Балон

Изобретение относится к конструкциям цилиндрических комбинированных баллонов из композиционно-волокнистых материалов и может быть использовано в качестве емкостей для хранения и транспортировки газов и жидкостей, в частности для автомобилей, работающих на сжатом природном газе. Известен комбинированный баллон, включающий внутреннюю герметичную оболочку в виде цилиндра с днищами, и намотанной на нее продольный слой композита, усиленный снаружи кольцевым Слоем композиционно-волокнистого материала [1]. Недостатками такого баллона является неремонтопригодность и низкая прочность вследствие возможности разрушения и “размоткой” наружного кольцевого слоя композита. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является цилиндрический комбинированный баллон с намотанными на внутреннюю герметичную оболочку в виде цилиндра с днищами внутренним кольцевым слоем, продольным слоем и наружным кольцевым слоем композиционноволокнистого материала [2]. Недостатками такого баллона является его неремонтопригодность и низкая прочность из-за возможности разрушения "размоткой" наружного кольцевого слоя композита. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования баллона, путем рационального соотношения между толщинами внутреннего кольцевого слоя, наружного кольцевого слоя композита и выполнением дополнительных защитных слоев, чем обеспечивается ремонтопригодность баллона и предотвращается разрушение "размоткой", что улучшает его прочностные характеристики. Поставленная задача решается тем. что в баллоне, включающем цилиндрический корпус с кольцевыми участками, содержащий внутреннюю герметичную оболочку и внешнюю силовую оболочку из композиционного волокнистого материала и состоящую из внутреннего и внешнего слоев с кольцевой ориентацией волокнистого материала и промежуточного слоя с продольной его ориентацией и наружный защитный слой. согласно изобретению, толщины внутреннего и внешнего споев силовой оболочки выполнены одинаковыми в пределах допуска на изготовление оболочки намоткой, а защитный слой выполнен комбинированным; для цилиндрической части корпуса, из композитно-тканого материала; для концевых участков – из гомогенного материала. На чертеже показано продольное сечение баллона. Баллон состоит из цилиндрического корпуса 1 и двух концевых участков 2. Корпус 1 содержит внутреннюю герметичную оболочку 3 и внешнюю силовую оболочку 4, полученную способом намотки и отверждения композиционно-волокнистого материала. Силовая оболочка 4 состоит из внутреннего 5 и внешнего 6 слоев с кольцевой ориентацией волокнистого материала и промежуточного слоя 7 с продольной ориентацией волокнистого материала. Толщина слоев с кольцевой ориентацией внутреннего 5 и внешнего 6 выполнены одинаковыми в пределах допуска на изготовление намоткой. Наружная поверхность баллона покрыта комбинированным защитным слоем 8, выполненным из слоев 9 композиционно-тканого материала - для цилиндрического корпуса 1 и из слоя 10 гомогенного матери-. ала (металла или эластомеров) для концевых участков 2. Предлагаемая конструкция баллона обеспечивает увеличение прочности за счет рационального распределения толщин слоев композиционноволокнистого материала с кольцевой ориентацией. Внутренний слой 5 обеспечивает расчетную гидростатическую прочность баллона, а слой 6 обеспечивает дополнительную прочность баллона с учетом влияния краевого эффекта,те хнологических и эксплуатационных факторов, а также обеспечивает его усталостную прочность. Кроме того, внешний слой 6 обеспечивает защиту слоя 7 про-дольной ориентации волокон от воздействия окружающей среды при длительной эксплуатации, что позволяет периодически обновлять только наименее трудоемкий слой 6 и, таким образом, обеспечивается ремонтопригодность баллона. Комбинированный защитный слой 8, выполненный из композиционноволокнистого материала на цилиндрическом корпусе 1, предохраняет слой 6 с кольцевой ориентацией волокон от разрушения "размоткой", которое зависит от сдвиговой прочности композита поперек волокон и наступает при нагружении баллона внутренним давлением ниже расчетного, что обеспечивает увеличение прочности баллона. Слой 10 из гомогенного материала защищает слой 7 с продольной ориентацией на концевых участках 2 от воздействия атмосферного влияния при длительной эксплуатации, что вместе с защитной функцией слоя 6 позволяет не обновлять его периодически и, тем самым, улучшает ремонтопригодность баллона.