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炭素繊維巻線複合圧力容器は、密閉されたライナーと高強度の繊維巻き層で構成される薄壁の容器で、主に繊維巻きと織りプロセスによって形成されます。従来の金属圧力容器と比較して、複合圧力容器のライナーは貯蔵、シーリング、化学腐食保護として機能し、複合層は主に内部圧力荷重を負担するために使用されます。複合材料の特異的強度と優れた対応性により、複合圧力容器は負荷の収容能力を大幅に改善するだけでなく、従来の金属圧力容器と比較して容器質量を大幅に減少させました。
繊維巻き圧力容器の内層は、主にライナー構造であり、その主な機能は、内部に保存されている高圧ガスまたは液体の漏れを防ぐためのシーリングバリアとして機能し、同時に外繊維境界層を保護することです。この層は、内部に保存された材料によって腐食されず、外層は樹脂マトリックスで補強された繊維羽の層であり、これは主に圧力容器の圧力荷重のほとんどに耐えるために使用されます。
1。繊維巻き圧力容器の構造
複合圧力容器には、円筒形、球形、環状、長方形の4つの主要な構造形式があります。円筒形の容器は、シリンダーセクションと2つのヘッドで構成されています。金属圧力容器は、軸方向に過剰な強度埋蔵量を備えた単純な形状になります。球状血管は、内圧下での縦方向の方向と横糸方向に等しい応力を持ち、円筒形の血管の半分の円周応力です。金属材料の強度はすべての方向に等しいため、金属製の球状容器は等しい強度のために設計されており、体積と圧力が確実な場合は最小質量があります。球状容器力状態が最も理想的で、容器の壁を最も薄くすることもできます。ただし、球状容器の製造が困難なため、一般的に宇宙船やその他の特別な機会でのみ使用されます。工業生産のリングコンテナは非常にまれですが、特定の機会には、限られたスペースを最大限に活用するために宇宙車両など、この構造が必要です。この特別な構造を使用します。長方形の容器は、主にスペースが制限されているときに満たすために、空間の使用と自動車の長方形のタンク車、鉄道タンク車などの構造物の使用を最大化するために、そのような容器は一般に低圧容器または大気圧力容器であり、より明るい方の品質要件です。
の構造の複雑さ複合圧力容器自体、頭と頭の厚さの突然の変化、頭のさまざまな厚さと角度などは、設計、分析、計算、成形に多くの困難をもたらします。時には、複合圧力容器は、頭部の異なる角度と可変速度比で傷を負うだけでなく、異なる構造に従って異なる巻線方法を採用する必要がある場合があります。同時に、摩擦係数などの実用的な要因の影響を考慮する必要があります。したがって、設計要件を満たす軽量複合圧力容器製品を生産するために、複合圧力容器の巻き込み生産プロセスを正しく導くことができます。
2。繊維巻き圧力容器の材料
主な負荷を負担する部分として、繊維巻線層には、高強度、高弾性、低密度、熱安定性、良好な樹脂の濡れ性、および優れた巻線の加工性と均一な繊維束の緊張が必要です。軽量複合圧力容器に一般的に使用される補強繊維が含まれます炭素繊維、PBO繊維、芳香族ポリアミン繊維、およびuhmwpe繊維。