein @SHIRDALPOST

♦️بعد از اتمام عملیات پیچش الیاف و رسیدن به تعداد لایه های مورد نظر ؛ برای خشک شدن رزین معمولا پوسته تا چندین ساعت در دمای محیط می‌ماند تا رزین کمی خودش را بگیرد. در مرحله ی بعد با هیتر یا اتاق گرم حرارت ملایمی به پوسته منتقل می‌شود تا رزین کمی خشک تر شود و حباب های ریز بین الیاف در رزین کمتر شوند. در مرحله نهایی پوسته به یک کوره صنعتی و یا اتوکلاو منتقل می‌شود و پخت نهایی صورت می‌گیرد تا رزین کاملا سفت شده و الیاف و رزین به هم قفل می‌شوند. در پخت در کوره فقط حرارت به پوسته منتقل می‌شود ، ولی در روش اتوکلاو پوسته در محفظه فلزی ای قرار می‌گیرد که نه تنها مانند کوره به آن حرارت می‌دهد بلکه در محفظه فشار هوایی هم ایجاد می‌شود که موجب فشار بر سطح پوسته شده و تخلل ها و حباب های ناشی از فرایند Filament‑Wound را تا حد ممکن از بین می‌برد و هم چنین موجب نفوذ بیشتر رزین در بین رشته های کربنی می‌شود و در کل موجب استحکام هرچه بهتر پوسته می‌شود. همین موارد روش اتوکلاو را نسبت به کوره مناسب تر می‌کند. 🔷البته روش دیگری نیز برای پخت نهایی وجود دارد که به جای کوره یا اتوکلاو ؛ نوار های حرارتی به دور پوسته پیچیده می‌شوند و ایجاد حرارت می‌کنند که در تصویر نمونه ای از این نوار هارا می‌توانید مشاهده کنید. بعد از عملیات پخت نیر مندرل نیز از پوسته جدا می‌شود. P3 #Filament_Wound #موشکی #Mohammad_Hossein @SHIRDALPOST

♦️اما مسئله ای که این بوستر ها را برای مهندسان و توسعه دهندگان جذاب می‌کند تنها سبکی الیافCFRPآن نیست بلکه نسبت استحکام پوسته نسبت به جرم پوسته است. در پوسته های فلزی مهندسان برای افزایش استحکام پوسته در تمام فشار های دینامیکی(حلقه ای،محوری،خمشی،طولی و...)به صورت یکپارچه به افزایش حجم پوسته می‌پردازند که نسبت استحکام پوسته نسبت به جرم پوسته به شدت غیر بهینه می‌شود. اما در روشFilament‑Woundباید تا الان متوجه شده باشید که توانایی زاویه پیچش متغییر الیاف وجود دارد ، با پیچش در زاویه های مختلف می‌توان انواع استحکام دینامیکی را به ارمغان آورد و در هر بخشی از پوسته حتی آن را متغییر ساخت! مثلا در نزدیکی نازل که فشار های حلقه ای(Hoop)ناشی از فشار داخلی بوستر بیشتر از بقیه ناحیه هاست می‌توان زاویه پیچش ۹۰درجه تقریبا عمود بر محور بوستر اعمال کرد تا حداکثر استحکام حلقه ای به وجود بیاید. یا در بخش میانی موشک که متحمل فشار های محوری داخلی(ناشی از فشار گاز احتراق سوخت)و فشار های محوری خارجی(رانش موتور و فشارهای ایرودینامیک و بارهای وارده بر بوستر) ، می‌توان الیاف را با زاویه 0 درجه در امتداد طول پوسته بافت تا حداکثر استحکام محوری را نیز دارا بود هرچند که در مهار فشار های دیگر از جمله خمشی نیز موثر هستند. به طور خلاصه نیز زاویه پیچش ۴۵ درجه برای مقاومت و استحکام روبروی فشار های برشی ، پیچشی ، ارتعاشات و در نهایت دلامینیشن(سر خوردن لایه های کامپوزیت روی هم و از هم پاشیدن ساختار پوسته) مناسب ترین گزینه است. P4 #Filament_Wound #موشکی #Mohammad_Hossein @SHIRDALPOST

♦️به طور کلی تصور کنید یک مهندس بتواند نسبت به نیاز خود و به صورت سیال طراحی استحکامی پوسته بوستر را انجام دهد و به جای افزدون حجم بیشتری از فلز برای مهار فشار های دینامیکی مختلف به صورت یکنواخت در پوسته های فلزی ؛ چنین طراحی بهینه ای انجام دهد و نسبت به نیاز خود بهینه ترین محصول را توسعه دهد. مثلا برای یک موشک پدافندی که احتیاج به استحکام زیاد در مقابل فشار های خمشی ، پیچشی و ارتعاشی دارد(بخاطر مانور های زیاد و فشار جی بسیار بالا) توسعه دهندگان به جای یک پوسته فلزی غیر انعطاف پذیر در بحث طراحی ؛ یک پوسته کامپوزیت Filament‑Wound می تواند با یک طراحی کاملا منعطف براساس نیازهای طراحی، نیازهای شدید خود را هم‌زمان با استحکام پوسته بسیار بهینه نسبت به جرم آن داشته باشد. P5 #Filament_Wound #موشکی #Mohammad_Hossein @SHIRDALPOST

♦️برای درک بهینگی استحکام پوسته نسبت به جرم پوسته در بوستر های کامپوزیتی Filament‑Wound و اختلاف آن ها با پوسته های فلزی ؛ چند مثال به خوبی برای شما وضعیت را روشن خواهد کرد. برای مثال بزرگترین بوستر ساخته شده با روشFilament‑Wound در دنیا بوستر P120C هست که در دو موشک ماهواره بر اروپایی (Ariane 6 / Vega‑C) استفاده شده و با جرم کلی بوستر 165 تنی تنها 10 تن جرم پوسته بوستر داره! یعنی حدود ۶ درصد کل جرم بوستر! اما برای مثال بوستر فلزی Ariane 4 SRM با وزن کل 11 تن وزن پوسته 2 تنی دارا بود ! یعنی چیزی بالغ بر ۱۸ درصد از وزن کل که نشان دهنده ی بهینگی فوق العاده و استحکام نسبت به جرم کل پوسته های کامپوزیتی Filament‑Wound هستش. در تمام نمونه های نظامی و غیر نظامی و کوچک و بزرگ با نزدیک ارقامی در همین حدود هستیم ، مثلا در موشک پاتریوت پک 2 ما شاهد پوسته فلزی بودیم که وزن پوسته نسبت به جرم کل 16 درصد هستش! P6 #Filament_Wound #موشکی #Mohammad_Hossein @SHIRDALPOST