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KohlefaserDas gewundene Verbunddruckgefäß ist ein dünnwandiges Gefäß, das aus einem hermetisch versiegelten Liner und einer hochfaser-faserwunden Schicht besteht, die hauptsächlich durch Faserwicklung und Webprozess gebildet wird. Im Vergleich zu herkömmlichen Metalldruckgefäßen dient der Liner von Verbunddruckbehältern als Lagerung, Versiegelung und chemischer Korrosionsschutz, und die Verbundschicht wird hauptsächlich zum Tragen der Innendrucklast verwendet. Aufgrund der hohen spezifischen Festigkeit und der guten Ausführlichkeit von Verbundwerkstoffen haben Verbunddruckbehälter ihre Tragfähigkeit nicht nur erheblich verbessert, sondern auch die Gefäßmasse im Vergleich zu herkömmlichen Metalldruckbehältern signifikant reduziert.
Die innere Schicht des fasergewunden Druckgefäßes ist hauptsächlich eine Liner-Struktur, deren Hauptfunktion darin besteht, als Versiegelungsbarriere zu wirken, um das Austreten von Hochdruckgasen oder Flüssigkeiten zu verhindern, die im Inneren gespeichert sind, und gleichzeitig, um die äußere Glasfaserwundschicht zu schützen. Diese Schicht wird nicht durch das intern gespeicherte Material korrodiert, und die Außenschicht ist eine mit einer Harzmatrix verstärkte Faserschicht, die hauptsächlich verwendet wird, um die meisten Druckbelastungen im Druckgefäß zu widerstehen.
1. Struktur von fasergewunden Druckbehältern
Es gibt vier Hauptstrukturformen von Verbunddruckgefäßen: zylindrisch, kugelförmig, ringförmig und rechteckig. Ein zylindrisches Gefäß besteht aus einem Zylinderabschnitt und zwei Köpfen. Metalldruckgefäße werden in einfache Formen mit überschüssigen Festigkeitsreserven in axialer Richtung verarbeitet. Kugelgefäße haben unter innerem Druck gleiche Spannungen in den Kett- und Schussrichtungen und sind die Hälfte der Umfangspannung der zylindrischen Gefäße. Die Stärke des Metallmaterials ist in alle Richtungen gleich, sodass der aus Metall bestehende kugelförmige Behälter für die gleiche Festigkeit ausgelegt ist und die minimale Masse aufweist, wenn das Volumen und der Druck sicher sind. Der kugelförmige Behälter -Kraftzustand ist am idealsten, die Behälterwand kann auch am dünnsten gemacht werden. Aufgrund der größeren Schwierigkeiten bei der Herstellung kugelförmiger Behälter, die im Allgemeinen nur in Raumfahrzeugen und anderen besonderen Anlässen verwendet werden. Der Ringbehälter in der industriellen Produktion ist sehr selten, aber in bestimmten Fällen oder in dieser Struktur werden beispielsweise Weltraumfahrzeuge, um den begrenzten Raum voll auszunutzen, diese spezielle Struktur verwenden. Der rechteckige Behälter ist hauptsächlich zu treffen, wenn der Raum begrenzt ist, maximiert die Nutzung des Raums und die Verwendung von Strukturen, wie z. B. rechteckige Tankautos für Kfz-Tank, Eisenbahntankautos usw., solche Behälter sind im Allgemeinen niedrig Druckbehälter oder atmosphärische Druckbehälter und die Qualitätsanforderungen des Feuerzeugs umso besser.
Die Komplexität der Struktur derzusammengesetztDruckbehälter selbst, die plötzliche Veränderung der Dicke des Kopfes und des Kopfes, die variable Dicke und der Kopfwinkel usw., bringen den Entwurf, die Analyse, die Berechnung und das Formteil viel Schwierigkeiten. Manchmal müssen zusammengesetzte Druckgefäße nicht nur in unterschiedlichen Winkeln und variablen Geschwindigkeitsverhältnissen im Kopfabschnitt verwundet werden, sondern auch unterschiedliche Wickelmethoden nach verschiedenen Strukturen annehmen. Gleichzeitig muss der Einfluss praktischer Faktoren wie dem Reibungskoeffizienten berücksichtigt werden. Daher kann nur ein korrektes und angemessenes strukturelles Design den Wickelproduktionsprozess von Verbunddruckgefäßen korrekt leiten, um leichte Verbunddruckschiffe herzustellen, die den Entwurfsanforderungen entsprechen.
2. Material des fasergewunden Druckbehälters
Als Haupt-Traganteil muss die Faserwicklungsschicht eine hohe Festigkeit, einen hohen Modul, eine niedrige Dichte, die thermische Stabilität und die gute Harznetzbarkeit sowie eine gute Verarbeitbarkeit und ein gleichmäßige Faserbündel-Enge aufweisen. Zu den häufig verwendeten Verstärkungsfasern für leichte Verbunddruckgefäße gehörenKohlenstofffasern, PBO -Fasern,aromatische Polyaminfasernund Uhmwpe -Fasern.