美国土星5号运载火箭浅析
导读: 土星5号运载火箭(英文:Saturn V),译农神五号,亦称为月球火箭,是美国国家航空航天局(NASA)在阿波罗计划和天空实验室计划两项太空计划中使用的多级可抛式液体燃料火箭。
一、
土星运载火箭简介
土星5号运载火箭是土星运载火箭系列的一个型号。土星运载火箭是在红石导弹(Redstone)和丘辟特导弹(Jupiter)的基础上开始研究的,包括土星1号、土星1B号和土星5号三个型号,由马歇尔太空飞行中心总指挥沃纳•冯•布劳恩与他的火箭团队设计研发。
起初,马歇尔太空飞行中心为执行不同的航天任务而设计了不同的几种火箭,其中C-1火箭是土星1号运载火箭的原型,C-2、C-3和C-4火箭都终止于设计阶段。直到1961年下半年,C-5火箭的构型得到确认。1963年,NASA确认选择C-5火箭作为阿波罗计划的运载火箭,同时给了这枚火箭一个新的名字——土星5号。
二、
土星运载火箭发动机
1、H-1发动机
土星1号和土星1B号的第一级均采用8台H-1发动机。H-1是一种液氧/煤油火箭发动机,源自于纳瓦霍导弹,能产生20万磅力(约90吨)推力。后来发动机推力增加到20.5万磅力(约93吨)。
2、RL10发动机
土星1号第二级采用6台RL10发动机。RL10发动机是美国研制的第一种液氢燃料火箭发动机,其改进版被用于多种运载器。该发动机第一次地面试车是在1959年,成品的第一次飞行是在1963年11月。RL10发动机发展出了众多的型号,包括RL10A-1、RL10A-3、RL10A-3A、RL10A-4、RL10A-4-1、RL10A-4-2、RL10A-5、RL10A-5KA、RL10B-2、RL10C等;目前应用较为广泛的型号是RL10B-2,用于德尔塔3型和德尔塔4型火箭的第二级。
在NASA于2005年宣布的猎户座宇宙飞船计划中,月球着陆舱(LSAM)采用四台RL10为下降段提供主动力,这能为NASA在登月项目上节约大量资金。另外,通用可扩展低温发动机(CECE)正是依据RL10发动机设计制造的。
3、F-1发动机
与土星1号和土星1B号不同的是,土星5号第一级放弃了H-1发动机,而是采用了推力更大的F-1发动机。
F-1发动机研制过程
F-1发动机(以下简称F-1)是在美国航宇局和马歇尔太空飞行中心领导下于1958-1967年由洛克达因公司研制和生产的。发动机在1967到1973年服役。F-1最早的研制时间可以再上溯到1955年美国空军提出的445吨推力发动机计划。经过两年的技术攻关,参与计划的工程师们完成了各种技术细节的研究,做出了包括一台全尺寸的推力室在内的一些测试部件。1959年3月,原型机开始正式点火测试,成功达到了445吨的推力要求。
1959年1月,NASA与洛克达因公司签订了F-1的设计和研制合同,随即开始了F-1的研制。1959年初,做出使用InconelX管制成再生冷却推力室的决定(InconelX系列的合金后来还用到了X-15验证机、SpaceX的火箭、F1方程式赛车、特斯拉的ModelS等产品上面)。
为了将管束固紧在一起,美国修建了最大的燃气钎焊炉,并成功研制了钎焊法,第一台燃烧室于1961年8月17日钎焊成功。其他主要工程均于计划开始后三个月内展开。1959年2月,开始建造爱德华基地,建设三个试车台和地面设备。
1960年3月,全尺寸燃气发生器建造完成,同年11月,涡轮泵制造并组装完成。1961年4月,安装了以上两个部件的系统首次短程试车成功,峰值推力达到729.5吨。1961年7月整台F-1于100万磅(453吨)推力下首次通过短程热试车。
1961年11月,F-1涡轮泵首次以全功率(6万马力)工作时间进行了试验。6个月后,F-1以150万磅(680吨)全推力在大约2.5分钟飞行时间下进行了试车。在不到2个月后,NASA宣布批准洛克达因公司生产55台F-1的合同,并继续进行研究直到1966年。
1964年12月16日,F-1完成了飞行额定试验。NASA宣布准备并联试验和飞行试验。这些试验仅在一个月内就完成了,而通常需二到三个月才能完成。F-1组合件试验于1966年初夏完成。最后的鉴定试验于1966年9月完成。发动机首次飞行是在1967年11月9日进行的。
F-1发动机结构与性能
F-1发动机以燃气发生器循环为基础,在燃气发生器内燃烧一小部分燃料,产生燃气以驱动涡轮泵将燃料和氧化剂泵入主燃室,燃料和氧化剂混合并燃烧产生推力。发动机顶部是一个半球形小室,小室之下是喷射器,用来混合燃料和氧化剂。
一部分燃料进入喷射器,另一部分燃料通过178根管道直接通入推力室。盘旋的管道形成了推力室的上半部分,管道里面流过的低温燃料可以起到给推力室降温的作用,同时又充分预热了燃料自身。
燃料和液氧由不同的泵泵入,但泵由同一个涡轮驱动。涡轮转速为5500RPM,可产生55000制动马力(41MW)。在此功率下,每分钟可泵入58564升煤油和93920升液氧。涡轮泵可以应付严酷的温度环境:煤气的温度高达816℃,而液氧的温度低至-184℃。一些燃料煤油被用作涡轮的润滑剂和冷却剂。
推力室下方是喷嘴的延伸,大致延伸到发动机的一半长度位置。延伸部分将发动机的膨胀比从10:1提高到16:1。涡轮机排出的低温气体通过锥形歧管进入延伸部分,保护喷嘴在高温(3200℃)下不受损坏。
随着任务的进展,土星5号火箭的负荷逐渐增大,每次任务对发动机的性能要求略有差异。
洛克达因公司在F-1基础上开发出了新款的F-1A发动机。F-1A比F-1更轻,且推力更大(达到927吨),然而随着土星5号生产线的停产,F-1A发动机从未使用过。从上世纪70年代开始,不断有各种关于使用F-1来开发新型火箭的意见,但都未能成行。F-1一直保持着最强单燃烧室液体火箭发动机的地位。
4、J-2发动机
J-2发动机概况
J-2发动机由洛克达因公司制造,发动机最初的设计可以追溯到1959年Silverstein委员会的建议。洛克达因公司在1960年6月获得了研发J-2发动机的许可,初次飞行在1966年2月26日进行。
J-2发动机以低温液氢(LH2)和液氧(LOX)为推进剂,是美国在RS-25发动机之前曾生产的最大的液氢燃料火箭发动机,每台发动机在真空中能产生105吨的推力。J-2真空比冲为421秒,海平面比冲为200秒,质量约为1788kg。除了土星5号,曾有在其他大型火箭的上面级上使用多台J-2发动机的提议,例如Nova火箭。
J-2发动机工作原理如下:少量氧和氢进入燃气发生器并燃烧,产生的燃气依次推动氢涡轮泵和氧涡轮泵,最后将燃气注入喷管作为气膜冷却。液氢由氢泵加压后,先全部用于冷却喷管,然后大部分进入燃烧室作为燃料,小部分进入燃气发生器。液氧由氧泵加压后大部分直接进入燃烧室,小部分进入燃气发生器。J-2只有主泵,没有预压泵。
J-2发动机用于土星5号的S-IVB级时,能在关机之后再次点火。第一次点火持续约2分钟,将阿波罗飞船送入一个近地停泊轨道。在乘员确认飞船运转一切正常之后,J-2发动机重新点火,将航天器组合体加速送上奔月轨道。
J-2发动机在它的 历史 中进行了数次较小的改进,以提高发动机的性能。此外还有2次大型升级计划,包括采用拉伐尔喷管的J-2S和采用塞式喷管的J-2T,但两者在阿波罗计划结束后都被取消了。
J-2S
1964年,洛克达因公司为了改进J-2的性能而研发了这个试验版本,最主要的改动是将燃气发生器循环换成抽气循环,即通过燃烧室上的管道供应热气体,而不是通过独立的燃烧器。这些改动除了要移除发动机上部分结构,还降低了发动机启动的难度并妥善地协调了各燃烧室的关系。
其他的改动还包括节流系统、可变的燃料混合系统。还有一个新的“空闲模式”,它提供很少的推力,可用于在轨机动,或在再次燃烧之前稳定燃料箱。
试验中,洛克达因公司生产了六台样机,命名为J-2S。从1965到1972年,这些样机总共试车30858秒。1972年,美国当局决定不再生产土星5号,该发动机的研制也告一段落。而NASA考虑将J-2S用于其他用途,在众多航天飞机方案中,其中就有用五台J-2S来驱动的方案。
J-2T
J-2T是给J-2S加装一个新的塞式喷管,这会显著提高发动机的性能。试验用的两台发动机,J-2T-200k达到了20万磅力(90吨)的推力,J-2T-250k达到了25万磅力(113吨)。J-2T的研制工作也随着阿波罗计划的停止而停止。
J-2X
J-2X是J-2的一个新版本,它曾被计划用于已经取消的 星座 计划和奥赖恩载人飞船。原先的计划是使用两台J-2X来驱动地球出发级(EDS),每台J-2X将提供29.4万磅力(133吨)。J-2X将比J-2效率更高且更简单,但比航天飞机发动机成本低。J-2X的研究工作持续到2013年,目前已暂停。
三、
星5号火箭一级(S-IC级)
土星5号第一级(S-IC级)的两个箭体试制件由马歇尔太空飞行中心制造,并分别在阿波罗4号和阿波罗6号中得到验证。1961年12月,波音公司拿到了S-IC级的生产合同,S-IC推进器在位于路易斯安那州新奥尔良的波音公司密乔装配厂中建造。这家工厂也负责建造航天飞机外部燃料箱。
S-IC级推进器的高度达42米,直径10米(不包含尾翼),净重131吨,装满燃料后重量将近2300吨。五个F-1发动机排成十字型,中心的发动机位置固定,周围的四个发动机可以通过液压转向以控制火箭。
在飞行中,中央的发动机要比周围的发动机早关闭26秒,以限制加速度。在发射中,S-IC推进器将工作168秒钟(升空7秒前点火),随后发动机关闭。此时火箭的高度大约是68千米,而火箭大约飞行了93千米,速度达到2390米/秒。
在发射时,5台F-1火箭发动机产生3405吨的推力,这么大的推力需要坚固的承力结构。S-IC级有着整个火箭上最大的零件:5台主发动机的承力支架主梁,重21吨。
S-IC级的结构设计反映了F-1发动机、推进剂、控制、仪器和连接系统的要求,结构的主要材料为铝合金。主要包括:前裙、氧化剂箱、箱间段、燃料箱和推力结构。
前裙
前裙连接氧化剂箱与S-II级,包括前脱落插头连接板、电气和电子仪器盒、液氧箱和级间段的排气系统。前裙的外蒙皮用7075-T6铝合金制成,并用隔框和桁条进行了加强。
氧化剂箱
氧化剂箱的容量约136万升,箱壁由经机械铣成的T形剖面整体加筋加强,加筋上连接环形隔板。箱底上安装的十字形板用来防晃和消旋。贮箱为一个2219-T87铝合金的圆筒,上、下有两个半椭球形的箱底。氧化剂箱蒙皮厚度不等,后段厚0.25英寸,前段厚0.19英寸,分八段逐渐变薄。
箱间段
箱间段结构用来保持液氧箱和燃料箱之间的连续性,内部有与箱间脱落插头连接的液氧加注和排泄接头。蒙皮壁板和环框全部用7075-T6铝合金制成。
燃料箱
燃料箱容量约817649升,上、下有两个半椭球形的箱底,贮箱内壁上安装防晃板,箱底有十字形消旋板。由液氧箱引出的五条输送管穿过燃料箱,通到F-1发动机。箱底内部粘一层轻质泡沫填料,作为燃料吸除器,使贮箱中残留的无用燃料减到最少。贮箱蒙皮用2219-T87铝合金制成,后段厚0.193英寸,前段厚0.17英寸,分四段逐渐变薄。
推力结构
推力结构是发动机及其附件、底部热防护板、发动机整流罩和尾翼、推进剂管路、反推火箭以及环境控制管路的支撑结构,把五台发动机的集中载荷分散成均匀载荷。推力结构的外蒙皮由7075-T6铝合金制成。
位于S-IC级底部发动机摆动平面前部的热防护板,在飞行时对发动机的关键组件和底部结构进行热防护。热防护板是一种蜂窝结构壁板,由15-7PH不锈钢箔制成的蜂窝芯板和厚0.254毫米的面板钎焊而成。每台外围F-1发动机外部都用锥形整流罩保护着,以防止气动加载。整流罩内部有反推火箭和发动机作动器的支架。
四、
星5号火箭二级(S-II级)
土星5号第二级(S-II级)由北美航空公司(北美航空公司作为洛克维尔国际的一部分于1996年被波音公司收购)制造。S-II级使用液氢和液氧作为燃料,共有5个J-2火箭发动机。S-II级发动机的排列也呈十字形,外部的发动机可以提供控制能力。
S-II级有24.8米高,直径与S-IC级相同,都是10米。S-II的净重大约36吨,加满燃料后重达490吨。S-II级两个低温储箱(液氢储箱和液氧储箱)之间只用了一层板子相隔,这个隔板中间采用了苯酚蜂窝夹层结构,两侧用铝箔覆盖,需要承受两个燃料箱之间70℃的温度差。
S-II级可以在大气层外为土星5号提供大约36吨的推力。这级火箭的箭体主要用7075系的铝合金制成。
S-II级结构由壳体(包括前裙、后裙和级间段)、推进剂箱(包括液氢箱和液氧箱)和推力结构组成。壳体结构传递第一、第二级的助推载荷(轴向载荷、剪切和弯矩)以及相邻级、推进剂箱和推力结构之间的壳体弯曲和纵向力。
推进剂箱内装液氢和液氧推进剂,也是前裙和后裙之间的结构支撑。推力结构把五台J-2发动机的推力传给壳体结构,承受发动机推力产生的压缩载荷和承受发动机不工作时发动机重量产生的拉伸载荷以及S-II级助推时发动机重量产生的悬臂载荷。
壳体结构
壳体结构部件的结构形式相同,其中后裙和级间段因受力较大,故为较重型结构(前裙蒙皮厚度为0.04英寸,后裙和级间段为0.071英寸)。每段均为半硬壳式简壳,由7075号铝合金制成,外部用帽形截面桁条加强,内部用隔框增加稳定性。
推力结构
推力结构也是半硬壳式结构,但其形状为截锥形,锥的下底直径为18英尺,上底直径33英尺。推力结构同样用隔框和帽形截面的桁条加强。四对推力纵梁(在每台外围发动机处有两条)和一个中心发动机十字形支撑梁承受和分散J-2发动机的推力载荷。推力结构用7075铝合金制成,结构下部安装有玻璃纤维蜂窝夹层热防护板。推力结构还用来安装S-II级携带的大部分系统组件。
推进剂箱结构
液氢箱由圆筒形箱壁和上、下两个椭球形箱底组成,箱壁由六个短筒组成,各段用纵向和环向加强件加强。箱壁和箱底均由2014铝合金材料制成,并用熔焊方法焊接在一起。
贮箱共底(液氢箱的下底也是液氧箱的上底)为一种粘接的蜂窝夹层结构,这种结构可有助于保持液氢和液氧的低温特性。夹层结构的面板用2014铝合金板制成,为椭球形壳;中间的蜂窝夹芯用玻璃纤维/酚醛材料制成,夹芯的厚度不等,顶端厚约5英寸,周边厚0.008英寸。
液氧箱由上、下两个半椭形底组成,箱底由瓜瓣形板拼成,内表面铣成网格形。贮箱内部安装的三块环形防晃板抑制液氧晃动和液面扰动;贮箱下底液氧出口处安装了十字形消漩板,以消除液氧箱出口处产生的漩涡和使贮箱中推进剂剩余量最少。
系统隧道管
半圆形的系统隧道管安装在S-II级外部,从后裙部通到前裙段,内装有电缆、增压管路和贮箱推进剂消散用的火工品。S-IC级与仪器舱连接的电缆也通过这条隧道管。
五、
土星5号火箭三级(S-IVB级)
土星5号第三级(S-IVB级)由道格拉斯飞行器公司(于1967年与麦克唐纳公司合并,1997年一同并入波音公司)制造。除了级间的调整结构和重启动的能力,这一级几乎和土星1B号第二级完全一致。S-IVB级高18米,直径6.6米,净重11吨,加满燃料后重114吨。它使用了一个J-2火箭发动机,在两个燃料柜间也使用了共享箱壁。
S-IVB级在任务过程中会使用两次,在S-II级关闭后点火工作2.5分钟,在月球转移轨道射入阶段点火大约6分钟。两个加满液体燃料的辅助推进设备装在S-IVB级尾部,用来在待机轨道和月球转移阶段控制火箭的高度。
S-IVB级的基本结构组成:前裙、推进剂箱、后裙、推力结构和后级间段。除推进剂箱外,其他部分全为蒙皮桁条铝合金结构。
前裙段
前裙为液氢箱和仪器舱之间的支撑结构,由仪器舱上的检修门(参见仪器舱照片)可以检查前裙中的设备。前裙内有五块环境调节板,用来支撑各种电子组件,并对它们进行热调节。前裙外面安装了前脱落插头连接板、天线、液氢箱排气口和遂道管整流罩等。
推进剂箱
推进剂箱是一个圆筒状容器,两端有半球形底。中间的共底为半球形蜂窝夹层结构,夹层结构的上、下两个半球形面板由2014-T6铝合金制成,玻璃纤维/酚醛材料制成的蜂窝夹芯粘接在两块面板中间,液氢箱的内表面铣成网格形,网格形的内壁粘有聚氨酯泡沫瓦,瓦上用涂了密封胶的玻璃纤维布覆盖。
贮箱的箱壁承受前裙对接面前部的所有载荷,并把发动机的推力传给有效载荷。液氢箱内部有一个34英尺长的连续电容传感器、9个冷氦气瓶、温度和液位传感器、预冷泵、防晃板、防晃致偏器,以及加注、增压与排气管等。液氧箱内部有防晃板、预冷泵、13.5英尺长的连续电容传感器、温度和液位传感器,以及加注、增压与排气管等。
推力结构
推力结构是一个倒置的截锥壳,连接液氧箱后底与发动机支座。它为发动机提供连接点,并把发动机的推力均匀地传给整个贮箱的周边。推力结构外部安装发动机的导管、电缆和对接板、氦气瓶、液压系统、氧/氢燃烧器,以及某些发动机和液氧箱的仪器。
后裙部
圆筒形的后裙是液氢箱与后级间段中间的承力结构。一个易断的张紧连接件在S-II级分离时断开,使后裙与级间段分离。
后级间段
后级间段是一个截锥形壳体,是S-IVB级与S-II级之间的承力结构,也是S-II级和S-IVB级之间所需要的电气和机械连接的会合处。S-II级的反推火箭安装在级间段上,分离时级间段仍与S-II级连接。
六、
土星5号仪器舱
仪器舱由IBM制造,是装在土星5号S-IVB级顶部的一个圆筒形结构。它的内壁分布着土星5号火箭的弹道计算机、姿态稳定系统等关键部件,是整枚火箭的大脑。
仪器舱的基本结构是一个由铝合金蜂窝夹层材料制成的短圆筒,这是由三块长度相等的蜂窝夹层板拼成的,前后端框由挤压成的特制铝型材制成,型材粘接到蜂窝夹层上。之所以用此种结构,是因为它具有较高的强度重量比、良好的隔音和热传导特性。仪器舱的三块弧形板分别是检修壁板(Fin-A)、飞行控制计算机壁板(Fin-B)和惯性导航平台壁板(Fin-C)。
在上图中,左下方有一个检修门,这附近就是Fin-A。检修门旁边有个黑色的管子,这管子和上面的整个环形的管路是连在一起的,是用来控制土星5号大脑温度的环境控制管路。黑色管子下面藏着一个2.7升的小气瓶,内有高纯氨气。黑色管子右侧的圆柱形罐子是储水箱。水箱左侧的红色盒子是D-30电池系统。
水箱右侧是弹载计算机和弹载数据记录仪。图片正下方(记录仪右侧)的盒子里是控制指令分配器和遥测遥控指令译码器。这个盒子右边的那些盒子是遥测天线对应的电子器件盒,包括VHF遥测天线、c波段天线、PCMCCS天线等。
图片右侧的那个大球就是存放氨气的地方,供气压力为703吨/平方米。大球旁边是ST-124-M3惯性导航陀螺仪。
图片右上方的大方盒子为土星5号火箭的ST-124-M3惯性导航陀螺稳定平台的控制电路。平台旁边是加速度计信号调节器和专门供给导航系统用的56伏电源。另外的电源系统还有28伏直流电源,供小负载的电气系统使用,另有5伏直流电源供传感器使用。
七、
星5号运载火箭应用情况
八、
土星5号之后美国重型运载火箭的发展
将木材纹理互相平行的板材或小方材先在长度或宽度方向上分别作端接或边拼,形成层板,再在厚度方向上层积胶合而成的木质材料。又称胶合层积木。它与人造板同样具有改良材质和扩大用途的作用。胶合木的用途广泛,主要用作房屋建筑的屋架、梁、拱、柱、门窗框;木船的龙骨、桅杆;车辆的底梁、厢框。还可用于家具、体育用品、枕木、犁辕、飞机螺旋桨、工艺品等。
简史
胶合木用作建筑结构始于1893年,瑞士巴塞尔(Basel)城建造的一座音乐厅采用胶合木作拱架。1905年德国人奥托·黑策尔(OttoHetzer)在瑞士获得“胶合木构造法”专利。这一技术在欧洲得到应用并在1900年前后传入美国。从30年代起,胶合木在房屋建筑方面的应用得到了发展。1948年中国在淮南煤矿建造职工宿舍全部采用上海扬子木材厂所制造的胶合木拱形屋架。1963年北京市光华木材厂试制成功跨度长26米无金属胶合木屋架。1989年铁道部北京防腐厂和中国林业科学研究院木材工业研究所、中国建筑技术开发公司合作为亚运会工程康乐宫嬉水乐园结构,制成跨长30米的胶合木大梁。胶合木开始时使用酪素胶,以后应用脲醛树脂胶、酚醛树脂胶和间苯二酚—苯酚—甲醛树脂胶,使胶合性能得到很大改善,用途也随之扩大。
胶合木种类
按使用条件、形状和用途可分为3类:①室外用胶合木和室内用胶合木。前者以间苯二酚—苯酚—甲醛树脂胶和酚醛树脂胶等具有高度耐水、耐候性能的胶粘剂胶合;后者以脲醛树脂胶或三聚氰胺改性脲醛胶等具有耐湿或耐水性能的胶粘剂胶合。②直形胶合木和弯曲胶合木。前者多用作房屋的梁和柱,后者常用作拱及造船用的龙骨、肋骨、船头与船尾骨架料;按上述制品的断面形状又可分为矩形、工字形、T形、箱形等。③结构用胶合木和非结构用胶合木。前者用作承重构件,后者作非承重构件。
胶合木主要特点
①强度性能高。结构用胶合木的静曲强度比木材约高23%,静曲弹性模量约高22%。这是因为在制造过程中将一些木材天然缺陷如节子、腐朽等切除或使集中的材质缺陷合理分散,改善了木材的强度不均匀性。②尺寸稳定性好。因层积用板材经过干燥、胶压成大规格材,内部含水率均匀,避免了大尺寸木料难于干燥、易开裂翘曲等毛病。③可以利用小规格材制成大规格材,为小径木、板皮、短料的利用提供了途径。④可以根据强度的需要设计和制造变断面构件和弯曲、异形构件。胶合木与锯材相比,其缺点是制造同规格材料,能源消耗高,加工工序多,又需用胶粘剂,故成本高。此外,在加工技术、加工设备和质量管理方面的要求也较严。
胶合木制造
制造工艺过程如图1。
图1层板材料
根据胶合木用途选择层板的树种、等级、厚度等。树种宜采用胶合性能良好、不易开裂和翘曲的针叶树材或具有上述性能的阔叶树材。中国国家标准“木结构设计规范(GBJ 5—88)”对胶合构件的用材等级、承重胶合木结构选材、树种选用等方面均作了规定。构成一根胶合木的各层层板厚度、树种应相同。常用的层板厚度为20~50毫米。中国采用针叶树材和软阔叶树材时,层板厚度不大于40毫米,采用硬木松或硬质阔叶树材时不宜大于30毫米。对于弯曲胶合木的层板厚度不应大于其曲率半径的1/300,同时其厚度不应大于30毫米。层板含水率应在8~15%之内,尽量减少各层板之间含水率差异,或控制在规定含水率的士2%范围内。
胶接技术
层板接长宜采用指接(见指接成材)。在不具备指接技术条件下则可采用斜接,即将要接长的两块板材端部切削成相同倾斜的平面,然后互相胶接在一起的纵接方法(图2a)。斜接接合强度好,但木材损耗大。其接合强度决定于倾斜比t/1,一般采用t/l=1/8~1/12。为了节约木材和减少胶接工作量,在胶合木中受力不大的部位也可有限地使用对接(图2b)。对接时,两块对接的板材厚度差不应大于0.1毫米。层板的拼宽一般都用边拼。接长或拼宽后的层板要经过刨光,其刨光质量应满足如下要求:①上、下胶合面应密合,无局部透光。个别部位因刀口缺损造成的凸痕不高出板面0.5毫米。②在刨光木板中,靠近木节处的粗糙长度应不大于10毫米。刨光后的层板应在12小时内进行胶合,至多不超过24小时,并在涂胶前要清除表面的尘灰和油污等。
图2胶粘剂
层积胶合时要根据胶合木用途、使用环境、作业条件等因素选择胶粘剂。结构用材常用间苯二酚—苯酚—甲醛树脂,它能在常温下固化,具有优良的胶合性能和耐老化性能。亦可采用酚醛树脂。非结构用胶合木常用脲醛树脂胶或三聚氰胺改性脲醛胶。常用的涂胶设备有四辊筒涂胶机、淋胶机和喷胶机。涂胶量对小型材料一般为250克/平方米,对大型结构材为350~400克/平方米。
组坯
在层积组坯时,要注意做到:两个相接的胶合面的纹理应相似(因弦切材不宜与径切材相胶合);将接头和拼缝分散配置,避免集中或层叠在一起;两层间指接接头间距应不小于10t,两层间斜接接头间距应不小于20t(图3),两层层板拼缝间距应大于板厚(图4)。胶合木的外层宜采用等级高的锯材,在芯层可选用较低等级的锯材。在弯曲胶合木中,外层应采用整板,不宜用纵接或边拼的层板。
图3
图4坯料加压
要求沿材长各部分受压均匀。压力大小根据木材的密度、板面加工精度、胶液粘度等条件决定。加压所用的单位压力:针叶树材为0.5~1兆帕;阔叶树材为1~1.5兆帕。在压制过程中,加压和养护可以在同一设备上完成,也可以分别在两种装置中完成。加压设备应根据加热方式、产品规格、产量大小等来选择(表1)。
表1螺旋加压、油缸加压装置适于长大材和弯曲材长时间加压的常温和中温空气加热方式。压机、连续加压适于产量高、规格材的短时间加压的高频加热和热板加热方式。压制好的胶合木坯料还要经过刨光、砂光、截料和表面装饰等工序制成胶合木成品。
胶合木的物理力学性质
对使用有重要影响的性质有胶合强度、胶层剥离率、静曲强度及静曲弹性模量、燃烧安全性。
胶合强度
反映胶合木的胶合质量的重要指标之一。它是胶层在外力作用下达到破坏时所测出的单位胶合面积上的应力。对试件作顺纹剪切试验时按下式计算:
按照中国国家标准GBJ 5—88《木结构设计规范》的规定,胶合木的胶合强度应符合表2所列规定值。
表2木材破坏率
衡量胶合质量的另一个指标。它是试件在测定胶合强度时,当试件受剪破坏时,胶合面上木材破坏面积与整个胶合面积之比。通常采用目测法,准确到5~10%即可。木材破坏率按下式计算:
胶层剥离率
反映胶合木耐用程度。胶合木在使用过程中,受到大气温度特别是湿度变化、紫外线照射、大气中有害物质的作用,使木材产生膨胀与收缩,引起各层木板之间尺寸的变化,并作用于胶层形成内应力,导致胶层龟裂及剥离,影响胶合木的使用寿命。一般采用人工加速老化试验促使胶合木端面胶层产生剥离,按其端面胶层剥离总长度与试件端面胶层总长度之比来衡量。剥离率按下式计算:
静曲强度与静曲弹性模量
它们是衡量胶合木强度性能的两个主要指标,特别在结构用途中尤为重要(表3)。影响胶合木静曲强度的主要因素有:组成胶合木的木材本身强度;各层木板的层积配置;胶合质量等。在相同厚度的胶合木中,层积层数增加亦可显著提高其强度性能。
表3燃烧安全性
木材虽是易燃物,但用于建筑构件的胶合木因断面较大,遭火灾时断面缩小,燃烧较慢,因而延长了倒塌时间,提高了火灾安全性。胶合木梁的安全燃烧时间可按下式计算:
式中 t为安全燃烧时间(分);D为燃烧前梁的高度(厘米);d为燃烧后的梁高(厘米);β为炭化速度,胶合梁平均炭化速度为0.05~0.06厘米/分。为了提高安全性,一般采用在胶合木表面涂布防火石棉层或防火涂料,以延长着火时间。
1.抑制肠道内蛋白质,氯离子及水分的吸收,减少水分流失,防止腹泻产生脱水。
2.缓解压力,有利于神经系统健康,预防感冒,缓解咳嗽现象。
3.调节血糖,血脂含量,增加心肌活力,防止血栓形成,预防心血管疾病。
4.抗氧化,促进皮肤细胞的新陈代谢,维持皮肤弹性及光泽,延缓衰老。
5.补充能量,舒缓情绪
新房之中的异味是甲醛的可能性很大,在这种不确定的情况下,可以做一个甲醛测试,检验一下室内甲醛含量是否超标,一旦发现甲醛超标,就要及时治理,甲醛的危害极大,长期接触会有患癌风险,下面为您介绍几种除甲醛方法,供您参考。
1、开窗通风可能是最简便快捷的除甲醛方法,但是通风法除甲醛的最重要的前提是保持通风,这里的通风不是说简单的把窗户打开就可以了,最重要的要实现室内外空气对流,从而达到去除甲醛的效果。像夏天、冬天空调打开,门窗紧闭或是外面没风的情况下,则无法实现去除甲醛的效果。
2、在家中放些绿色植物也能有效去除气味,尤其是像绿萝、吊兰、芦荟、龟背竹、仙人掌、常青藤等都能有效的吸收有害气体。另外,市面上比较流行的平安树和樟树等大型植物,它们自身能释放出一种清新的气体,让人精神愉悦,也比较适合用来去除新家具的味道。
3、活性炭是一种传统的物理吸附材料,在处理室内外污染方面一直深受好评,其比表面积大,具有较强的吸附能力,但是其吸附能力有限,不具备分解功能,使用时需要定期更换否则在饱和可能出现二次污染的情况。
5、大家都知道除甲醛最简单的方法就是换气,房间通风状态不佳的家庭,可以通过风扇加速室内外的空气流动,加速含甲醛空气的排出,可以有效的降低室内的污染物浓度,但其只能治标不能治本,而且这个方法在需要保暖的季节可能不太实用。
6、新风系统可以保证家中24小时都处于通风状态,这可以很大程度的增加室内的空气和外界的交换,虽说效果很不错,但是这种新风系统的价格比较贵,而且装修前安装是比较好的选择▪
因为苯酚有毒,是生产某些树脂、杀菌剂、防腐剂以及药物(如阿司匹林)的重要原料;苯酚有腐蚀性,接触后会使局部蛋白质变性,其溶液沾到皮肤上可用酒精洗涤。
2017年10月27日,世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理参考,苯酚在3类致癌物清单中;苯酚对皮肤、粘膜有强烈的腐蚀作用,可抑制中枢神经或损害肝、肾功能。
扩展资料:
苯酚分子由一个羟基直接连在苯环上构成。由于苯环的稳定性,这样的结构几乎不会转化为酮式结构;可混溶于醚、氯仿、甘油、二硫化碳、凡士林、挥发油、强碱水溶液。
常温时易溶于乙醇、甘油、氯仿、乙醚等有机溶剂,室温时稍溶于水,与大约8%水混合可液化,65℃以上能与水混溶,几乎不溶于石油醚。
参考资料来源:
百度百科-苯酚
链接: https://pan.baidu.com/s/12l-5doqxGwv6UOAZW6rBqw
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