aktualności

Włókno węgloweKompozytowy zbiornik ciśnieniowy z nawijaniem to cienkościenny zbiornik składający się z hermetycznie uszczelnionej wykładziny i warstwy z nawiniętego włókna o wysokiej wytrzymałości, formowanej głównie w procesie nawijania i tkania włókien. W porównaniu z tradycyjnymi metalowymi zbiornikami ciśnieniowymi, wykładzina kompozytowych zbiorników ciśnieniowych służy jako magazyn, uszczelnienie i ochrona przed korozją chemiczną, a warstwa kompozytowa służy głównie do przenoszenia obciążenia ciśnieniem wewnętrznym. Dzięki wysokiej wytrzymałości właściwej i łatwej projektowaniu kompozytów, kompozytowe zbiorniki ciśnieniowe nie tylko znacznie poprawiły swoją nośność, ale także znacząco zmniejszyły masę w porównaniu z tradycyjnymi metalowymi zbiornikami ciśnieniowymi.
Wewnętrzna warstwa zbiornika ciśnieniowego z nawiniętym włóknem to głównie struktura wykładziny, której główną funkcją jest działanie jako bariera uszczelniająca, zapobiegająca wyciekaniu gazów lub cieczy pod wysokim ciśnieniem przechowywanych wewnątrz, a jednocześnie ochrona zewnętrznej warstwy z nawiniętym włóknem. Warstwa ta nie ulega korozji pod wpływem materiału znajdującego się wewnątrz, a warstwa zewnętrzna to warstwa z nawiniętym włóknem, wzmocniona matrycą żywiczną, która służy głównie do wytrzymywania większości obciążeń ciśnieniowych w zbiorniku ciśnieniowym.
1. Struktura naczyń ciśnieniowych z nawiniętych włókien
Istnieją cztery główne formy konstrukcyjne kompozytowych zbiorników ciśnieniowych: cylindryczne, sferyczne, pierścieniowe i prostokątne. Zbiornik cylindryczny składa się z części cylindrycznej i dwóch dennic. Metalowe zbiorniki ciśnieniowe są wykonane w prostych kształtach z nadmiarem rezerw wytrzymałości w kierunku osiowym. Zbiorniki sferyczne charakteryzują się równymi naprężeniami w kierunku osnowy i wątku pod wpływem ciśnienia wewnętrznego i stanowią połowę naprężenia obwodowego zbiorników cylindrycznych. Wytrzymałość materiału metalowego jest jednakowa we wszystkich kierunkach, dlatego zbiornik kulisty wykonany z metalu jest projektowany z myślą o równej wytrzymałości i ma minimalną masę przy określonej objętości i ciśnieniu. Stan sił w zbiorniku kulistym jest najbardziej idealny, ścianki zbiornika mogą być również najcieńsze. Jednak ze względu na większą trudność w produkcji zbiorników kulistych, są one zazwyczaj stosowane tylko w statkach kosmicznych i innych specjalnych okazjach. Pojemniki pierścieniowe w produkcji przemysłowej są bardzo rzadkie, ale w niektórych szczególnych przypadkach lub w przypadku potrzeby takiej struktury, na przykład w statkach kosmicznych, w celu pełnego wykorzystania ograniczonej przestrzeni, stosuje się tę specjalną konstrukcję. Kontenery prostokątne są stosowane głównie w sytuacjach, gdy przestrzeń jest ograniczona, w celu maksymalnego wykorzystania przestrzeni i wykorzystania konstrukcji, takich jak prostokątne wagony cysterny samochodowe, wagony cysterny kolejowe itp. Tego typu kontenery są na ogół kontenerami niskociśnieniowymi lub kontenerami atmosferycznymi, a wymagania jakościowe im są lżejsze, tym lepsze.
Złożoność strukturyzłożonySam zbiornik ciśnieniowy, nagła zmiana grubości dennicy i dennicy, zmienna grubość i kąt dennicy itp., stwarzają wiele trudności w projektowaniu, analizie, obliczeniach i formowaniu. Czasami kompozytowe zbiorniki ciśnieniowe wymagają nie tylko nawijania pod różnymi kątami i przy zmiennych przełożeniach w części dennej, ale także stosowania różnych metod nawijania w zależności od konstrukcji. Jednocześnie należy uwzględnić wpływ czynników praktycznych, takich jak współczynnik tarcia. Dlatego tylko poprawny i rozsądny projekt konstrukcyjny może prawidłowo kierować procesem produkcji kompozytowych zbiorników ciśnieniowych, tak aby wytwarzać lekkie kompozytowe zbiorniki ciśnieniowe, spełniające wymagania projektowe.
2. Materiał naczynia ciśnieniowego z nawiniętym włóknem
Jako główna część nośna, warstwa nawojowa włókien musi charakteryzować się wysoką wytrzymałością, wysokim modułem sprężystości, niską gęstością, stabilnością termiczną i dobrą zwilżalnością żywicą, a także dobrą przetwarzalnością nawojową i równomiernym zwartością wiązek włókien. Powszechnie stosowane włókna wzmacniające do lekkich kompozytowych zbiorników ciśnieniowych obejmują:włókna węglowe, włókna PBO,włókna poliaminowe aromatycznei włókien UHMWPE.