новости

Углеродное волокноКомпозитный сосуд высокого давления, изготовленный методом намотки волокон, представляет собой тонкостенный сосуд, состоящий из герметично закрытой внутренней оболочки и высокопрочного слоя, намотанного волокнами, который в основном формируется в процессе намотки и плетения волокон. По сравнению с традиционными металлическими сосудами высокого давления, внутренняя оболочка композитных сосудов высокого давления служит для хранения, герметизации и защиты от химической коррозии, а композитный слой в основном используется для восприятия внутреннего давления. Благодаря высокой удельной прочности и хорошей проектируемости композитов, композитные сосуды высокого давления не только значительно улучшили свою несущую способность, но и существенно уменьшили массу сосуда по сравнению с традиционными металлическими сосудами высокого давления.
Внутренний слой сосуда высокого давления, изготовленного из намотанного волокна, представляет собой в основном футеровку, основная функция которой заключается в герметизации, предотвращающей утечку газов или жидкостей высокого давления, хранящихся внутри, и одновременно в защите внешнего слоя из намотанного волокна от коррозии под воздействием хранящегося внутри материала. Внешний слой представляет собой слой из намотанного волокна, армированный смоляной матрицей, и в основном используется для выдерживания большинства нагрузок давления в сосуде высокого давления.
1. Структура намотанных волоконных сосудов высокого давления
Существует четыре основных конструктивных типа композитных сосудов высокого давления: цилиндрические, сферические, кольцевые и прямоугольные. Цилиндрический сосуд состоит из цилиндрической секции и двух днищ. Металлические сосуды высокого давления изготавливаются простых форм с запасом прочности в осевом направлении. Сферические сосуды имеют одинаковые напряжения в направлениях основы и утка под внутренним давлением и вдвое меньшие окружные напряжения, чем цилиндрические сосуды. Прочность металлического материала одинакова во всех направлениях, поэтому сферический металлический контейнер рассчитан на одинаковую прочность и имеет минимальную массу при заданных объеме и давлении. Сферический контейнер является наиболее идеальным по силовым характеристикам, а его стенки могут быть и самыми тонкими. Однако из-за большей сложности изготовления сферические контейнеры обычно используются только в космических аппаратах и ​​других особых случаях. Кольцевые контейнеры в промышленном производстве встречаются очень редко, но в некоторых специфических случаях или при необходимости используется именно такая конструкция, например, в космических аппаратах для максимального использования ограниченного пространства. Прямоугольные контейнеры в основном используются в условиях ограниченного пространства для максимального применения площади и конструкции, например, автомобильные прямоугольные цистерны, железнодорожные цистерны и т. д. Такие контейнеры, как правило, являются контейнерами низкого или атмосферного давления, и к качеству предъявляются требования по принципу «чем легче, тем лучше».
Сложность структурыкомпозитныйСам по себе сосуд высокого давления, резкое изменение толщины и угла наклона днища, переменная толщина и угол наклона днища и т.д. создают множество трудностей при проектировании, анализе, расчетах и ​​формовании. Иногда композитные сосуды высокого давления требуют не только намотки под разными углами и с разной скоростью в головной части, но и применения различных методов намотки в зависимости от конструкции. При этом необходимо учитывать влияние практических факторов, таких как коэффициент трения. Поэтому только правильное и рациональное проектирование конструкции может корректно направлять процесс намотки композитных сосудов высокого давления, чтобы производить легкие композитные сосуды высокого давления, отвечающие проектным требованиям.
2. Материал сосуда высокого давления, изготовленного методом намотки волокон.
В качестве основной несущей части, слой намотки волокон должен обладать высокой прочностью, высоким модулем упругости, низкой плотностью, термической стабильностью и хорошей смачиваемостью смолой, а также хорошей обрабатываемостью при намотке и равномерной плотностью пучка волокон. К числу обычно используемых армирующих волокон для легких композитных сосудов высокого давления относятся:углеродные волокнаВолокна PBO,ароматические полиаминные волокнаи волокнами СВМПЭ.