Балон тиску

Изобретение относится к конструкциям цилиндрических баллонов из композиционных материалов и может быть использовано в качестве емкостей для хранения и транспортировки газов и жидкостей, в частности на автомобилях, работающих на сжатом природном газе. Задача создания конструкций баллонов, безопасных в эксплуатации, решалась во многих технических решениях. При этом особое внимание уделялось упрочнению днищ баллонов, при разрушении одного из которых возникает большая реактивная сила, отбрасывающая корпус баллона на значительное расстояние, что создает опасную ситуацию при эксплуатации баллонов. Упрочнение баллонов в районе днищ и предотвращение тем самым опасного характера разрушения обеспечивалось различными способами. Наиболее близким к заявляемому объекту является баллон, содержащий внутреннюю оболочку в виде цилиндра, имеющего непосредственно цилиндрическую часть и торцевые участки, в которых расположены формирующие детали днищ, примотанные к внутренней оболочке продольными и поперечными слоями силовой оболочки, соединенными между собой и с внутренней оболочкой полимерным связующим [3]. Пластмассовая деталь выполнена из полимерного материала, имеющего модуль упругости, величина которого является промежуточной по сравнению с величинами модуля упругости металлической крышки и материала, из которого выполнена намотка. В рабочих условиях при колеблющемся внутреннем давлении вследствие неодинаковости модулей упругости обмотка расширяется сильнее, чем прокладочная деталь, а прокладочная деталь, в свою очередь сильнее, чем металлическая крышка. Пластмассовая деталь в частности ее кольцевой участок, расположенный в месте перехода цилиндрической части баллона в днище, защищает внутреннюю оболочку от воздействия существенных переменных изгибающих нагрузок, возникающих в результате различной степени расширения обмотки и крышки. Напряжения между намоткой и крышкой действуют сначала на пластмассовую деталь и передаются на внутреннюю оболочку уже уменьшенными и распределенными по обширному участку. Однако участок перехода цилиндрической части баллона в днище остается наиболее подверженным действию переменных изгибающих нагрузок. В основу изобретения поставлена задача создания такого баллона, в котором новое выполнение формующих деталей днищ позволило бы обеспечить одинаковость модулей упругости материалов обмоток и днища и снизить воздействие переменных изгибающих нагрузок в месте перехода цилиндрической части баллона в днище, предотвратить тем самым разрушение слоев силовой оболочки до исчерпания их несущей способности и за счет этого повысить безопасность эксплуатации баллона. Указанная задача решается за счет того, что в известном баллоне давления, содержащем внутреннюю оболочку в виде цилиндра, имеющего непосредственно цилиндрическую часть и торцевые участки, к которым прилегают формирующие детали днищ, примотанные к внутренней оболочке продольными и поперечными слоями силовой оболочки, соединенными между собой и с внутренней оболочкой полимерным связующим, формирующие детали днищ выполнены из композиционного материала и имеют цилиндрическую честь, охватывающую цилиндрическую часть внутренней оболочки в месте ее перехода в днище. Выполнение формирующих деталей днищ из композиционного материала позволяет обеспечить одинаковость модулей упругости материалов обмотки и днища, а выполнение их с цилиндрической частью обеспечивает снижение воздействия переменных изгибающих нагрузок в месте перехода цилиндрической части баллона в днище, предотвратить тем самым разрушение продольных слоев силовой оболочки до исчерпания их несущей способности и за счет этого повысить безопасность эксплуатации баллона, т.к. в этом случае разрушение баллона происходит по образующей цилиндрической части без разлета осколков. На чертеже (фиг.) изображен баллон давления, продольное сечение. Баллон давления состоит из внутренней пластмассовой оболочки 1, формирующих деталей днищ 2, выполненных из стеклопластика и имеющих цилиндрические охватывающие части 3 с закрепленными в них металлическим штуцером 4 и металлической опорой 5, и силовой оболочки, включающей поперечные слои 6, 7 и продольные слои 8 намотки нитей из композиционного материала. Формирующие детали днищ 2 из стеклопластика с металлическим штуцером 4 и опорой 5 выполняются укладкой стеклоткани, пропитанной полимерным связующим на металлических формах с последующей опрессовкой и термообработкой. Готовые формирующие детали днищ 2 собираются с внутренней оболочкой 1. В случае несоблюдения заданного диаметра на внутренней оболочке 1 в районе торцов производится подмотка нитью, пропитанной смолой холодного или горячего отверждения. Кольцевой участок пластмассовой детали 2 выполнен со скосом для обеспечения плавного перехода между цилиндрической частью баллона и днищами. После сборки производится намотка поперечных 6, продольных 8 и подкрепляющих поперечных слоев 7. При нагружении баллона внутренним давлением за счет того, что формирующие детали 2 имеют цилиндрическую часть 3 и выполнены из композиционного материала, разрушение баллона происходит по направлению образующей в цилиндрической части без разброса его частей.