aktualności

Włókno węgloweNawijany kompozytowy zbiornik ciśnieniowy to cienkościenne naczynie składające się z hermetycznie uszczelnionej wykładziny i wytrzymałej warstwy z włókien, która jest formowana głównie przez proces nawijania i tkania włókien. W porównaniu z tradycyjnymi metalowymi naczyniami ciśnieniowymi wykładzina kompozytowych naczyń ciśnieniowych służy jako magazyn, uszczelnienie i ochrona przed korozją chemiczną, a warstwa kompozytowa jest głównie używana do przenoszenia wewnętrznego obciążenia ciśnieniowego. Ze względu na wysoką wytrzymałość właściwą i dobrą projektowalność kompozytów, kompozytowe naczynia ciśnieniowe nie tylko znacznie poprawiły swoją nośność, ale także znacznie zmniejszyły masę naczynia w porównaniu z tradycyjnymi metalowymi naczyniami ciśnieniowymi.
Wewnętrzna warstwa naczynia ciśnieniowego z nawiniętym włóknem jest głównie strukturą wykładziny, której główną funkcją jest działanie jako bariera uszczelniająca, zapobiegająca wyciekom gazów lub cieczy pod wysokim ciśnieniem przechowywanych wewnątrz, a jednocześnie ochrona zewnętrznej warstwy z nawiniętym włóknem. Ta warstwa nie ulegnie korozji pod wpływem wewnętrznie przechowywanego materiału, a warstwa zewnętrzna jest warstwą z nawiniętym włóknem wzmocnioną matrycą żywiczną, która jest głównie używana do wytrzymywania większości obciążeń ciśnieniowych w naczyniu ciśnieniowym.
1. Struktura naczyń ciśnieniowych z nawoju włóknistego
Istnieją cztery główne formy konstrukcyjne kompozytowych zbiorników ciśnieniowych: cylindryczne, sferyczne, pierścieniowe i prostokątne. Zbiornik cylindryczny składa się z sekcji cylindrycznej i dwóch głowic. Metalowe zbiorniki ciśnieniowe są wykonane w prostych kształtach z nadmiarowymi rezerwami wytrzymałości w kierunku osiowym. Zbiorniki sferyczne mają równe naprężenia w kierunkach osnowy i wątku pod ciśnieniem wewnętrznym i stanowią połowę naprężenia obwodowego zbiorników cylindrycznych. Wytrzymałość materiału metalowego jest równa we wszystkich kierunkach, więc pojemnik sferyczny wykonany z metalu jest zaprojektowany dla równej wytrzymałości i ma minimalną masę, gdy objętość i ciśnienie są pewne. Stan siły pojemnika sferycznego jest najbardziej idealny, ścianka pojemnika może być również najcieńsza. Jednak ze względu na większą trudność w produkcji pojemników sferycznych, ogólnie używanych tylko w statkach kosmicznych i innych specjalnych okazjach. Pojemnik pierścieniowy w produkcji przemysłowej jest bardzo rzadki, ale w niektórych konkretnych okazjach lub potrzebujących tej struktury, na przykład pojazdów kosmicznych w celu pełnego wykorzystania ograniczonej przestrzeni, użyje się tej specjalnej struktury. Pojemniki 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 pojemniki są zazwyczaj pojemnikami niskociśnieniowymi lub pojemnikami o ciśnieniu atmosferycznym, a wymagania jakościowe im są lżejsze, tym lepsze.
Złożoność strukturyzłożonysam zbiornik ciśnieniowy, nagła zmiana grubości głowicy i głowy, zmienna grubość i kąt głowicy itp., powodują wiele trudności w projektowaniu, analizie, obliczeniach i formowaniu. Czasami kompozytowe zbiorniki ciśnieniowe nie tylko muszą być nawijane pod różnymi kątami i przy zmiennych współczynnikach prędkości w części głowicy, ale także muszą przyjmować różne metody nawijania zgodnie z różnymi strukturami. Jednocześnie należy wziąć pod uwagę wpływ czynników praktycznych, takich jak współczynnik tarcia. Dlatego tylko poprawny i rozsądny projekt konstrukcyjny może prawidłowo kierować procesem produkcji nawijania kompozytowych zbiorników ciśnieniowych, tak aby wytwarzać lekkie kompozytowe produkty zbiorników ciśnieniowych, które spełniają wymagania projektowe.
2. Materiał naczynia ciśnieniowego z nawiniętym włóknem
Jako główna część nośna warstwa nawijania włókien musi mieć wysoką wytrzymałość, wysoki moduł, niską gęstość, stabilność termiczną i dobrą zwilżalność żywicy, a także dobrą przetwarzalność nawijania i równomierną szczelność wiązki włókien. Powszechnie stosowane włókna wzmacniające do lekkich kompozytowych zbiorników ciśnieniowych obejmująwłókna węglowe, włókna PBO,włókna poliaminowe aromatycznei włókien UHMWPE.