(57)【要約】  ライナーの長さに沿って連続的に交互になった複数の剛直な部分と可撓性の部分とを有する細長いライナーの上に樹脂加工された編組層を作り出すことを含む、流体を保存するためのタンクを作製する方法。樹脂加工された編組層をライナーの上に作り出すことは、ライナーを編組機械の中へと送り込むことと、樹脂加工された複数の繊維を作り出すため、編組するプロセスの間に複数の繊維に樹脂を塗布することと、ライナーの長さにわたって、編組機械によって、樹脂加工された複数の繊維によって画定される樹脂加工された編組層を作り出すことと、を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮流体を保存するためのタンクを作製する方法であって、前記方法が、
第一の樹脂加工された編組層を細長いライナー上に作り出すことを含み、前記ライナーは、前記ライナーの長さに沿って連続的に交互になった複数のコネクター部分と管状部分とを画定する中空の本体を備え、前記コネクター部分は前記管状部分より小さい直径を有し、また隣接するコネクター部分と管状部分とはそれぞれのテーパー部分によって連結され、複数の前記コネクター部分が可撓性の波形にされた部分を備え、前記第一の樹脂加工された編組層を前記ライナー上に作り出すことが、
前記ライナーを樹脂塗布機を含む編組機械の中へと送り込むことと、
第一の編組するプロセスの間に、ただし第一の複数の繊維によって画定された編組が前記ライナーに適用される前に、前記樹脂塗布機によって前記第一の複数の繊維に樹脂を塗布することであって、前記第一の複数の繊維への前記樹脂の前記塗布が第一の樹脂加工された複数の繊維を作り出す、前記塗布することと、
前記編組機械によって、前記ライナーの長さにわたって、前記第一の樹脂加工された複数の繊維によって画定された、前記第一の樹脂加工された編組層を作り出すことと、を含む、前記方法。
【請求項２】
前記ライナーの前記長さにわたって、５４．７°の編組角度で前記第一の樹脂加工された編組層が作り出される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第一の樹脂加工された編組層を作り出す間に、前記ライナーが、前記樹脂塗布機によって画定される空洞を通し、かつ前記編組機械の編組リングを通して送り込まれる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第一の樹脂加工された編組層を有する前記ライナーを前記編組機械の中へと送り込むことと、
第二の編組するプロセスの間に、ただし前記第二の複数の繊維によって画定される編組が前記ライナーへと適用される前に、前記樹脂塗布機によって、樹脂を第二の複数の繊維に塗布することであって、前記第二の複数の繊維への前記樹脂の前記塗布が第二の樹脂加工された複数の繊維を作り出す、前記塗布することと、
前記編組機械によって、前記ライナーの長さにわたって、かつ前記第一の樹脂加工された編組層の外側に、前記第二の樹脂加工された複数の繊維によって画定される第二の樹脂加工された編組層を作り出すことと、によって、
前記第一の樹脂加工された編組層の外側の前記ライナー上に前記第二の樹脂加工された編組層を作り出すこと、をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第一の樹脂加工された編組層を作り出す間、及び前記第二の樹脂加工された編組層を作り出す間、前記ライナーが、前記樹脂塗布機によって画定される空洞を通して送り込まれ、
前記第一の樹脂加工された編組層を作り出す間、前記空洞が第一の直径を画定し、
前記第二の樹脂加工された編組層を作り出す間、前記空洞が第二の直径を画定し、これは前記第一の樹脂加工された編組層を作り出す間の前記空洞の前記第一の直径より大きい、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第一の樹脂加工された編組層が前記ライナーに適用された後、前記複数の前記コネクター部分の前記可撓性の波形にされた部分の周りで、前記ライナー及び樹脂加工された編組が可撓性になるように構成された可撓性状態にあり、かつ前記方法が、
前記可撓性状態である間に、前記ライナー及び樹脂加工された編組を折り曲げられた構成へと曲げることであって、複数の前記管状部分が平行かつ隣接する配設で配置される、前記曲げることと、
前記ライナー及び樹脂加工された編組が前記折り曲げられた構成で係止されるように、前記ライナー及び樹脂加工された編組が、前記複数の前記コネクター部分の前記可撓性の波形にされた部分の周りで実質的に非可撓性になるように構成された剛直状態をとるまで、前記折り曲げられた構成を維持することと、をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記剛直状態が、前記樹脂加工された編組の前記樹脂の乾燥または硬化のうちの少なくとも１つによって作り出される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
圧縮流体を保存するための前記タンクが、圧縮流体に使用するために少なくとも７０ＭＰａの公称作動圧力の定格にされる、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
圧縮流体を保存するための前記タンクが、水素または圧縮天然ガスのうちの少なくとも１つを含む圧縮流体で使用するための定格にされる、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
流体を保存するためのタンクを作製する方法であって、前記方法が、
前記ライナーの長さに沿って連続的に交互になった複数の剛直な部分と可撓性部分とを有する細長いライナー上に第一の編組層を作り出すことを含み、前記ライナー上に前記第一の編組層を作り出すことは、
前記ライナーを編組機械の中へと送り込むことと、
第一の編組するプロセスの間に前記編組機械によって、前記ライナーの長さにわたって第一の複数の繊維によって画定される前記第一の編組層を作り出すことと、を含む、前記方法。
【請求項１１】
前記ライナーが、前記ライナーの長さに沿って連続的に交互になった複数のコネクター部分と管状部分とを画定する中空の本体を備え、前記コネクター部分は前記管状部分より小さい直径を有し、また隣接するコネクター部分と管状部分とはそれぞれのテーパー部分、可撓性部分を備える複数の前記コネクター部分、及び剛直である複数の前記管状部分によって連結される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記ライナー上に前記第一の編組層を作り出すことが、第一の樹脂加工された複数の繊維を作り出すために前記第一の編組するプロセスの間に前記第一の複数の繊維に樹脂を塗布することを含み、また前記第一の編組層が第一の樹脂加工された編組層を画定する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記第一の樹脂加工された編組層が裸のライナーの表面の外側に作り出される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記編組機械が、前記第一の編組するプロセスの間に、ただし前記第一の複数の繊維によって画定された前記編組が前記ライナーに適用される前に、樹脂を前記第一の複数の繊維に塗布するために構成された樹脂塗布機を備え、前記樹脂塗布機が、
これを通して延在する空洞を画定する本体であって、前記第一の編組するプロセスの間に前記ライナーを通して送り込む、前記本体と、
前記第一の編組するプロセスの間に前記第一の複数の繊維が通り過ぎる面であって、前記面が樹脂塗布機の前端に向かってテーパーを画定する、前記面と、
前記第一の編組するプロセスの間に前記樹脂を前記複数の繊維に塗布するために、樹脂を前記面へと導入するように構成された樹脂ポートと、を備える、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記テーパーが５４．７°の角度を画定する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記編組機械が、形成リングをさらに備え、また前記第一の編組するプロセスの間に前記第一の複数の繊維が前記形成リングに係合するところで、前記樹脂塗布機の最大外径が前記形成リングの内径より大きい、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記樹脂塗布機の前記空洞が、前記樹脂塗布機の前記本体に取り外し可能に連結されるように構成された取り外し可能な拘束管によって画定される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記編組機械が、スキージーオリフィスを画定する弾性スキージーシートをさらに備え、前記スキージーシートは前記第一の樹脂加工された編組層が作り出される場所の下流に配置され、また前記第一の樹脂加工された編組層を有する前記ライナーは、前記スキージーオリフィスを通して動き、かつ前記第一の樹脂加工された編組層上に配置された前記樹脂の少なくとも一部分を除去する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１９】
前記第一の樹脂加工された編組層を有する前記ライナーを前記編組機械の中へと送り込むことと、
第二の樹脂加工された複数の繊維を作り出すために第二の編組するプロセスの間に第二の複数の繊維に樹脂を塗布することと、
前記編組機械によって、前記ライナーの長さにわたって、かつ前記第一の樹脂加工された編組層の外側に、前記第二の樹脂加工された複数の繊維によって画定される第二の樹脂加工された編組層を作り出すことと、によって、
前記第一の樹脂加工された編組層の外側の前記ライナー上に前記第二の樹脂加工された編組層を作り出すこと、をさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項２０】
可撓性状態である間に、前記ライナー及び樹脂加工された編組を折り曲げられた構成へと曲げることであって、複数の一組の剛直な管状部分が平行かつ隣接する配設で配置される、曲げることと、
前記ライナー及び樹脂加工された編組が前記折り曲げられた構成で係止されるように、前記樹脂が非可撓性になるように構成された剛直状態をとるまで前記折り曲げられた構成を維持することと、をさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
連邦の資金援助による研究に関する陳述
本発明はＵＳ  ＤＯＥによって授与されたＤＥ−ＡＲ００００２５５に基づく政府支援を用いてなされた。米国政府は本発明に対する一定の権利を有する。
【０００２】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１５年１２月２日出願のＳＹＳＴＥＭＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＬＩＮＥＲ  ＢＲＡＩＤＩＮＧ  ＡＮＤ  ＲＥＳＩＮ  ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮと題する米国仮特許出願第６２／２６２，１０１号の優先権を主張し、その全体は参照により、また全ての目的のために本明細書に組み込まれる。
【０００３】
本出願は、２０１６年１０月２４日出願のＦＩＴＴＩＮＧＳ  ＦＯＲ  ＣＯＭＰＲＥＳＳＥＤ  ＧＡＳ  ＳＴＯＲＡＧＥ  ＶＥＳＳＥＬＳと題する米国仮特許出願第６２／４１２，０４４号に関し、その全体は参照により、また全ての目的のために本明細書に組み込まれる。
【０００４】
本出願は、２０１５年２月１７日出願のＣＯＩＬＥＤ  ＮＡＴＵＲＡＬ  ＧＡＳ  ＳＴＯＲＡＧＥ  ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤと題する米国非仮特許出願第１４／６２４３７０号に関し、その全体は参照により、また全ての目的のために本明細書に組み込まれる。
【０００５】
本出願は、２０１４年２月４日出願のＮＡＴＵＲＡＬ  ＧＡＳ  ＩＮＴＥＳＴＩＮＥ  ＰＡＣＫＥＤ  ＳＴＯＲＡＧＥ  ＴＡＮＫと題する米国非仮特許出願第１４／１７２，８３１号に関し、その全体は参照により、また全ての目的のために本明細書に組み込まれる。
【０００６】
本出願は、２０１３年５月３日出願のＣＯＮＦＯＲＭＡＢＬＥ  ＮＡＴＵＲＡＬ  ＧＡＳ  ＳＴＯＲＡＧＥと題する米国非仮特許出願第１３／８８７，２０１号に関し、その全体は参照により、また全ての目的のために本明細書に組み込まれる。
【０００７】
本出願は、２０１２年５月３日出願のＣＯＮＦＯＲＭＩＮＧ  ＥＮＥＲＧＹ  ＳＴＯＲＡＧＥと題する米国仮特許出願第６１／６４２，３８８号に関し、その全体は参照により、また全ての目的のために本明細書に組み込まれる。
【０００８】
本出願は、２０１３年２月１９日出願のＮＡＴＵＲＡＬ  ＧＡＳ  ＩＮＴＥＳＴＩＮＥ  ＰＡＣＫＥＤ  ＳＴＯＲＡＧＥ  ＴＡＮＫと題する米国仮特許出願第６１／７６６，３９４号に関し、その全体は参照により、また全ての目的のために本明細書に組み込まれる。
【０００９】
本出願は、２０１５年６月１５日出願のＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  Ａ  ＣＯＮＦＯＲＭＡＢＬＥ  ＰＲＥＳＳＵＲＥ  ＶＥＳＳＥＬと題する米国仮特許出願第６２／１７５，９１４号に関し、その全体は参照により、また全ての目的のために本明細書に組み込まれる。
【発明の概要】
【００１０】
一態様では、本開示は、第一の樹脂加工された編組層を細長いライナー上に作り出すことを含み、ライナーは、ライナーの長さに沿って連続的に交互になった複数のコネクター部分と管状部分とを画定する中空の本体を有し、コネクター部分は管状部分より小さい直径を有し、また隣接するコネクター部分と管状部分とはそれぞれのテーパー部分によって連結され、複数のコネクター部分が可撓性の波形にされた部分を備えること、を含む圧縮流体を保存するためのタンクを作製する方法を含む。ライナー上に第一の樹脂加工された編組層を作り出すことは、ライナーを樹脂塗布機を含む編組機械の中へと送り込むことと、第一の編組するプロセスの間に、ただし第一の複数の繊維によって画定された編組がライナーへと適用される前に、樹脂塗布機によって樹脂を第一の複数の繊維に塗布することであって、樹脂の第一の複数の繊維への塗布が第一の樹脂加工された複数の繊維を作り出す、塗布することと、編組機械によってライナーの長さにわたって、第一の樹脂加工された複数の繊維によって画定された第一の樹脂加工された編組層を作り出すことと、を含む。
【００１１】
一実施形態では、第一の樹脂加工された編組層は、ライナーの長さにわたって５４．７°の編組角度で作り出される。別の実施形態では、第一の樹脂加工された編組層を作り出す間に、ライナーは、樹脂塗布機によって画定される空洞を通し、かつ編組機械の編組リングを通して送り込まれる。
【００１２】
さらなる実施形態では、方法は、第一の樹脂加工された編組層を有するライナーを編組機械の中へと送り込むことと、第二の編組するプロセスの間に、ただし第二の複数の繊維によって画定された編組がライナーへと適用される前に、樹脂塗布機によって樹脂を第二の複数の繊維に塗布することであって、第二の複数の繊維への樹脂の塗布が第二の樹脂加工された複数の繊維を作り出す、塗布することと、編組機械によって、ライナーの長さにわたって、かつ第一の樹脂加工された編組層の外側に、第二の樹脂加工された複数の繊維によって画定される第二の樹脂加工された編組層を作り出すことと、によって、第一の樹脂加工された編組層の外側のライナー上に第二の樹脂加工された編組層を作り出すこと、をさらに含む。
【００１３】
一実施形態では、ライナーは、第一の樹脂加工された編組層を作り出す間、及び第二の樹脂加工された編組層を作り出す間、樹脂塗布機によって画定された空洞を通して送り込まれ、空洞は第一の樹脂加工された編組層を作り出す間、第一の直径を画定し、また空洞は第一の樹脂加工された編組層を作り出す間の空洞の第一の直径より大きい第二の樹脂加工された編組層を作り出す間、第二の直径を画定する。
【００１４】
別の実施形態では、第一の樹脂加工された編組層がライナーに適用された後、ライナー及び樹脂加工された編組は、複数のコネクター部分の可撓性の波形にされた部分の周りで可撓性になるように構成された可撓性状態にあり、また方法は、ライナー及び樹脂加工された編組を可撓性状態にある間に折り曲げられた構成へと曲げることであって、複数の管状部分が平行かつ隣接する配設で配置される、曲げることと、ライナー及び樹脂加工された編組が、ライナー及び樹脂加工された編組が折り曲げられた構成で係止されるように、複数のコネクター部分の可撓性の波形にされた部分の周りで実質的に非可撓性になるように構成された剛直状態をとるまで折り曲げられた構成を維持することと、をさらに含む。別の実施形態では、剛直状態は、樹脂加工された編組の樹脂の乾燥または硬化のうちの少なくとも１つによって作り出される。
【００１５】
一実施形態では、圧縮流体を保存するためのタンクは、圧縮流体に使用するために少なくとも７０ＭＰａの公称作動圧力の定格にされる。別の実施形態では、圧縮流体を保存するためのタンクは、水素または圧縮天然ガスのうちの少なくとも１つを含む圧縮流体で使用するための定格にされる。
【００１６】
別の態様は、ライナーの長さに沿って連続的に交互になった複数の剛直な部分と可撓性の部分とを有する細長いライナーの上に第一の編組層を作り出すことを含む、流体を保存するためのタンクを作製する方法を含む。ライナー上に第一の編組層を作り出すことは、ライナーを編組機械の中へと送り込むことと、ライナーの長さにわたって、編組機械によって、第一の編組するプロセスの間に、第一の複数の繊維によって画定された第一の編組層を作り出すこととを含む。
【００１７】
一実施形態では、ライナーは、ライナーの長さに沿って連続的に交互になった複数のコネクター部分と管状部分とを画定する中空の本体を含み、コネクター部分は管状部分より小さい直径を有し、また隣接するコネクター部分と管状部分とはそれぞれのテーパー部分、可撓性部分を備える複数のコネクター部分、及び剛直である複数の管状部分によって連結される。
【００１８】
別の実施形態では、ライナー上に第一の編組層を作り出すことは、第一の樹脂加工された複数の繊維を作り出すために第一の編組するプロセスの間に第一の複数の繊維に樹脂を塗布することを含み、また第一の編組層が第一の樹脂加工された編組層を画定する。さらなる実施形態では、第一の樹脂加工された編組層は裸のライナーの表面の外側に作り出される。
【００１９】
一実施形態では、編組機械は、第一の編組するプロセスの間に、ただし第一の複数の繊維によって画定された編組がライナーへと適用される前に、第一の複数の繊維上に樹脂を塗布するために構成された樹脂塗布機を備える。樹脂塗布機は、これを通して延在する空洞を画定する本体であって、第一の編組するプロセスの間にライナーを通して送り込む、本体と、第一の編組するプロセスの間に第一の複数の繊維が通り過ぎる面であって、面が樹脂塗布機の前端に向かってテーパーを画定する、面と、第一の編組するプロセスの間に樹脂を複数の繊維に塗布するために、樹脂を面へと導入するように構成された樹脂ポートと、を含む。一実施形態では、テーパーは５４．７°の角度を画定する。
【００２０】
さらなる実施形態では、編組機械は、形成リングをさらに備え、また第一の編組するプロセスの間に第一の複数の繊維が形成リングに係合するところで、樹脂塗布機の最大外径が形成リングの内径より大きい。さらに別の実施形態では、樹脂塗布機の空洞は、樹脂塗布機の本体に取り外し可能に連結されるように構成された取り外し可能な拘束管によって画定される。
【００２１】
一実施形態では、編組機械は、スキージーオリフィスを画定する弾性スキージーシートをさらに備え、スキージーシートは第一の樹脂加工された編組層が作り出される場所の下流に配置され、また第一の樹脂加工された編組層を有するライナーは、スキージーオリフィスを通して動き、かつ第一の樹脂加工された編組層上に配置された樹脂の少なくとも一部分を除去する。
【００２２】
別の実施形態では、方法は、第一の樹脂加工された編組層を有するライナーを編組機械の中へと送り込むことと、第二の樹脂加工された複数の繊維を作り出すための第二の編組するプロセスの間に、樹脂を第二の複数の繊維に塗布することと、編組機械によってライナーの長さにわたって、かつ第一の樹脂加工された編組層の外側に第二の樹脂加工された複数の繊維によって画定された第二の樹脂加工された編組層を作り出すことと、によって、ライナー上に第一の樹脂加工された編組層の外側に第二の樹脂加工された編組層を作り出すことも含む。
【００２３】
さらなる実施形態では、方法は、可撓性状態である間に、ライナー及び樹脂加工された編組を折り曲げられた構成へと曲げることであって、複数の一組の剛直な管状部分が平行かつ隣接する配設で配置される、曲げることと、ライナー及び樹脂加工された編組が折り曲げられた構成で係止されるように、樹脂が非可撓性になるように構成された剛直状態をとるまで折り曲げられた構成を維持することと、も含む。
【００２４】
図面は実寸に比例しておらず、また類似の構造または機能の要素は図示的な目的のために一般的に図面を通して同様の参照番号によって表示されることに注目すべきである。図面は、好ましい実施形態の記述を容易にすることのみが意図されていることにも注目すべきである。図面は、記述される実施形態のあらゆる態様を図示するものではなく、また本開示の範囲を制限するものでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１ａ】いくつかの例示的な実施形態による、コネクター部分、テーパー部分、及び管状部分を有する本体を備えるむきだしのライナーを図示する。
【図１ｂ】いくつかの例示的な実施形態による、コネクター部分、テーパー部分、及び管状部分を有する本体を備えるむきだしのライナーを図示する。
【図１ｃ】いくつかの例示的な実施形態による、コネクター部分、テーパー部分、及び管状部分を有する本体を備えるむきだしのライナーを図示する。
【図１ｄ】いくつかの例示的な実施形態による、コネクター部分、テーパー部分、及び管状部分を有する本体を備えるむきだしのライナーを図示する。
【図２ａ】さらなる例示的な実施形態によるコネクター部分を図示する。
【図２ｂ】さらなる例示的な実施形態によるコネクター部分を図示する。
【図３ａ】曲げた構成にある裸のライナーを備える一実施形態のタンクを図示する。
【図３ｂ】曲げた構成にある重複編組されたライナーを備える別の実施形態のタンクを図示する。
【図４】複数の側方板と係合する複数の横断方向の板によって画定された積み重ねられた構造様式で折り曲げられかつ保持されるタンクの一実施形態を図示する。
【図５】図５ａ及び図５ｂは、様々な実施形態によるハウジングの中に配置された折り曲げられたタンクを図示する。
【図６】編組機械によって重複編組されるタンク、及び樹脂コーンの溝を介して編組を形成する繊維に塗布される樹脂の例示的な実施形態を図示する。
【図７ａ】複数の繊維が交わってタンク上に編組を形成する、編組ヘッドを備える編組システムの別の実施形態を図示する。
【図７ｂ】複数の繊維が交わってタンク上に編組を形成する、編組ヘッドを備える編組システムの別の実施形態を図示する。
【図８ａ】一実施形態による樹脂塗布機の側面図を図示する。
【図８ｂ】一実施形態による樹脂塗布機及び関連する支持構造体を図示する。
【図９ａ】例示的な実施形態による樹脂加工された編組を作り出す方法を図示する。
【図９ｂ】例示的な実施形態によるライナーの外側に１つ以上の樹脂加工された編組層を作り出す方法を図示する。
【図１０】樹脂をタンクに塗布するように構成された樹脂塗布システムの例示的な実施形態を図示する。
【図１１ａ】タンクが樹脂チャンバーを通して引き出される、樹脂塗布システムの例示的な構成を図示する。
【図１１ｂ】タンクが樹脂チャンバーを通して引き出される、樹脂塗布システムの例示的な構成を図示する。
【図１２ａ】一実施形態による樹脂チャンバーの拡大斜視図を図示する。
【図１２ｂ】図１２ａの樹脂チャンバーの分解組立斜視図を図示する。
【図１３ａ】一実施形態による、スキージーシートの一方の側に樹脂がある、スキージーシートを通過するタンクの断面側面図を図示する。
【図１３ｂ】スキージーシートの角度に基づいて変化させることができる、スキージーシートによって作り出すことができる１つの例示的な樹脂含浸勾配を図示する。
【図１４ａ】一実施形態による、１つ以上のスキージーシートの代わりにまたは１つ以上のスキージーシートに加えて使用することができるアイリス絞りバルブを図示する。
【図１４ｂ】一実施形態による、１つ以上のスキージーシートの代わりにまたは１つ以上のスキージーシートに加えて使用することができるアイリス絞りバルブを図示する。
【図１５】一実施形態による、樹脂をタンクに塗布する方法を図示する。
【図１６】前面と後面との間に延在し、かつ管によって画定されるライナー通路を有し、前面と後面とを有するヘッドプレートを備える編組機械ヘッドの実施例を図示する。
【図１７ａ】樹脂加工された繊維がタンク上に編組として付着した後、編組機械の下流に位置することができる例示的なスキージーシステムを図示する。
【図１７ｂ】樹脂加工された繊維がタンク上に編組として付着した後、編組機械の下流に位置することができる例示的なスキージーシステムを図示する。
【図１８ａ】繊維が形成リングに係合する樹脂塗布機の最大外径が形成リングの内径より大きい、編組機械の例示的な実施形態を図示する。
【図１８ｂ】繊維が形成リングに係合する樹脂塗布機の最大外径が形成リングの内径より大きい、編組機械の例示的な実施形態を図示する。
【図１９ａ】拘束管を保持するように構成された、編組機械の支持構造体及び樹脂塗布機の例示的な実施形態を図示する。
【図１９ｂ】拘束管を保持するように構成された、編組機械の支持構造体及び樹脂塗布機の例示的な実施形態を図示する。
【図２０】一実施形態による糸の仮定された断面幾何学形状を示す、タンクに載っている複数の糸を図示する。
【図２１】様々なｒl／ｒsの値に対する関数ｇ（θs，ｒl／ｒs）のプロットである。
【図２２ａ】５４．７°の編組角度を含む様々な編組角度に対する関数ｇ（θs，ｒl／ｒs）＝３（ｒl／ｒs）2ｆ（θs，ｒl／ｒs）のプロットである。
【図２２ｂ】５４．７°の編組角度を含む様々な編組角度に対する関数ｇ（θs，ｒl／ｒs）＝３（ｒl／ｒs）2ｆ（θs，ｒl／ｒs）のプロットである。
【図２３】いくつかの実施形態によるタンクの例示的な曲げの幾何学形状を図示する。
【図２４ａ】ｒ1／ｒsの様々な値に対する関数ｈ（θs，ｒ1／ｒs）のプロットである。
【図２４ｂ】θｓ＝５４．７°の編組角度に対するｒ1／ｒsの関数としてのｈ（θs，ｒ1／ｒs）の値を図示する。
【図２５ａ】同一の曲率を有する構成要素を備える例示的な曲げを図示する。
【図２５ｂ】いくつかの実施形態による「Ω型曲げ（Ｏｔｈｅｒｂｅｎｄ）」を完成させるために必要なライナーの波形にされたセクションの長さを図示する。
【図２６】Ω型曲げの使用による相対容積変化を図示するプロットである。
【図２７】様々な実施形態による様々な基準に基づいて最適な編組構成を選ぶ例示的な方法を図示する。
【図２８】８６ＭＰａに加圧された、５４．７°における３層編組に対する計算された歪みプロファイルのプロットを図示する。
【図２９】１４１ＭＰａに加圧された、５４．７°における６層編組に対する計算された歪みプロファイルのプロットを図示する。
【図３０】７層編組に対する計算された歪みプロファイルのプロットを図示する。
【図３１】１４１ＭＰａに加圧された、５５．５°における６層編組に対する計算された歪みプロファイルのプロットを図示する。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１ａ〜図１ｄに移ると、コネクター部分１１０と、テーパー部分１２５と、管状部分１３０と、を有する中空の本体１０５を備えて、むきだしのライナー１００Ａが示される。図５ａ及び図５ｂに図示されるように、タンク１００をハウジング５００の中へと折り込むことができるように、コネクター部分１１０を可撓性にすることができるようにするために、コネクター部分１１０を波形にすることができる。様々な実施形態で、波形にされていない部分１２０は剛直にすることができる。さらに、図１ａ、図１ｂ、及び図１ｄで図示されるように、コネクター部分１１０は、波形にされていない部分１２０、またはコネクター部分１１０の波形１１１とテーパー部分１２５との間のコネクター部分１１０の剛直部分によって画定されるカフ部分１１５を備えることができる。
【００２７】
様々な実施形態では、コネクター部分１１０は、コネクター部分１１０の直径と管状部分１３０の直径との間の移行を提供するテーパー部分１２５により管状部分１３０より小さい直径を有することができる。しかしながら、さらなる実施形態は、１つ以上の好適な直径を有する部分を持つタンク１００を含むことができ、そしてさらなる実施形態では、タンク１００は様々な好適な形状を含む非円筒形の部分を有することができる。
【００２８】
一実施形態では、押出成形システム、または同様のものを介してライナー１００Ａを作り出すことができ、これは押出成形機によって作り出された押し出された管の周りに対応する金型が嵌合するように、協調して回転するように構成された回転金型を備えることができる。対応する嵌合した金型は、これによって１つ以上のコネクター部分１１０、テーパー部分１２５、及び／または管状部分１３０を画定することができる。
【００２９】
様々な実施形態では、真空は、嵌合する金型によって画定される負の曲面に順応するように押出成形された管の材料を引くことができる。いくつかの実施形態では、嵌合する金型によって画定される負の曲面に順応するように管の中に正圧を導入することができる。様々な実施形態では、かかる製造プロセスは、ライナータンク１００は溶接を用いずに、かつ単一の材料を使用して継ぎ目無しにすることができるので、有利である可能性がある。
【００３０】
いくつかの実施形態では、所望の部分をより長くするまたはより短くするように金型の順番を選択的に選ぶことによって、コネクター部分１１０、テーパー部分１２５、及び／または管状部分１３０の長さを変化させたライナータンク１００を、作製することができる。例えば、いくつかの実施形態では、不規則なまたは四角くない空洞に収まるタンク１００を生成することができ、これはタンク１００の管状部分１３０の長さを変化させる必要がある可能性がある。
【００３１】
いくつかの実施形態では、タンク１００は、タンク１００の様々な部品を形成し、そして次いで部品を一緒に連結することによって作製することができる。例えば、図２ａ及び図２ｂに図示されるように、コネクター部分１１０は、テーパー部分１２５及び／もしくは管状部分１３０、ならびに／またはカフ部分１１５から別個に製造することができる。かかる別個の分離された部分は、続いてタンク１００を形成するように一緒に連結することができる。
【００３２】
したがって、本明細書に示されかつ記述されるタンク１００の実施形態はタンク１００の幅広い変化を制限するものと解釈されるべきではなく、これは本発明の範囲及び趣旨の範囲内である。例えば、参照により本明細書に組み込まれる米国仮特許出願第６２／１７５，９１４号に記述されるようなタンク１００は、タンク１００のいくつかの例示的な実施形態を図示する。
【００３３】
いくつかの実施形態では、タンク１００は、図１ａ〜図１ｄ、図２ａ、図２ｂ、及び図３ａに図示されるような裸のライナー１００Ａを備えることができる。しかしながら、図３ｂに図示されるように、いくつかの実施形態ではタンク１００は、編組３００または他の好適な被覆を含むことができる、重複編組されたライナー１００Ｂを備えることができる。編組３００はライナーの強度を増加することができ、かつこれによってタンク１００を安全に動作しうる負荷圧力を増加することができるので、重複編組されたライナー１１０Ｂは望ましい可能性がある。
【００３４】
本明細書に詳細に考察されるように、編組３００によって提供される強度を増加し、編組３００の可撓性を増加し、編組３００の強度対重量比を増加するなどのために編組３００に関する材料（複数可）、形状、サイズ、構成、及び他の変数を選ぶことができる。
【００３５】
様々な実施形態では、タンク１００を三次元構造へと折り曲げることができる。例えば、図４は、重複編組されたライナー１００Ｂが複数の側方板４１５と係合する複数の横方向の板４１０によって画定された積み重ねられた構造体４０５の中で折り曲げられ、かつ保持される一実施形態を図示する。横断方向の板４１０は、タンク１００の部分を保持するように構成される凹んだスロット４２０を備えることができる。
【００３６】
タンク１００は、継手４２５も含むことができる。図４はタンク１００のコネクター部分１１０に連結された継手４２５を図示するが、さらなる実施形態では、カフ部分１１５、テーパー部分１２５及び／または管状部分１３０を含むタンク１００の任意の好適な部分に継手を連結することができる。かかる継手４２５としては、クリンプ継手、ボルト継手、または任意の他の好適なタイプの継手を挙げることができる。いくつかの実施形態による継手の実施例が、上記に考察されるように、その全体が参照により、また全ての目的のために本明細書に組み込まれる、２０１６年１０月２４日出願のＦＩＴＴＩＮＧＳ  ＦＯＲ  ＣＯＭＰＲＥＳＳＥＤ  ＧＡＳ  ＳＴＯＲＡＧＥ  ＶＥＳＳＥＬＳと題する米国仮特許出願第６２／４１２，０４４号に示されかつ記述される。
【００３７】
様々な実施形態では、かかる継手４２５は、タンクバルブと調和し、かつ流体が通過できるだけ十分大きいだけでなく、バルブ計装機器類、または同様のものを通せるだけ十分大きい中空の中心ボアを有するように構成することができる。例えば、様々な実施形態では、かかるタンクバルブはタンク１００の中の状態を検知するように装備することができる。
【００３８】
いくつかの実施形態では、タンク１００は、継手取り付け具のためにタンク１００の一方または両方の端部に滑らかなカフ１１５（例えば、図３ａに図示されるように、ただし波形にされた部分１０５を除いた）を備えることができる。いくつかの実施形態では、コネクター部分１１０は、クリンプ継手４２５のための滑らかな取り付け表面を許容するようにカフセクション１１５及び波形セクション１０５を備えることができる。しかしながら、さらなる実施形態では、本明細書で考察されるように、金型の型ブロックの修正により、内部のコネクター部分１１０を完全に波形にしたままでカフセクション１１５をタンク１００の端部セクションに組み込むことが可能である。タンク１００の端部におけるかかるカフ１１５を、内部コネクター部分１１０と同一の、これより大きい、またはこれより小さいサイズにすることができる様々な好適な直径にすることができ、またかかるコネクター部分１１０を完全にまたは部分的に波形にすることができる。換言すれば、いくつかの実施形態は、両端部の間のタンク１００の内部部分に対して繰返しのタンク幾何学形状を含み、タンク１００の両端部で異なるタンク幾何学形状を有することができる。本明細書に考察される取り換えられる型ブロックが付いたライナー形成機などを含む様々な好適なやり方で非周期的なタンクの幾何学形状を作り出すことができる。
【００３９】
本明細書でより詳細に考察されるように、いくつかの実施形態では、タンク１００は当初可撓性であり、その後実質的に剛直になるように構成することができる。例えば、本明細書で詳細に考察される様々な実施形態では、編組されたライナー１００Ｂに樹脂を注入及び／またはコーティングすることができ、そして樹脂が乾燥したときに、樹脂はタンク１００を実質的に剛直にすることができる。いくつかの実施形態では、樹脂が乾燥する間タンク１００を所望の構成で保持するように、樹脂注入したタンク１００を積み重ねられた構造体４０５の中で乾燥することができ、それにより樹脂が乾燥したときにタンク１００はこの所望の構成を維持し、そして乾燥したタンク１００の周りから積み重ねられた構造体４０５は取り外される。
【００４０】
いくつかの実施形態では、樹脂を経時的に硬化することができ、熱を介して硬化することができ、乾燥によって硬化することができ、光（例えば、紫外線）などを介して硬化することができる。様々な実施形態では、タンク１００が剛直になり、かつ動きに起因する欠陥に対してより耐性を持ち、またタンク１００の強度及び耐久性が増加するように、硬化した折り曲げられたタンク１００を積み重ねられた構築体４０５の中に有することが望ましい可能性がある。さらなる実施形態では、樹脂を硬化または乾燥し、かつ可撓性のままにすることができる。したがって、かかる実施形態では、かかる可撓性樹脂を硬化もしくは乾燥する前または後にタンク１００を折り曲げることができる。様々な好適なタイプの樹脂、または同様のものを、様々な実施形態で使用することができる。例えば、樹脂としては、エポキシ樹脂、熱可塑性プラスチック樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタンなどのうちの１つ以上を含むことができる。
【００４１】
さらなる実施形態では、樹脂を乾燥または硬化する間、細長いまたは折り曲げられた樹脂加工されたタンク１００を回転することができる。例えば、乾燥する間に樹脂がタンク１００上に不均一に分散されるのを防止するために、タンク１００の周りに均一な乾燥温度を作り出すために、及び下がるのを防止するために、樹脂加工された細長いタンク１００を乾燥する間、中心軸を中心として回転することができる。同様に、折り曲げられたタンク１００（例えば、図４に示されるような）を、乾燥する間、樹脂の不均一な分布を防止するために、回転することもできる。かかる実施例では、構造体４０５を１つ以上の軸で回転することができる。
【００４２】
図５ａ及び図５ｂに図示されるように、様々な実施形態により、折り曲げられたタンク１００をハウジング５００内に配置することができる。図５ａ及び図５ｂの実施例では、ハウジング５００は基部エンクロージャー５０５と、図５ｂに図示されるように、基部エンクロージャー５０５の上方に置かれる蓋５１０とを備えることができる。金具５１５の様々な構成要素は、タンク１００の部分を囲み、またタンク１００を基部及び蓋５１０の中に固定し、かつ／またはタンク１００のコネクター部分１１０を囲み、また／もしくは支持するように構成された端部キャップ５２０を囲むように構成することができる。
【００４３】
上記に考察され、かつ図４に図示されるように、いくつかの実施形態では、端部キャップ５２０は、横断方向の板４１０の１つ以上の側面上にスロット４２０を画定する複数の細長い横断方向の板４１０を備えることができ、かつこれによって画定される。スロット４２０は、タンク１００の部分を係合しかつ／または支持することができ、これは、タンク１００の過度の動き（かかる動きは結果としてタンク１００の損傷または弱体化をもたらす場合があるので望ましくない）を防止または制限するために望ましい可能性がある。例えば、タンク１００を含むハウジング５００が車両上に配置される実施形態では、端部キャップ５２０、金具５１５、基部５０５、及び蓋５１０などの構成要素は、別の方法で車両の動作によって生じる場合があるタンク１００の過度な動きを防止または制限するように構成することができる。
【００４４】
タンク１００を、少なくとも１０ＭＰａ、２５ＭＰａ、５０ＭＰａ、７０ＭＰａ、９０ＭＰａ、１１０ＭＰａ、１３０ＭＰａ、１５０ＭＰａなどの定格にされたものを含む、加圧された流体に使用するための構成または定格にすることができる。好ましい一実施形態では、本明細書に記述されるようなタンク１００は、公称作動圧力７０ＭＰａの圧縮水素で使用するための定格にすることができる。別の好ましい実施形態では、タンク１００は、公称作動圧力２５ＭＰａの圧縮天然ガス（ＣＮＧ）で使用するための定格にすることができる。本明細書で考察されるタンク１００の様々な実施形態は、水素または圧縮天然ガスなどの燃料流体で使用するために構成することができるが、さらなる実施形態は、任意の好適な流体を用いて様々な好適な圧力で使用するために構成することができる。さらに、いくつかの実施形態は、低温流体で、室温流体で、または加熱流体で使用するために構成することができる。
【００４５】
本明細書で考察されるように、いくつかの実施形態では、タンク１００は、裸のライナー１００Ａ（例えば、図３ａに示されるように）を備えることができ、または重複編組されるライナー１００Ｂ（例えば、図３ａに示されるように）を備えることができる。さらに、いくつかの実施形態では、タンク１００は樹脂を用いて処理することができる。図６〜図１３ｂは、樹脂をタンク１００に塗布するため、樹脂を編組３００に塗布するため、樹脂を含む編組３００を作り出すため、及び／または重複編組されたライナー１００Ｂに樹脂を塗布するための例示的なシステム及び方法を図示する。本明細書に具体的な実施形態が示され、かつ記述されるが、さらなる実施形態は、本明細書に示され、かつ記述される実施形態の様々な構成要素を含むこと、または具体的に除外することができる。
【００４６】
図６へ移ると、複数の繊維６１０がここから樹脂コーン６１５へと延在する編組リング６０５を備える例示的な編組機械６００が示される。様々な実施形態では、樹脂コーン６１５は、狭い前端６１６とより幅広い後端６１７とを有する中空の切頭円錐を備えることができ、これは前端６１６から後端６１７へと延在する空洞６１９を画定する。樹脂コーン６１５は、コーン６１５の面６１８によって画定される複数の溝６２０をさらに備えることができ、溝６２０は、前端６１６から後端６１７へと延在する。
【００４７】
様々な実施形態では、図６に示されるように溝６２０を湾曲させることができるが、これを直線状、不規則な形状、または同様のものとすることもできる。いくつかの実施形態では、溝６２０はコーン６１５の放射方向面に実質的に平行にすることができるが、しかしながら図６に図示されるように、コーン６１５の面６１８に関して溝を湾曲させる、またはコイル状とすることもできる。
【００４８】
様々な実施形態では、繊維６１０がコーン６１５の面６１８に沿って延びるように編組機械６００を構成することができ、これによって溝６２０の中に配置された樹脂は、繊維６１０がタンク１００の外側に編組３００へと編まれる前に繊維６１０をコーティング及び／または含浸する。図６の例示的な編組機械６００では、タンク１００は、編組リング６０５を通して、及びコーン６１５の空洞６１９を通して左から右へと動き、樹脂を含む編組３００は裸のライナー１００Ａへと適用され、コーン６１５の前端６１６において、樹脂加工され、かつ重複編組されたライナー１００Ｂを作り出す。
【００４９】
図７ａ及び図７ｂは、複数の繊維６１０が交わって編組３００をタンク１００上に形成する編組ヘッド７０５を備える編組機械７００の別の実施形態を図示する。編組ヘッド７０５は、編組３００をタンク１００上に形成する前に繊維６１０がその上方を移動する面７１１を画定する樹脂塗布機７１０を備える。樹脂塗布機７１０は、面７１１上に樹脂を存在させるように構成され、これは繊維６１０が編組３００としてタンク１００の上に付着する前に、樹脂を繊維６１０へと導入する。図７ａ及び図７ｂに図示されるように、編組ヘッド７０５及び樹脂塗布機７１０は、タンク１００がこれを通して移動するオリフィス７１５を画定し、これはタンク１００が編組ヘッド７０５を通過するにつれて編組３００をタンク１００に連続的に適用できるようにする。
【００５０】
図８ａは、一実施形態による樹脂塗布機７１０の断面側面図を図示する。図８ｂは、一実施形態による樹脂塗布機７１０及び関連する支持構造体８００を図示する。樹脂塗布機７１０は、入口管８０５、貯槽本体８１０、出口先端８１５、及び先端ワッシャー８２０を備える。入口管８０５、貯槽本体８１０、及び出口先端８１５は、それを通して延在する空洞６１９を画定する。貯槽本体８１０は、入口管８０５の一端に連結され、かつ空洞６１９の中及び入口管８０５の外に延在する樹脂管８３５によって供給される貯槽８３０を画定する。出口先端８１５は、樹脂塗布機７１０の遠位端を画定し、かつ樹脂管８３５及び入口管８０５の端部に連結される。先端ワッシャー８２０は一組のネジ８４０を介して出口先端８１５を回転可能に囲み、かつ貯槽本体８１０に沿って樹脂ポート８４５を画定する。本明細書で考察されるように、裸のライナー１００Ａまたは重複編組されたライナー１１０Ｂは、空洞６１９を通して移動し、かつ出口先端８１５を出ることができ、裸のライナー１００Ａまたは重複編組されたライナー１１０Ｂの外側に編組３００を形成する繊維６１０に樹脂を塗布することができる。
【００５１】
様々な実施形態では、樹脂管８３５の端部にある継手８５０を介して樹脂を樹脂管８３５へと導入することができる。樹脂の積極的な流れは貯槽８３０に達することができ、かつこれを充填し、また積極的な流れは、先端ワッシャー８２０及び貯槽本体８１０によって画定された樹脂ポート８４５から樹脂が押出されるようにする。
【００５２】
様々な実施形態では、貯槽本体８１０と先端ワッシャー８２０との間の距離を変えることによって、樹脂ポート８４５を広げるまたは狭めるように、樹脂ポート８４５の流れ特性を変えることができる。さらに、圧力及び／または流量などの変数も、樹脂ポート８４５から押出される樹脂の流れ特性を修正するために、選択的に変えることができる。
【００５３】
本明細書で考察されるように、繊維６１０（図７ａ及び図７ｂを参照のこと）は、樹脂塗布機７１０を通り過ぎるように構成され、また繊維６１０が樹脂ポート８４５を通り過ぎる際、これらの繊維６１０は樹脂ポート８４５から押出された樹脂で含浸及び／またはコーティングされる。様々な実施形態では、樹脂ポート８４５を広げるもしくは狭めること、及び／または樹脂管８３５を介して貯槽８３０に導入される樹脂の流量もしくは圧力を変えることによって、望ましくない過剰な樹脂を製造すること無く、繊維６１０の所望の浸透及び／またはコーティングを作り出すことができる。樹脂の粘度、繊維６１０の浸透性、繊維６１０の吸収性、繊維６１０の表面積、タンク１００の直径（複数可）などの変数は、樹脂ポート８４５の所望の構成、樹脂流量、及び樹脂圧力に影響を与えることができる。
【００５４】
いくつかの実施形態では、樹脂塗布機７１０の一部分は加熱され、かつ樹脂溶融及び押出アセンブリに接続される。さらに、いくつかの実施形態では、樹脂を繊維６１０の中へと毛管現象で移す。熱可塑性樹脂、または同様のものを有する実施形態では、樹脂加工されたタンク１００を加熱して、タンク１００を曲げるかまたは別の方法で好適に構成するように、樹脂を十分可撓性にすることができる。さらに、いくつかの実施形態では、曲げまたは編組の後、重複編組されたライナー１００Ｂ及び／または曲げたタンク１００を加熱して、樹脂を介して隣接する編組層を一緒に接合させるようにすることができる。さらなる実施形態では、編組繊維６１０は、熱可塑性プラスチック繊維、または同様のものを含むことができる。
【００５５】
様々な実施形態では、面７１１はテーパー角度θTを画定することができる。例えば、図８ａは、樹脂塗布機７１０の前方に向かって先細りになっているテーパー角度θTを画定する先端ワッシャー８２０の面７１１を図示する。テーパー角度θTは、図８ａに図示されるように１０°を含む任意の好適な角度とすることができる。しかしながら、いくつかの好ましい実施形態では、テーパー角度θTを５４．７°とすることができる。例えば、本明細書で考察されるように、編組が編組機械６００の形成リング６０５から５４．７°で出る実施形態では、テーパー角度θTはかかる編組角度と適合するように構成されることが望ましい可能性がある。テーパー角度θTが編組機械６００の出口編組角度より鋭角であると、樹脂塗布機７１０上の編組角度を妨害する可能性があり、これは樹脂塗布機７１０上の編組の望ましくない形成が増加する可能性があるので、テーパー角度θTは編組機械６００の出口編組角度に適合することが望ましい可能性がある。さらに、いくつかの実施形態では、編組角度は厳密に５４．７°でなくてもよい。例えば、本明細書で考察されるように、いくつかの例示的な編組スキームは、各々の層に異なる角度編組を備えることができる。これら及び他の事例では、テーパー角度θTは編組角度に近いが厳密には同一ではなくても十分である場合がある。図８ａは、先端ワッシャー８２０によって画定されたテーパー角度θTを図示するが、さらなる実施形態では、樹脂塗布機７１０の任意の好適な部分は、樹脂ポート８４５の前方または後方の樹脂塗布機７１０部分を含む、テーパー角度θTの一部分を画定することができる。
【００５６】
さらに、樹脂塗布機７１０の編組３００の形成が望ましくない場合、編組ヘッド７０５を形成リング６０５のオリフィス７１５を画定する形成リング６０５の内径を樹脂塗布機７１０の最大外径より小さくするように構成することが有利である可能性がある。例えば、図１８ａ及び図１８ｂは、樹脂塗布機７１０の最大外径が形成リング６０５の内径よりも大きく、繊維６１０は形成リング６０５と係合する、例示的な実施形態を図示する。かかる構成は、樹脂塗布機７１０上での編組３００の望ましくない形成の可能性を低減するために望ましい可能性がある。例えば、いくつかの実施形態では、形成リング６０５が適正なサイズにされる場合、編組直径が形成リング６０５の直径を超えるのは不可能であることになり、ひいては樹脂塗布機７１０上に編組３００を形成する可能性を低減する。
【００５７】
図８ａに図示されるように、ライナートラフ８５５を入口管８０５へと連結することができ、これは編組機械７００の中の樹脂塗布機７１０のための支持を提供することができ（図７ａ及び図７ｂを参照のこと）、かつタンク１００から滴る樹脂のための受け皿を提供することができる。さらに、編組機械７００の中の樹脂塗布機７１０を、樹脂塗布機７１０を囲む１つ以上の設置プレート８６０によってさらに支持及び／または連結することができる。図８ｂに図示されるように、支持する構造体８００は、トレイ８７０に連結された横断方向のバー８６５、及びトレイ８７０に連結されかつトレイ８７０から下向きに延在する複数の脚８７５をさらに備えることができる。
【００５８】
様々な実施形態では、タンク１００が空洞６１９を通して動き、かつ樹脂塗布機７１０の先端において編組３００が塗布させる間、タンク１００の断面を、編組機械６００、７００の中心軸ＸB（図６及び図７を参照のこと）と同心である定位置に維持することが望ましい可能性がある。かかる構成は、編組の一貫性を改善することができ、また編組の性能を改善することができる。最適な編組性能が５４．７°の編組角度で生じる一実施例では、タンク１００が空洞６１９を通して動く間、タンク１００の断面を編組機械６００、７００の中心軸ＸBと同心である定位置に維持することは、５４．７°からの編組角度の偏差を最小限にできるようにし、またこれによって重複編組されたライナー１００Ｂの長さに沿った一貫性のために最適な編組性能を提供することができる。
【００５９】
図８ａ及び図８ｂに図示されるように、タンク１００の最大直径（図１ｃ、図１ｄ、図３ａ及び図３ｂに図示されるように、例えば、管状部分１３０）に対応するサイズにすることができる樹脂塗布機７１０の円筒状の内壁によって、空洞６１９を画定することができる。換言すれば、空洞６１９の直径を、管状部分１３０の最大直径と等しいか、または若干（例えば、０．０４５（＋／−０．００５）インチ）大きいようなサイズにすることができ、これにより編組３００が適用されるところに近接したタンク１００の中心軸ＸLは編組機械６００、７００の中心軸ＸBと実質的に一致するように保持される。
【００６０】
タンク１００に編組３００の複数の層が適用される実施形態では、かかる層は管状部分１３０にさらなる直径を追加することができ、そのため連続的な編組３００の層として直径を増加した管状部分１３０が追加される。いくつかの実施形態では、空洞６１９のサイズはＮ−１編組層の予想される直径に対応することができ、ここでＮはタンク１００に適用される編組３００の層の最大数である。
【００６１】
あるいは、さらなる実施形態では、編組３００の連続的な層として変化させることができる空洞６１９の直径がタンク１００に加えられる。換言すれば、編組３００の連続的な層がタンク１００に追加されるにつれて、タンク１００の増加する直径に対応するために、空洞６１９の直径は増加する可能性があり、これにより空洞６１９を通過するタンク１００を、編組機械６００、７００の中心軸ＸBと実質的に一致したままにすることができる。
【００６２】
空洞６１９の直径を変化させるための様々な好適なシステムを採用することができる。例えば、図１９ａ及び図１９ｂは、拘束管１９１５を保持するように構成された支持構造体８００の例示的な実施形態８００Ｂを図示する。図１９ａ及び図１９ｂに図示されるように、支持構造体８００は、支持梁１９０５の長さに沿って連結された支持プレート１９１０を有する、細長い支持梁１９０５を備えることができる。支持プレート１９１０は、支持梁１９０５と連結する第一の端部１９１１と、樹脂塗布機７１０の設置プレート８６０と連結する第二の端部１９１２と、を備えることができる。したがって、樹脂塗布機７１０を、基部７０７から延在するリングプレート７０６によって支持される形成リング６０５を通して延在するように、支持構造体８００によって保持することができる。
【００６３】
本明細書で考察されるように、樹脂塗布機７１０は空洞６１９を画定することができる。図１９ａ及び図１９ｂに示されるように、拘束管１９１５を空洞６１９の中へと挿入することができ、拘束管１９１５は、拘束管１９１５の第一の端部１９１７と第二の端部１９１８との間に延在する細長い円筒状の拘束空洞１９１６を画定する。拘束管１９１５を装填するために、第二の端部１９１８は中へと挿入することができ、かつ空洞６１９を通して延在することができる。第二の端部１９１８を、リテーナー１９２０によって画定されるリテーナースロット１９２１内で、リテーナー１９２０と連結することができ、かつリテーナー１９２０によって保持することができる。したがって、拘束管１９１５を空洞６１９の中へと装填することによって、拘束管１９１５のより小さい内径で空洞６１９のより大きい内径を置き換えることができる。
【００６４】
例えば、先ず、図１９ｂに図示されるように樹脂塗布機７１０の空洞６１９内に存在する拘束管１９１５の拘束空洞１９１６を通過する間に、編組３００の１つ以上の層を裸のライナー１００Ａまたは重複編組されたライナー１００Ｂへと適用することができる。次いで、図１９ａに図示されるように、空洞６１９から拘束管１９１５を除去することができ、これにより、作り出された重複編組されたライナー１００Ｂを、拘束管１９１５が除去されたときに露出されるより大きい直径の空洞６１９を通過させた後、さらに編組することができる。換言すれば、先ずタンク１００は、より小さい直径の拘束空洞１９１６を使用して編組３００の１つ以上の層を受け取ることができ、このように１つ以上の層は作り出された重複編組されたライナー１００Ｂの直径を増加し、次いで、樹脂塗布機７１０のより大きい直径の空洞６１９を介して、作り出された重複編組されたライナー１００Ｂに順応するように拘束管１９１５を除去することができる。
【００６５】
さらなる実施形態では、編組の複数の層をタンク１００に適用する間に、異なる直径の任意の好適な複数の拘束管１９１５を使用することができる。例えば、いくつかの実施形態では、編組の各々の層が適用された後、より大きい直径の拘束管１９１５と取り替えることができる。さらなる実施形態では、編組の層が適用された後一つ置きに、より大きい直径の拘束管１９１５に取り替えることができる。さらに、いくつかの編組方法は拘束管１９１５にのみに頼ることができるが、一方でいくつかの編組方法は、拘束管１９１５と樹脂塗布機７１０の空洞６１９との両方を採用することができる。
【００６６】
図９ａは、タンク１００（例えば、図１ａ〜図１ｄ）の外側に樹脂加工された編組３００（図６、図７ａ、図７ｂを参照のこと）を作り出す方法９００を図示する。方法９００は、９１０で開始し、ここではタンク１００が編組機械６００、７００（図６、図７ａ、図７ｂを参照のこと）の中へと挿入され、または送り込まれ、そして９２０では、編組プロセスの間に、ただし編組３００がタンク１００へと適用される前に、樹脂が編組機械６００、７００の繊維６１０（図６、図７ａ、図７ｂを参照のこと）へと塗布される。
【００６７】
例えば、図６に図示され、かつ上記に考察されるように、溝６２０及び樹脂コーン６１５を介して樹脂を繊維６１０に塗布することができる。この実施例では、樹脂はタンク１００の外側に編組３００を形成するために繊維６１０が一緒になる前に塗布される。図７ａ、図７ｂ及び図８ａに図示されるように、樹脂が樹脂ポート８４５を介して押出される樹脂塗布機７１０を介して樹脂を繊維６１０に塗布することができる。この実施例では、樹脂はタンク１００の外側に編組３００を形成するために繊維６１０が一緒になる前に塗布される。
【００６８】
図９ａの方法９００に戻ると、９３０では、樹脂加工された繊維６１０を使用してタンク１００を囲む樹脂加工された編組３００が作り出される。換言すれば、編組プロセスの間に樹脂に露出された、含浸された、覆われた、及び／または浸された繊維６１０は、次いで、樹脂を含む重複編組されたライナー１００Ｂが作り出されるように、タンク１００を囲む編組３００として一緒になる。
【００６９】
９４０では、編組プロセスが完了した場合、方法９００は９９８にて終了する。しかしながら、編組プロセスが完了しなかった場合、方法９００は、タンク１００が編組機械６００、７００の中へとさらに送り込まれる９１０へと戻る。したがって、図６、図７ａ、及び図７ｂの実施例に関連して考察されるように、編組機械６００、７００を通してライナーを連続的に送り込むことができ、またライナー上に続いて形成される編組３００が樹脂を含むように、ライナー上に編組３００を形成する前に編組機械の繊維６１０を連続的に樹脂加工することができる。したがって、かかる方法９００を介して、連続的な樹脂加工された編組３００を、編組機械６００、７００を通して送り込まれる任意の長さのタンク１００の上に効果的に作り出すことができる。
【００７０】
樹脂加工された編組３００を作り出す例示的なシステム及び方法は、本発明の範囲及び趣旨の範囲内である数多くの変形及び代替を制限するものと解釈されるべきではない。例えば、樹脂塗布機７１０または樹脂コーン６１５は、図６、図７ａ、及び図７ｂに示される２つの実施例であるが、樹脂を繊維６１０へと塗布する様々な他の好適なシステム及び方法が意図される。例えば、繊維６１０が編組される前に、編組機械の繊維６１０のスプールに樹脂を塗布することができ、またはスプールを離れた後で、かつタンク１００に適用される前の任意のときに、個々の繊維６１０に樹脂を塗布することができる。
【００７１】
さらに、いくつかの実施形態は、裸のライナー１００Ａに樹脂加工された編組を適用して樹脂加工された重複編組されたライナー１００Ｂを作り出すことを考察しているが、樹脂加工された編組または樹脂加工されていない編組を、任意の好適な被覆または包装を有するタンク１００に適用することもできる。例えば、いくつかの実施形態では、樹脂をタンク１００に適用することができ、また樹脂加工された編組または樹脂加工されていない編組３００をタンク１００に適用することができる。さらなる実施形態では、樹脂加工されていない編組３００の１つ以上の層をタンク１００に適用することができ、そしてかかる樹脂加工されていない編組３００は樹脂加工されていないままとすることができる。したがって、本明細書に記述されるシステム及び方法は、樹脂を有しないタンク１００及び／または樹脂加工された編組３００を有しないタンクに適用することができる。
【００７２】
別の実施形態では、樹脂加工された編組または樹脂加工されていない編組３００を、樹脂加工された編組または樹脂加工されていない編組３００を備えるタンク１００に適用することができる。換言すれば、いくつかの実施形態は、同時にまたは連続的に適用することができる、編組３００の２つ以上の層を備えることができる。例えば、いくつかの実施形態では、編組３００の２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、７つ、８つ、９つ、またはそれ以上の層を適用することができる。いくつかの実施形態では、ＣＮＧタンク用にはタンク１００上の３層編組３００が望ましい可能性があり、また水素タンク用にはタンク１００上の７層編組３００が望ましい可能性がある。
【００７３】
さらに、いくつかの実施例は、裸のライナー１００Ａまたは編組されたライナー１００Ｂに樹脂加工された編組または樹脂加工されていない編組３００を適用することを含むが、さらなる実施形態は、裸のライナー１００Ａの少なくとも一部分を覆うまたは囲む包装、被覆、または他の好適な層の１つ以上の層を有するライナーの外側に樹脂加工された編組または樹脂加工されていない編組３００を、適用することを含むことができる。さらに、かかる包装または被覆層を編組３００の１つ以上の層の間及び／または外側に適用することができる。
【００７４】
編組３００の層は、様々な好適な量の被覆を提供するように構成することができる。例えば、いくつかの実施形態では、編組３００の層は下にある表面（例えば、裸のライナー１００Ａまたは編組されたライナー１００Ｂ）を完全に覆うことができる。しかしながら、いくつかの実施形態では、編組の層は下にある表面を完全に覆わなくてもよい。編組３００の複数の層を有する実施形態では、被覆の量は全ての層について同一とすることができ、異なるようにすることができ、または所望のパターンで交互にする、追加の層で増加する、もしくは減少すること、などとすることができる。
【００７５】
図９ｂは、樹脂加工された編組３００の１つ以上の層を有するタンクを作り出す例示的な方法９５０を図示する。方法９５０は９６０で開始し、そこでは裸のライナー１００Ａ上に樹脂加工された編組層が作り出される。本明細書で考察されるように、編組層を作り出すことは様々な好適なやり方で行うことができる。例えば、図９ａの方法９００は、編組層を作り出すための１つのプロセスを図示するが、任意の他の好適な方法を採用することもできる。
【００７６】
ブロック９７０では、追加の編組層が望ましいかどうかの決定がなされ、もし望ましい場合には、ブロック９８０で以前の編組層の外側に樹脂加工された編組層が作り出される。方法９５０はブロック９７０に戻り、そこで追加の編組層が望ましいかどうかの決定がなされる。望ましくない場合、方法９５０はブロック９９９へと続き、そこで方法９５０は終了する。
【００７７】
さらに、本明細書では様々な実施形態に関して編組３００が考察されるが、他の実施形態はラップまたは他の好適なコーティングのタンク１００への適用を備えることができる。例えば、一実施形態では、スリーブをタンク１００に適用することができ、またタンク１００の周りをシュリンクラップで包むことができ、スリーブの外側に編組３００を適用してもよく、適用しなくてもよい。スリーブは、タンク１００を囲むように構成された円筒状のシートまたはプラスチックの管を含む様々な好適な物品を備えることができる。
【００７８】
さらに、本明細書では様々な実施形態に関して樹脂が考察されるが、さらなる実施形態により任意の好適な液体、非晶体、固体、気体、または同様のものを使用することができる。例えば、さらなる実施形態は、接着剤、ガラス、ガラス繊維、金属、エポキシ、または任意の他の好適な材料を採用することができる。したがって、本発明は樹脂のみに制限されると解釈されるべきではない。
【００７９】
図６、図７ａ、及び図７ｂは、編組プロセスの前及び／または編組プロセスの間に樹脂を繊維６１０に塗布することができる実施形態を図示する。しかしながら、さらなる実施形態では、編組３００が裸のライナー１００Ａに適用された後に重複編組されたライナー１００Ｂに樹脂を塗布することができる。例えば、図１０は、樹脂をタンク１００へと塗布するように構成された樹脂塗布システム１０００を図示する。樹脂塗布システム１０００は、細長い基部１０１０上に配置された樹脂チャンバー１００５を備えて示される。タンク１００は、一対のトラベラープレート１０２０の間に延在し、また連結ロッド１０２５を介して一対のトラベラープレート１０２０を連結して示される。トラベラープレート１０２０は基部１０１０に沿って、また一組のレール１０１５に沿って摺動するように構成される。したがって、プレート１０２０のうちの一方を引っ張ることによって、反対側のプレート１０２０がタンク１００に張力を維持できるようにしながら、実質的に細長い構成を維持しながら、かつ軸を樹脂チャンバー１００５に対して垂直に維持しながら、タンク１００は樹脂チャンバー１００５を通して平行移動することができる。
【００８０】
本明細書ではタンク１００を動かすためにトラベラープレート１０２０を使用する実施例が示されるが、これはタンク１００を樹脂チャンバー１００５及び／または編組機械７００を通して移動するために使用することができるシステム及び構造の幅広い変種を制限するべきではない。例えば、いくつかの実施形態では、樹脂チャンバー１００５及び／または編組機械７００を通してタンク１００を移動するために無限軌道システム、キャプスタンシステム、または同様のものを使用することができる。
【００８１】
様々な実施形態では、無限軌道システムは一対の平行な回転軌道を備えることができる。対向する軌道はタンク１００に垂直な力を行使することができ、これは軌道がタンク１００を軌道の間につかむことができるようにする。タンク１００を進めるために軌道の回転を使用することができる。無限軌道システムを、直列に、編組機械７００の前に、編組機械７００の後に、樹脂チャンバー１００５の前に、樹脂チャンバー１００５の後などに位置することができる。いくつかの実施形態では、複数の無限軌道システムは製造ライン内の好適な位置に位置されることができる。
【００８２】
無限軌道システムの軌道によってタンク１００が圧縮されるいくつかの実施形態では、タンク１００の加圧によってかかる圧縮に反作用することが望ましい可能性がある。さらに、タンク１００、タンク１００上に存在する編組３００または樹脂の変形を防止するために、タンク１００のテーパー付きセクションまたはタンク１００の他の好適な部分のパターンを有する３Ｄ曲線をつけた顎部を有する無限軌道を有することが望ましい可能性がある。かかる実施形態は、力を移動の軸に沿って直接的に行使することになり、垂直／摩擦方向から軸方向へと力を移動する必要を除去するので、望ましい場合がある。
【００８３】
さらなる実施形態では、製造の１つ以上の段階に（例えば、タンク１００の上に編組３００のすべての層を付着した後など）、タンク１００に保護スリーブ付けを適用することが望ましい可能性がある。かかる実施例は、その歪曲を最小化するように、無限軌道の力をタンク１００及び／または編組３００を通して分散するように構成することができる。さらに別の実施形態は、タンク１００がまだ曲げられる間に、負荷を受ける糸が滑るのを防止するように構成される軽い軸方向の糸を含むことができる。これらの軸方向の糸は、折り曲げプロセスの間などのタンク製作の他の工程の間に編組の歪曲を最小化する助けにもなる場合がある。
【００８４】
さらなる実施形態では、タンク１００の製造の間に任意の好適な位置でキャプスタンを使用することができる。キャプスタンは、編組機械７００及び／または樹脂チャンバー１００５を通してタンク１００を横断させるために、タンク１００を引くモーター駆動のリールを備えることができる。例えば、編組３００の小さいセクションが形成された後、編組３００の端部にロープを取り付け、そして線のもう一方の端部をリールに取り付けることができる。編組プロセスの間に、リールは係合され、リールの回転運動は編組機械７００を通したタンク１００の直線的な横断を作り出すことができる。
【００８５】
様々な実施形態では、タンク１００が編組機械７００及び／または樹脂チャンバー１００５を通して動く速度を変更することが望ましい可能性がある。例えば、小さい部分、大きい部分、及びテーパー付き部分を有するタンク１００上の好適な編組角度を維持するために、特定の部分に対してタンク１００を遅くするまたはスピードを上げる必要がある場合がある。同様に、タンク１００のいくつかの部分は、本明細書でより詳細に考察されるように、樹脂内により長い時間浸す、またはスキージーを通してより遅く若しくはより速く引き込むことが有利である場合があるので、タンク１００が樹脂チャンバー１００５を通して動く速度を変化することが望ましい場合がある。
【００８６】
したがって、様々な実施形態では、ライナー製造ラインの様々な構成要素の間の距離及び／またはライナー製造ラインの構成要素の長さは、タンク１００の動きの変化する速度のパターンに基づいて画定することができる。例えば、タンク１００のより大きい部分への編組３００の適用の間にタンク１００の動きの速度が遅くなった場合、編組機械７００と直列である樹脂チャンバー１００５の長さ及び位置は、タンク１００の速度が遅くなる一方で、ラインのさらに下流にあるタンク１００のより大きい部分が樹脂チャンバー１００５を通して動くように構成することができる。
【００８７】
本明細書でより詳細に考察されるように、樹脂チャンバー１００５は、タンク１００がこれを通して動く樹脂の貯槽を保持するように構成することができる。これによって、樹脂チャンバー１００５を通してタンク１００が移動する際に、チャンバー１００５からの樹脂の大きい損失無しに、樹脂チャンバー１００５内でタンク１００を樹脂に露出することができる。
【００８８】
例えば、図１１ａ及び図１１ｂは、タンク１００が樹脂チャンバー１００５を通して引き出される、樹脂塗布システム１０００を図示する。図１１ａは、樹脂塗布システム１０００の第一の構成を図示し、タンク１００の部分Ｓは樹脂チャンバー１００５内で浸され、また第二の部分Ｄは、まだ樹脂チャンバー１００５に入っていないので、乾燥している。
【００８９】
図１１ｂは、樹脂塗布システム１０００の第二の構成を図示し、ここで樹脂チャンバー１００５は静止したままであり、またタンク１００の部分は樹脂チャンバー１００５を通して引き出される。例えば、先行するトラベラープレート１０２０Ａを引くことができ、これは樹脂チャンバー１００５を通してタンク１００を引き出し、また後続するトラベラープレート１０２０Ｂも引く。したがって、図１１ｂに示されるように、タンク１００の湿った部分Ｗは、樹脂チャンバー１００５を通して引っ張られた後作り出され、浸される部分Ｓは樹脂チャンバー１００５内に存在し、またタンク１００の乾燥部分Ｄは、樹脂チャンバー１００５内にまだ入っていないままとなる。
【００９０】
図１２ａは樹脂チャンバー１００５の拡大斜視図を図示し、図１２ｂは樹脂チャンバー１００５の分解組立斜視図を図示する。図１２ａ及び図１２ｂに図示されるように、樹脂チャンバー１００５は、プレート１２０５の間に配置され、かつそれぞれの内側面１２０６にてプレート１２０５に連結されたタブ１２１０を有する一対のチャンバープレート１２０５を備え、樹脂貯槽１２１５を画定する。プレート１２０５の両方は中央開口部１２２０を画定する。スキージーシート１２２５は、各々のプレート１２０５の外側面１２０７上に位置され、かつ設置プレート１２３０との間に挟まれ、これはスキージーシート１２２５をプレート１２０５のそれぞれの外側面１２０７に連結する。この例示的な実施形態では、設置プレート１２３０及びスキージーシート１２２５をチャンバープレート１２０５へと連結するために複数のボルト１２３５が使用される。
【００９１】
スキージーシート１２２５の各々はスキージーオリフィス１２４０を画定する。設置プレート１２３０の各々は設置ポート１２４５を画定する。様々な実施形態では、中央開口部１２２０、スキージーオリフィス１２４０、及び設置ポート１２４５は実質的に円形とすることができ、かつ設置プレート１２３０、スキージーシート１２２５、チャンバープレート１２０５、及びタブ１２１０を通して延在するライナー通路を画定するように共通の軸に沿って整列される。
【００９２】
様々な実施形態では、また図１２ａに図示されるように、中央開口部１２２０及び設置ポート１２４５は、樹脂チャンバー１００５を通して引き出されるタンク１００より大きい直径を有することができる。さらに、様々な実施形態では、スキージーオリフィス１２４０は、樹脂チャンバー１００５を通して引き出されるタンク１００の最小直径より小さい直径を有することができる。
【００９３】
したがって、タンク１００が、スキージーシート１２２５によって画定されたスキージーオリフィス１２４０を通過するためには、スキージーオリフィス１２４０は拡大する必要がありうる。かかる拡大を提供するために、スキージーシート１２２５は弾性材料を含むことができ、いくつかの実施形態では、これはシリコーン、ラテックス、または他の好適な材料を含むことができる。様々な実施形態では、樹脂チャンバー１００５をタンク１００が通過する際、樹脂貯槽１２１５の中に配置される樹脂を実質的にその中に収容することができるように、タンク１００の変化する直径にスキージーシート１２２５が動的に適応し、かつ樹脂貯槽１２１５に対して密封を提供できるようにすることができるので、弾性材料でスキージーシート１２２５を画定することが望ましい。したがって、樹脂貯槽１２１５を通過するとき、樹脂によってタンク１００を完全に取り囲むことができ、またライナー１００タンク１００の周りのスキージーシート１２２５の動的密封は、樹脂チャンバー１００５から外への樹脂の大量の漏れを防止することができる。
【００９４】
さらに、スキージーシート１２２５は、タンク１００が樹脂チャンバー１００５を離れる際に過剰な樹脂を除去するためのスキージーとして作用することができる。例えば、図１２ａに図示されるように、タンク１００は、タンク１００の乾燥部分Ｄが第一のスキージーシート１２２５Ａを介して樹脂チャンバー１００５に入り、かつ第二のスキージーシート１２２５Ｂを介して出るように、矢印によって示される方向に動くことができる。浸す部分Ｓは樹脂チャンバー１００５の中に存在し、また湿った部分Ｗは第二のスキージーシート１２２５Ｂを介して樹脂チャンバー１００５を出る。図１２ａに示されるように、スキージーシート１２２５はタンク１００が動く方向に延在することができる。図１３ａは、スキージーシート１２２５の一方の側に樹脂１３０５を有する、スキージーシート１２２５を通過するタンク１００の断面側面図を図示する。本明細書で考察されるように、スキージーシート１２２５を通してタンク１００を送り込む力は、タンク１００の移動の軸に沿って可撓性スキージーシート１２２５に伸びを生じさせ、結果としてタンク１００に対して角度θをもたらす。この角度θは、スキージーシート１２２５の可撓性、スキージーオリフィス１２４０のサイズ、タンク１００の移動の軸に対するスキージーシート１２２５の角度、樹脂の粘度、タンク１００の送り速度、樹脂チャンバー１００５の長さなどを含む因子に基づいて変更可能である。様々な実施形態では、編組３００の所望の樹脂含浸に到達するために、これらの変数のうちのいずれかを選択するまたは動的に調節することが望ましい可能性がある。
【００９５】
タンク１００が編組３００に覆われ、かつ樹脂チャンバー１００５を通過する実施形態では、望ましいことに、第二のスキージーシート１２２５Ｂは樹脂を編組３００の中へと押し込むことができる。例えば、図１３ｂは、上記に考察されるように、角度θなどに基づいて変更可能とすることができる、スキージーシート１２２５によって作り出すことができる１つの例示的な樹脂含浸勾配を図示する。
【００９６】
樹脂チャンバー１００５の様々な実施形態は１つ以上のスキージーシート１２２５を含むが、さらなる実施形態では任意の好適な密封機構を使用することができる。例えば、図１４ａ及び図１４ｂは、１つ以上のスキージーシート１２２５の代わりにまたはこれに加えて使用することができるアイリス絞りバルブ１４０５を図示する。
【００９７】
さらに、本明細書に示される例示的な樹脂チャンバー１００５及び例示的な樹脂塗布システム１０００は、本発明の範囲及び趣旨の範囲内である好適な樹脂チャンバー及び例示的な樹脂塗布システムの多様性を制限するものと考えられるべきではない。例えば、いくつかの実施形態では、例示的な樹脂塗布システムは、ライナーが複数のチャンバーに入りかつ出ることができるように直列に位置された、樹脂または他の望ましい流体を含むことができる複数のチャンバーを含むことができる。さらなる実施形態では、同一のタンク１００が１つの樹脂チャンバー１００５を複数回通過することができる。
【００９８】
いくつかの実施形態では、樹脂塗布システムは、編組されたすぐ後に、樹脂を重複編組されたライナー１００Ｂにコーティングすることができるように、編組機械（例えば、図６、図７ａ、及び図７ｂに示されるような）と連結することができる。さらに、１つ以上の樹脂チャンバー１００５を通して、タンク１００を様々な好適なやり方で、送り込む、引き出す、強制する、引っ張る、または別の方法で動かすことができる。１つ以上のトラベラープレート１０２０を含む例示的な実施形態が図１０、図１１ａ、及び図１１ｂに示されるが、本明細書で考察されるように、さらなる実施形態では、任意の好適なシステムを使用することができる。
【００９９】
図１５は、樹脂をタンク１００に塗布する方法１５００を図示し、これは１５１０で開始し、ここでは、タンク１００が樹脂チャンバー１００５の第一の端部において樹脂チャンバー１００５に導入される。１５２０では、タンク１００は、樹脂チャンバー１００５の第二の端部において樹脂チャンバー１００５の外へ引き出される。１５３０では、樹脂の塗布が完了したかどうかの決定がなされ、完了していない場合、方法は１５２０に戻り、ここでタンク１００はさらに樹脂チャンバー１００５の第二の端部において樹脂チャンバー１００５の外へ引き出される。しかしながら、１５３０で樹脂の塗布が完了している場合は、方法１５００は１５９９で終了する。したがって、本明細書で考察されるように、様々な実施形態では、タンク１００を少なくとも１つの樹脂を保持する樹脂チャンバー１００５を通過させることによって細長いタンク１００を樹脂で処理することができる。
【０１００】
さらなる実施形態では、樹脂が編組プロセスの前に、間に、またはすぐ後にタンク１００に塗布される編組機械７００に近接して、スキージーシステムを存在させることができる。例えば、図１６は、前面１６０６と後面１６０７との間に延在するライナー通路１６１０を有する前面１６０６及び後面１６０７を持つヘッドプレート１６０５を備え、かつ管１６１５によって画定される、編組機械ヘッド１６００の実施例を図示する。ライナー通路１６１０は、前面１６０６上で、コーン１６２０、円形スキージー１６２５、及び樹脂ギャップ１６３０によって囲まれる。
【０１０１】
様々な実施形態では、編組機械ヘッド１６００はライナー上の編組３００の形成点において樹脂を導入することができる。例えば、ライナー通路１６１０を通してタンク１００を送り込むことができ、そして編組３００（図６、図７ａ、図７ｂ）をコーン１６２０の表面に対して接線方向に形成することができ、円周の樹脂ギャップ１６３０を介して樹脂を繊維６１０（図６、図７ａ、図７ｂ）の中へ付着することができる。
【０１０２】
樹脂が繊維６１０上に付着した後、本明細書で考察されるように、繊維６１０を編組３００としてタンク１００の上へと置くことができる。樹脂に対する繊維の所望の体積分率を達成するために、編組３００としてタンク１００に適用する前に、制御された量の樹脂を乾燥した繊維６１０へ導入することができる。本明細書で考察されるいくつかの実施形態（例えば、図６、図７ａ、図７ｂ）では、編組３００としてタンク１００に適用する前に、制御された量の樹脂を乾燥した繊維６１０へ導入することができる。さらなる実施形態では、円周の樹脂ギャップ１６３０を介して繊維６１０を過浸透にするために編組機械ヘッド１６００を使用することができ、次いで、繊維６１０がタンク１００に編組３００として適用される前に、円形スキージー１６２５を介して過剰の樹脂を除去することができる。例えば、円形スキージー１６２５は、繊維６１０がタンク１００に適用される前に繊維６１０から過剰な樹脂を実質的に除去する圧力を提供することができる。
【０１０３】
さらなる実施形態では、樹脂加工された繊維６１０を編組３００としてタンク１００の上へ付着した後で、スキージーシステムを編組機械７００の下流に位置することができる。例えば、図１７ａ及び図１７ｂは、樹脂加工された繊維６１０を編組としてタンク１００の上に付着した後、編組機械７００の下流に位置することができる例示的なスキージーシステム１７００を図示する。例示的なスキージーシステム１７００は、設置ブラケット１７０５と、第一のスペーサーと第二のスペーサー１７３０との間に挟まれたスキージーシート１７２５と、を備える。スキージーシート１７２５及びスペーサー１７３０は、複数のボルト１７３５を介して設置ブラケット１７０５の面に連結される。
【０１０４】
スキージーシート１７２５は、第一の直径を有するスキージーオリフィス１７４０を画定する。第一のスペーサー及び第二のスペーサー１７３０は、第二の直径を有するスペーサーオリフィス１７４５を画定する。設置ブラケット１７０５は、第三の直径を有するブラケットオリフィス１７５５を画定する。様々な実施形態では、スキージーオリフィス１７４０は、スペーサーオリフィス１７４５及びブラケットオリフィス１７５５より小さい直径を有し、またブラケットオリフィス１７５５は、スペーサーオリフィス１７４５及びスキージーオリフィス１７４０より大きい直径を有する。
【０１０５】
オリフィス１７５５、１７４５、１７４０は、スキージーシート１７２５とスペーサー１７３０とが設置ブラケット１７０５に連結されるとき、図１７ａ及び図１７ｂに図示されるように、中心軸に沿って整列するように構成することができる。図１２ａ及び図１２ｂに関して本明細書で考察されるように、スキージーシート１７２５は、シリコーン、ゴム、または同様のものを含む可撓性材料を含むことができる。設置ブラケット１７０５及びスペーサー１７３０は、金属、木材、プラスチック、または同様のものを含む剛直材料を含むことができる。
【０１０６】
本明細書で考察されるように、様々な実施形態では、編組３００をタンク１００に適用することができる。任意の好適な編組構成及び材料を使用することができるが、いくつかの実施形態では、結果として得られる編組がある一定の望ましい特性を有するように、編組構成及び材料を選ぶことができる。望ましい編組構成及び材料の選択の非限定的な考察が以下の段落に提示される。
【０１０７】
編組計算
導入
タンクの表面上のあらゆるところで、編組がある一定の動的拘束及び機械的平衡を満足することが望ましい場合がある。例えば、単一の網被覆因子（全ての層にわたって合計したもの）を有する必要があるかもしれず、曲げたときに押し潰されないように構成される必要があるかもしれず、また編組を囲むライナーの中に一定の圧力を保持する必要があるかもしれない。
【０１０８】
この解析では、真っ直ぐなセクションと曲げに注目する。これらの区域で運動学的平衡及び機械的平衡が満足される場合、これらはテーパー部でも満足されると仮定する。しかしながら、いくつかの実施形態では、選ばれた編組に適合するようにライナーのテーパーを設計し直すことが望ましい可能性がある。本明細書で考察される例示的な実装では、ライナーテーパー設計は編組に対して５４．７°のホース角度で最適化される。したがって、ホース角度が５４．７°より大きいまたは小さい角度で実装された場合、ライナーテーパー設計を修正することが望ましい場合がある。
【０１０９】
編組を選択するとき、タンクの幾何学形状を通してある一定の広域変数を一定とする、または一定になると仮定することができ、また局所的なタンク幾何学形状の関数、編組マンドレルのスピードに対する編組機械のスピードの関数、及び同様のものとして変化することができる局所変数がある可能性がある。タンク幾何学形状を広域変数の部分として含む。
【０１１０】
本明細書で考察され、かつ以下の図面で図示されるように、広域変数としては以下のものを挙げることができる。
【０１１１】
Ｍ＝編組層の数
【０１１２】
Ｎ＝層あたりのキャリアの数
【０１１３】
υ＝編組内の繊維体積分率
【０１１４】
ｙ＝糸の線形重量
【０１１５】
ρ＝糸の中の個々の繊維の密度
【０１１６】
σ＝糸の中の個々の繊維の引張強度
【０１１７】
η＝繊維強度利用率
【０１１８】
ｐ＝タンクの内側の圧力
【０１１９】
ｒl＝直径が大きいセクションでの、タンクライナーの外側半径
【０１２０】
ｒs＝直径が小さいセクションでの、タンクライナーの外側半径
【０１２１】
Ｒ＝タンクの直径が小さいセクションの曲げ半径
【０１２２】
それぞれの場所、ｉにおける局所変数は、以下の通りである。
【０１２３】
θi＝編組角度
【０１２４】
ｔi＝糸の厚さ
【０１２５】
ｗi＝糸の幅
【０１２６】
図２０は、タンク１００に載っている複数の糸２０１０を図示し、糸２０１０の仮定された断面幾何学形状を示す。様々な実施形態では、そして図２０に図示されるように、編組層２０２０は２つの積み重ねられた糸２０１０から成ることができ、各々の編組層２０２０は±θiにおける。図２０は、４組の糸２０１０を有する編組３００の実施例を図示し、これは２つの層２０２０（すなわち、Ｍ＝２）に対応する。さらに、図２０は変数ｒiを導入し、これはタンク１００の半径である。
【０１２７】
様々な実施形態では、編組角度（θi）は制御を有する唯一の局所変数である場合があり、その他の局所変数は広域変数及び編組角度（θi）に依存する。
【０１２８】
運動学的拘束モデリング
組み合わせた運動学
いくつかの実施形態では、糸アスペクト比ＡＲi＝ｗi／ｔiがある一定の閾値より下に下がるとき、押し潰しが発生する。糸はある程度までしか形状を変化することができないので、形状をさらに変化させるように強制される場合、糸は押し潰し、そして所望の構成を得ることができない。曲げでのアスペクト比は常に最低となるので、曲げの際の最小アスペクト比ＡＲminを計算する。したがって、この等式は、いくつかの実施形態により、全体として、曲げの際の押し潰しに対する閾値を設定する。
2019507850.tif 000003
式中、
2019507850.tif 000004
及び、
2019507850.tif 000005
2019507850.tif 000006
である。
【０１２９】
アスペクト比、ＡＲi＝ｗi／ｔiが高くなりすぎるとき、被覆の低減が発生する。糸はある一定の量だけしか平たくなることができず、この閾値を超えて平たくなるように強制される場合、平たくなる代わりに分離してそれらの間に間隔を開く（被覆の低減）。糸の間の間隔が多すぎることは、糸の間の樹脂に過剰な応力を与えるので望ましくない。大きい直径セクションにおいて糸２０１０は最も平たくなるので、ここでのアスペクト比をタンク全体で最大アスペクト比ＡＲmaxと等しくすることができる。そこでのアスペクト比は以下の式と等しくなる。
2019507850.tif 000007
式中、
2019507850.tif 000008
である。
【０１３０】
機械的平衡
応力
様々な実施形態では、タンク１００の各部の応力を決定またはモデリングすることが望ましい可能性がある。タンク１００のいくつかの実施形態は異方性材料を含むので、１つのアプローチは、先ず膜張力（単位長さあたりの力）の計算とすることができる。等方性材料を有する実施形態については、膜張力をその厚さを通して統合された材料内の応力と等しくすることができる。膜張力を２つの構成要素（フープ方向のγH,1、及び軸方向のγA,1）へと分離することができる。より大きい直径セクションでは、真っ直ぐな円筒に対して以下の等式を有することができる。
2019507850.tif 000009
【０１３１】
ここで、ｔ1＜＜Ｒを仮定した。これは、様々な実施形態では、より大きい直径セクションに対しては妥当な仮定である。テーパーが適切に設計されている場合、大きい直径セクション上の膜張力が幾何学形状全体の最大となり、そのため必要とされる繊維重量は、幾何学形状のこの部分の膜張力のみを考慮して計算することができる。
【０１３２】
編組力学‐樹脂無し
タンク１００上に樹脂を使用しない実施形態では、タンク１００が圧力下にあるとき、糸１７１０は負荷の実質的に全てを支えなくてはならない。円筒状の圧力容器用の繊維内の張力は、γH,IまたはγA,iの関数として個々の糸での張力Ｔiを得るために、以下のように導出することができる。
2019507850.tif 000010
【０１３３】
これらの張力が相互に等しいと設定すると、いくつかの実施形態による、理想的な局所繊維角度を以下のように得ることができることがわかる。
2019507850.tif 000011
【０１３４】
一実施形態では、真っ直ぐな直径が大きいセクションでは、θ1＝５４．７°であるが、一方で湾曲したセクションでは、理想的な局所角度は、Ｒ／ｒsの関数となる可能性がある。これらの例示的な角度を図２２ａ及び図２２ｂにプロットする。角度（２２）を（２０）または（２１）の中へと代入し、整理すると、以下のようになる。
2019507850.tif 000012
【０１３５】
次いで、編組の中の応力によってこの張力に対抗することができる。１つの例示的な近似として、糸を作っている繊維の引張強度σに関して、タンクが破裂するときの糸の張力を、Ｔ＝σｔiｗiｖと書くことができる。しかしながら、繊維の縮れ及び他の因子は、糸が破損する前に耐えることができる最大張力を減少することができる。したがって、強度利用率因子ηを導入し、以下のように書き換える。
2019507850.tif 000013
【０１３６】
これは、非局所変数に関して以下のように書くこともできる。
2019507850.tif 000014
【０１３７】
膜張力はより大きい直径セクション、ｉ＝１において最大となる可能性があるので、いくつかの実施形態では、編組は、より小さいセクションでの力学に関して心配すること無く、そのセクションにおいて圧力を抑えるように設計するべきである。いくつかの実施形態で、より小さいセクションで結果として得られる編組変形が問題となる場合、対処することができる。ｉ＝１のセクションにおける糸の中の張力は、等式（２）、（１４）、（１５）、（２０）、及び（２３）を組み合わせて以下のように計算することができる。
2019507850.tif 000015
【０１３８】
（２５）と（２６）とが等しいとすると、よりおおきいセクションでの圧力を抑えるために必要とされる糸の線形重量を計算することができる。
2019507850.tif 000016
以下のように、以前の実験のデータから計算することができる。
2019507850.tif 000017
【０１３９】
組み合わせた運動学及び力学
上記で考察されるように、いくつかの実施形態によって使用されるべきキャリアの数を決定するために、等式（２７）で計算された必要とされる糸の線形重量を使用することができ、かつ運動学的結果と組み合わせることができる。（２７）を（１２）に代入し、併せてホース角度θl＝ａｒｃｔａｎ（√２）、を用いると、直径が大きいセクションの機械的特性に関するアスペクト比ＡＲmaxが得られる。
2019507850.tif 000018
あるいは、
2019507850.tif 000019
となり、式中パラメータβは、以下によって画定される。
2019507850.tif 000020
【０１４０】
所望の破裂圧力及び繊維の材料特性によってβを決定づけることができ、またこれは材料の強度と容器の所望の強度との比率とすることができる。編組材料、及び同様のものの選択を通してこのパラメータに影響を与えることができる。
【０１４１】
ＡＲminに対する類似の等式を得るために（２７）を（１１）へと代入し、これは曲げの際に編組が押し潰されるかどうかを決定づけることができる。
2019507850.tif 000021
【０１４２】
いくつかの実施形態では、ｆ（）内でＲをｒlで置き換えることによってこの式を単純化することができる。例えば、マンドレルが直接的に触るようにライナー１００Ａが相互に対して載っている実施形態では、この置き換えが望ましい可能性がある。いくつかの実施形態では、２つの円筒の間には繊維層及び／またはいくらかの間隔がある可能性があり、Ｒ＞ｒlなので、押し潰し計算でＲ＝ｒlと設定することは近似の一実施例である。この代入を行うと、以下のようになる。
2019507850.tif 000022
【０１４３】
式中、関数ｇ（）は以下のように定義される。
2019507850.tif 000023
【０１４４】
（２９）と（３０）とを組み合わせると、１つの等式が得られ、これはＮ／Ｍの比率が押し潰し（ＡＲminを通して）及び被覆（ＡＲmaxを通して）の両方にどのように影響するかを示すことができる。
2019507850.tif 000024
【０１４５】
関数ｇ（θs，ｒl／ｒs）は、ｒl／ｒsの様々な値に対して図２１にプロットされる。等式（３１）を並べ直すと、様々な実施形態では、ｇ（）がＡＲmin／ＡＲmaxの比率を設定することを示す。
2019507850.tif 000025
【０１４６】
そのため、ｇ（）の値がより高いほど糸はより少ししか変形できない。これは本明細書でより詳細に考察される。
【０１４７】
様々な実施形態では、ｇ（）の一態様は、ｇ（）のピーク値がｒl／ｒsの非単調関数であることである。ｇ（）のピーク値はｒl／ｒs、＝２または３に対してよりも、ｒl／ｒs、＝２．２５に対しては、より大きくすることができる。したがって、様々な実施形態に対して、ｒl／ｒsの最適な値があり、本明細書により詳細に考察されるように、これがｒl／ｒs＝２．１８であることを数値的に計算することができる。これが、上記の実施例で考察される波形にされたライナーに対して選ばれた値である２．２５に近いことに留意されたい。
【０１４８】
ここで、必要とされる糸重量も等式（２７）からβに関して、以下のように式にすることができる。
2019507850.tif 000026
【０１４９】
タンクの幾何学形状
様々な実施形態では、ｒl／ｒsの最適な比率を決定することは、より小さい直径へのテーパーの目的を試すために指示的である。本明細書で考察されるように、いくつかの実施形態では、糸は曲げの内側及び外側上でより低いアスペクト比に適応する傾向を有する可能性がある。
【０１５０】
アスペクト比の変化の程度は、管半径に対する曲げ半径の比率Ｒ／ｒsの関数とすることができ、そのため、いくつかの実施形態では、隣接する大きい管を互いに近くに並べられるようにするために、曲げ半径は大きい管の半径ｒlにほぼ固定される可能性があるので、小さい管の半径、ｒsを減少することによってこの影響を軽減することができる。しかしながら、管半径がｒlからｒsへと減少するときには糸も圧縮される場合があるので、いくつかの実施形態ではこの比率の変化は急激ではないことが望ましい場合がある。よって、いくつかの実施形態では、２つの競合する効果の間にバランスがある可能性があり、ｒsがより小さいと曲げをより容易にすることができ、一方でｒsがより大きいと直径の変化の間の圧縮をより小さくすることができる。これらの二律背反は、いくつかの実施形態では、糸のアスペクト比の最も少ない急激な変化が結果として得られることになる、最適な比率ｒl／ｒsがある可能性があることを示唆する。
【０１５１】
様々な実施形態では、ｒl／ｒsの最適な比率は、糸のアスペクト比の変化が最も小さいときに生じる可能性がある。これは、大きい直径セクションで望ましい被覆を有する一方で、糸が押し潰しを防止できるようにする。したがって、一実施例では、アスペクト比の比率（ＡＲmin／ＡＲmax）は、等式（１１）を（１２）で割り、かつホース角度θl＝５４：７を代入して、計算することができる。
2019507850.tif 000027
【０１５２】
様々な実施形態では、ｆ（）内でＲをｒlで置き換えることによってこの式を単純化することができる。いくつかの実施形態によると、ライナー１００Ａが直接的に触るようにタンクが互いに対して載っている場合、この置き換えが有効であることになる。繊維層がある可能性があり、かつ２つの円筒の間にいくらかの間隔がある可能性があり、しかしながらＲ＞ｒlなので、押し潰しの計算でＲ＝ｒlと設定することは、いくつかの実施形態では、手堅い近似である。この代入を行い、ｇ（ｒs／ｒl、θs）＝ＡＲmin／ＡＲmaxと定義すると、以下が得られる。
2019507850.tif 000028
【０１５３】
関数ｇ（θs，ｒl／ｒs）は、ｒl／ｒsの様々な値に対して図２１にプロットされる。ｒl／ｒsの各々の値に対する曲線は、まさにｆ（θs，ｒl／ｒs）のようなピークを有し、これは、いくつかの実施形態では、ｒl／ｒsの所与の値について、押し潰しに対して最も良好に抵抗する編組角度θsがある可能性があることを意味する。さらに、ｇ（）のｒl／ｒs＝２．２５に対するピーク値は、ｒl／ｒs＝２または３に対するピーク値より大きいので、ｇ（）に対するピーク値自体はｒl／ｒsの関数としては非単調である。したがって、いくつかの実施形態では、押し潰しに最もよく抵抗するｒl／ｒsの最適な値がある可能性がある。この比率は直径が小さいセクションに対して選ばれた編組角度に依存し、また本明細書で考察される。
【０１５４】
したがって、様々な実施形態では、最適なｒl／ｒsの比率は純粋に幾何学的な検討事項とすることができ、及び編組自体の詳細、または破裂圧力にさえも依存しない場合がある。したがって、様々な実施形態では、編組の選択肢を制限すること無く最適な直径低減を選択することができる。
【０１５５】
より小さい直径セクション上の最適な編組角度
層の最小数（Ｍ）
様々な実施形態では、層の最小数Ｍを有する編組構成を有することが望ましい可能性がある。編組層の最小数Ｍを使用するためには、いくつかの実施形態では、タンク１００の小さいセクションを、所与のＲ／ｒs値に対するｇ（）のピークに対応する角度で編組することができる（この点は等式（３２）を通してＡＲmin／ＡＲmaxの最大比率に対応することができるので）。換言すれば、この編組角度は、小さいセクションで押し潰しに対して抵抗する一方で、大きいセクションに最良の被覆を与えることができる。
【０１５６】
2019507850.tif 000029
【０１５７】
角度θsがＲ／ｒsの関数として図２４ａにプロットされ、これはｆ（）を最大化する、または同等にｇ（）を最大化するための例示的な角度θsをＲ／ｒsの関数として図示する。
【０１５８】
ｆ（θs，Ｒ／ｒs）のピーク値をθsまたはＲ／ｒsの関数として等式（１１）へと代入すると以下のようにすることができる。
2019507850.tif 000030
【０１５９】
2019507850.tif 000031
【０１６０】
2019507850.tif 000032
【０１６１】
2019507850.tif 000033
【０１６２】
2019507850.tif 000034
【０１６３】
したがって、ｒ1／ｒs及びβの選択された値に対して、より低い編組角度は結果としてより薄い複合材料をもたらすことができる。しかしながら、いくつかの実施形態では、単純に曲げの外側の縁の周りに巻くだけの十分な糸の長さがない以前に、ｒ1／ｒsの任意の値に対して、可能な編組角度に対する下方の境界がある可能性がある。その限界は等式（７）によって与えることができ、これはｆ（）及びｇ（）がゼロに等しくなる点を表す。したがって、適用可能な最小値である０を選んだ場合、可能な最小厚さを与えることになるが、無限数の層を用いると、ｇ（）＝０なので、正味のフルの被覆を達成する。
【０１６４】
2019507850.tif 000035
【０１６５】
2019507850.tif 000036
【０１６６】
2019507850.tif 000037
【０１６７】
編組の縮れ及び繊維利用率
いくつかの実施形態では、編組３００の繊維２０１０（図２０を参照のこと）は波状とすることができる。様々な実施形態では、編組３００内で過度に波状の繊維２０１０は望ましくない。例えば、同一の面積を覆うために必要以上の繊維２０１０が使用され、これは編組の重量を不当に増加するため、過度に波状の繊維２０１０は望ましくない可能性がある。さらに、繊維の力のベクトルが平面外を向いているので、過度の波状繊維２０１０は望ましくない可能性がある。これは、繊維が引っ張られるべき方向とは別の方向により強く引っ張られている場合があり、繊維利用率（η）を減少している場合があることを意味する。したがって、様々な実施形態では、繊維の波状の度合いを最低限に抑えることが望ましい可能性がある。
【０１６８】
一実施形態では、関数ｔi／ｗi＝１／ＡＲiによって繊維の波状の度合いを決定することができる。様々な実施形態では、かかる波状の度合いは、ｉ＝１の直径が大きいセクションではより大きい影響を有する可能性がある。こうした場合には、波状の度合いは以下のように画定することができる。
2019507850.tif 000038
【０１６９】
直径が一定のライナー
いくつかの実施形態では、図１ａ〜図１ｅに示されるようにタンク１００は変更可能な直径を有することができる。しかしながら、さらなる実施形態では、タンク１００は一定の直径を備えることができる。全体を通して半径ｒs＝ｒlである、一定の直径のタンク１００を編組することを含む実施形態では、編組構成を選ぶうえでの留意事項が異なる。例えば、いくつかの実施形態では、１つの留意事項は、曲げの外側での編組アスペクト比が場合によっては真っ直ぐなセクションより高くなることである可能性がある。これは曲げの外側での編組被覆の低下を生じる場合がある。
【０１７０】
いくつかの実施形態では、真っ直ぐなセクションが適正に被せられていることを確認するために、θl＝５４．７°を選ぶことが望ましい可能性がある。様々な事例での最小アスペクト比は曲げの内側におけるものである可能性があり、この場所では押し潰しが問題になる可能性がある。一方で最大アスペクト比は、真っ直ぐなセクションにおけるものである可能性があり、これは曲げの外側におけるものである可能性がある。したがって、いくつかの実施形態では、以下のようになる。
2019507850.tif 000039
【０１７１】
可能な最大直径
いくつかの実施形態では、全体的な複雑さを低減するため、及び加工コストを低減するために、可能な限り最大の直径のライナーセクションを作製することが望ましい。したがって、以下では、可能な最大のｒlを決定するために、上記で考察される例示的な導出された編組等式を使用する。小さい直径での条件はＡＲmax、ｒl／ｒs、及びθsを適正に選ぶことによって満足することができるので、この非限定的な実施例では、大きい直径での運動学的及び機械的な等式を満足することに重点を置く。したがって、解くことができる２つの等式は以下の通りである。
2019507850.tif 000040
【０１７２】
これらの等式を組み合わせて以前に導出されたＮについての実施例の関係を得ることができる。
2019507850.tif 000041
【０１７３】
ならびにｒlについての新しい関係は以下のようになる。
2019507850.tif 000042
【０１７４】
この例示的な実施形態では、ｒlを、キャリアの数Ｎではなく、層２０２０の数Ｍに関して式にした。いくつかの実施形態では、層２０２０の数を増加すると繊維利用率を減少する可能性があるので、層２０２０の数はより制限的な基準である可能性がある。
【０１７５】
ｒlの許容値に対するいくつかの数値を得るために、他のパラメータに対する値を選ぶことができる。１つの非限定的な実施例では、σ＝７００ｋｓｉ、ｐ＝９ｋｓｉ、η＝０．７５、ｖ＝０．５５、及びｐ＝１．８ｇ／ｃｃと設定することができる。様々な実施形態では、より重量が大きい繊維が使用される場合、繊維利用率が下がる可能性があるので、シングルエンドの１２ｋ繊維に対しては、ｙ＝８００ｇ／ｋｍと設定することができる。ＡＲmaxは、ＡＲmin、＝１．５及びｇ（）＝０．０８６３（本明細書で考察されるように、θs＝５４．７°に対する１つの例示的な最適値）に基づくことができ、ＡＲmax＝１．５／０．０８６３＝１７．４が得られる。これらの値を使用して、様々な層の数Ｍに対する許容される最大ｒl、及びｒlのその値を達成するために必要とされるＮの値を計算することができる。これらの値は、以下の表に示される。
2019507850.tif 000043
【０１７６】
上記の表では、シングルエンド１２ｋ繊維を想定した、様々な例示的な層の数に対する最大直径２ｒlが示される。いくつかの実施形態による、必要とされるキャリアの数Ｎも示されるが、これは４の倍数に丸められている場合がある。
【０１７７】
上記で考察される実施例では、キャリアの数は従来の編組機械の最大許容数に近くなり、これは一般的にＮ＝１４４である。このキャリアの数は５．８インチの直径に対応するが、Ｍ＝７の層を必要とすることになる。しかしながら、この多数の層での繊維利用率のレベルは、数多くの実施形態では許容できないほど低いことになる。
【０１７８】
非軸対称編組
重複編組されたライナー１００Ｂの曲げの間、編組角度は曲げの内側ではより大きくなり、また曲げの外側ではより小さくなる。これは、結果として２つの望ましくない影響をもたらす可能性がある。第一に、曲げプロセスの間に編組が潰れる可能性があり、達成可能な曲げ角度を制限し、またこれによって単一の編組層に入れることができる繊維の量を制限する。第二に、ライナーの周囲の周りの角度は機械的な平衡のための理想的な局所角度から著しく逸脱する可能性がある。樹脂コーティングされた編組３００に対しては、本明細書でより詳細に考察されるように、これは結果として著しい樹脂応力、繊維内のより高い応力、及び曲げ伸ばしモーメントをもたらす可能性がある。
【０１７９】
しかしながら、いくつかの実施形態では、これらの影響を軽減するために直径が小さいセクションは非軸対称編組で編組することができる。いくつかの実施形態によると、所望の編組パターンは、曲げの前に、曲げの内側により小さい角度を、また曲げの外側により大きい角度を有することができる。曲げの後、両方の区域は理想的な角度に達することになり、また以前に述べた問題を生じる場合がある極端な角度からはさらに離れることになる。
【０１８０】
様々な好適なやり方で非軸対称編組を作り出すことができる。例えば、一実施形態では、非円形形成リングを使用して編組機械を動作することができ、そして結果として得られる編組３００は角度の非軸対称的な分布を有することになる。一つの具体的な例示的な実装では、楕円形の形成リングが円筒状のマンドレルと組み合わされて試験される。この研究の結果に基づいて、形成リングと編組機械のマンドレルとの間の関係を操作することによって、所望の角度のパターンを作り出すことができることが判定される。例えば、マンドレルは、従来の円形の形成リングに対して横方向に平行移動し、これは結果として所望のパターンを作り出す角度の分布をもたらすことができる。一実施形態は、その形状を調節するための複数のアクチュエータを有する可撓性形成リングを備える。これは編組角度の円周上の分布にわたるより大きい程度の制御を可能にすることができる。
【０１８１】
「Ω型曲げ」
図２３に移ると、いくつかの実施形態では、小さい管の半径ｒsに対する曲げ半径のＲの比率がより大きい場合、繊維２０１０は曲げの内側及び外側でより少ししか圧縮されず、そして押し潰しの問題がより少なくなる可能性がある。これは、より多くの繊維を許容するので、大きい直径セクションでより大きい被覆ができるようになる。より大きい曲げ半径を許容するために、曲げは、図３ａに図示される例示的な幾何学形状及び同様のものとは対照的に、図２３に示されるような幾何学形状または同様のものを代わりに適応することができる。一実施形態では、波形にされたセクションの長さは、図１に示される波形にされたセクションより長く、これは、図２３に図示されるように、管が湾曲して戻る前に外側に曲げることができるようにする。
【０１８２】
いくつかの実施形態では、タンク１００のより小さいコネクター部分１１０は外向きに曲がるので、その表面は大きい直径の管状部分１３０の外側エッジと同一平面上にある。これは、より大きい直径管状部分１３０の面と平行で、かつより小さい直径コネクター部分１１０の曲げの先端と一致する軸Ｘ1及びＸ2によって図示される。したがって、かかる実施形態では、曲げの増加は大きい直径セクションをどれぐらい近づけて詰めることができるかに影響しない場合がある。この条件が満足される場合、曲げ半径は、以前の例示的な関係、Ｒ＝ｒlに反して、以下のように計算することができる。
2019507850.tif 000044
【０１８３】
これはＲ＝ｒlの以前の例示的な関係に反する。
【０１８４】
この関係を前提とすると、ＡＲmax／ＡＲminに対する代替的な関係を得ることができる。例えば、以前の（１１）のように、ただし（４１）を代入して、（２７）を組み合わせると、以下が得られる。
2019507850.tif 000045
2019507850.tif 000046
【０１８５】
関数ｈ（θs，ｒ1／ｒs）は、ｒ1／ｒsの様々な値に対して図２４ａにプロットされる。図２４ｂでは、θs＝５４．７°に対するｒ1／ｒsの関数としてのｈ（θs，ｒ1／ｒs）の値を図示する。（１．６４，０．１５７）におけるピーク値は点で示される。ｈ（５４．７°，ｒ1／ｒs）の値は、図２１でのｇ（５４．７°，ｒ1／ｒs）の例示的な値よりはるかに大きいことに留意されたい。これは、ｈ（５４．７°，ｒ1／ｒs）＝ＡＲmax／ＡＲminなので、ＡＲminは押し潰しの留意事項によって設定することができ、ＡＲmaxはより小さくなる可能性があり、したがってより大きい直径セクションでの被覆をより大きくすることができることを意味する。さらに、この実施例では、ｈ（θs，ｒ1／ｒs）の最大値は、ｒ1／ｒs＝１．６４において生じ、これは本明細書で考察される他の例示的な曲げに対する最適なものより小さい比率である。いくつかの実施形態では、この比率がより小さい値であるほど、波形機械で成形することをより容易にできるので、様々な実施形態では、より幅広い曲げを作製することは、編組とライナーとの両方の役に立つ可能性がある。
【０１８６】
曲げの幾何学形状
所望の曲げの幾何学形状に到達するために、可撓性セクションはある一定の長さである必要があり、また波形はある一定の適正な硬さを有する必要がある。これらの２つのパラメータが所望の範囲内でない場合、曲げは所望の形状を形成しない。例えば、可撓性セクションが短すぎる場合、単純にタンク１００を曲げることができない。別の実施例で、可撓性セクションが長すぎる場合、曲げは長すぎるか、または幅広すぎるかのどちらかになり、これによって所望されうるより大きい体積を占める。
【０１８７】
様々な実施形態では、全ての区分が同一の半径Ｒで曲げられた場合、曲げは最小の長さと幅とを有することができる。この構成は図２５ａ及び図２５ｂに図示される。より具体的には、図２５ａは、同一の曲率を有する構成要素を備える例示的な曲げを図示する。図２５ｂは、いくつかの実施形態による「Ω型曲げ」を完成させるために必要な波形にされたセクションの長さを図示する。
【０１８８】
いくつかの実施形態では、編組の押し潰しを通して、及び／または管をある一定の量しか曲げることができないように波形を設計することによってのいずれかで最小曲げ半径が設定される可能性がある。いくつかの実施形態では、所与のライナーの幾何学形状に対して編組を選ぶうえでより柔軟性があるので、管をある一定の量しか曲げることができないように波形を設計することが望ましい可能性がある。さらに、最小曲げ半径が大きい場合、波形は浅くなる可能性がある。波形プロセスの間のより大きい押出成形ノズルが許容されるので、これは利点を提供する可能性がある。タンクの可撓性セクションの長さによって最大曲げ半径を設定することができる。長さが最小曲げ半径に到達するために必要とされる長さに適合する場合、形状を図２５ａに示されるものに設定することができる。
【０１８９】
「Ω型曲げ」の合計長さＬOは、図２５ａに示される角度φの関数として書くことができ、ここで角度φは以下のようにラジアンにて表される。
2019507850.tif 000047
【０１９０】
２つの端部の間の距離が２ｒ1になるように強制する場合、角度φは以下のように表すことができる。
2019507850.tif 000048
【０１９１】
これらの２つの以前の等式を曲げ半径のための（４１）と組み合わせると、２つの管の半径のみの関数として、波形にされたセクションの長さに対する式に到達する。
2019507850.tif 000049
【０１９２】
体積効率
いくつかの実施形態では、「Ω型曲げ」を実施すると、全体としてタンクの体積効率が減少する可能性がある。例えば、基準として、Ω型曲げの体積効率を、本明細書に記述され、かつ図３ａに図示されるＵ字曲げの体積効率と比較することができる。Ｕ字曲げの一実施形態の体積は、ＶU＝π2ｒlｒ2sUとして画定することができ、ここでｒsUはＵ字曲げの小さい半径である。この体積を、同じ長さを占めることになる２つの大きい直径の円筒の体積によって正規化することができる。長さｈUは、ｒl＋ｒsUである。したがって、様々な実施形態では、正規化された体積は以下の通りとすることができる。
2019507850.tif 000050
【０１９３】
上記の実施例で考察されるように、いくつかの実施形態では、両方のセクションが５４．７°にて編組される場合、Ｕ字曲げに対して、ｒl／ｒsU＝１．９２の比率を有することが望ましい可能性がある。この例示的な比率を基準として使用し、そしてこの例示的なΩ型曲げ比率ＶU／２π2ｒ21hU＝０．２８に対して計算する。
【０１９４】
Ω型曲げの体積ＶOは、ＶO＝πｒ2sＬoとすることができる。しかしながら、Ω型曲げの長さｈoは、Ｕ字曲げの長さｈuより長くなる可能性があるので、体積効率を比較するときにこれを考慮に入れることができる。１つの例示的な比較は以下の通りである。
2019507850.tif 000051
【０１９５】
この等式（４６）は図２６にプロットされ、これはΩ型曲げの使用の相対的な体積の変化を図示する。水平の線は０．２８であり、ｒl／ｒsU＝１．９２の例示的な比率でのＵ字曲げの体積を示す。
【０１９６】
この実施例では、Ω型曲げの正規化した体積は、Ｕ字曲げのｒl／ｒs＝１．２４における体積と等しい。様々な実施形態では、これより低い比率に対しては、Ω型曲げはより大きい体積を有する。
【０１９７】
さらなる実施形態では、これより大きい比率に対しては、Ｕ字曲げがより大きい体積を有することができる。しかしながら、この実施例の解析はテーパーの体積を無視しており、これもｒl／ｒsの関数として変化する。例示的なモデリングでは、テーパーを含む２つの曲げの体積はＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓで測定され、また交差点がｒl／ｒs＝１．３５にあることを見出すことができた。
【０１９８】
いくつかの実施形態による、Ω型曲げ上で最適化される編組に対して、比率はｒl／ｒs＝１．６４とするべきである。しかしながら、かかる実施形態では、体積を損失する量を最低限に抑えるために、比率をより低くするべきである。さらに、いくつかの実施形態では、ライナーの製造のためにはより低い比率がより良好である可能性がある。図２４ａ及び図２４ｂに図示されるように、様々な実施形態では、ｈ（θs，ｒl／ｒs）のピークは比較的平らなので、編組に著しい影響を与えること無く比率を調節する余地がある。例えば、いくつかの実施形態では、おおよそ１．５と１．８との間の比率を使用することができる。さらなる実施形態では、いくつかの実施形態では、おおよそ１．２と２．１との間の比率を使用することができる。
【０１９９】
１つの好ましい実装では、ｒl／ｒs＝１．５を選ぶことが編組、ライナー、及びタンク体積のために有利である。例示的な計算によると、ｒl＝２．６２５インチに対して、この比率は曲げ１つあたり約８０ｍＬの内部体積を失い、これは直径が大きいタンクの約１／２インチの長さと等価である。各々の直径が大きいセクションの両方の側には曲げがあるので、合計損失は直径が大きいタンクの約１インチの長さになる。
【０２００】
編組構成を選ぶための方法
様々な実施形態により、上記に考察される基準のうちの１つ以上を含む様々な基準に基づいて編組構成を選ぶことができる。例えば、所与のライナー幾何学形状、編組材料、破裂圧力、及び／または同様のものに対して最適な編組を選択することが望ましい可能性がある。以下は上記で導出された例示的な等式に基づくことができる図２７に図示される１つの例示的な選択方法２７００を図示する。
【０２０１】
図２７に移ると、工程２７０５は、タンク１００の最大直径及びタンク１００の最小直径のサイズに基づいてサイズ比を計算する。例えば、一実施形態では、ｒl／ｒsの値を計算することができ、式中、ｒl＝直径が大きいセクションのタンク１００の外側半径、ｒs＝直径が小さいセクションのタンク１００の外側半径である（例えば、図１６及び図２３を参照のこと）。
【０２０２】
２つの例示的なライナーオプション、すなわちセクション化された部分及び波形にされた部分に対するｒl／ｒsの値が以下の表に示される。しかしながら、これら２つの実施例は、本発明の範囲及び趣旨の範囲内にある数多くのライナー構成のうちの単に２つの実施例に過ぎず、またこれら２つの実施例は限定と解釈されるべきではない。
2019507850.tif 000052
【０２０３】
工程２７１０は、編組材料の強度及び重複編組されるライナー１００Ｂの所望の強度に基づいて強度比を計算するものである。様々な実施形態では、選択された編組材料の特徴に基づいてかかる比率を計算することができる。例えば、一実施形態では、βの値を計算することができ、ここでパラメータβは以下によって定義することができる。
2019507850.tif 000053
【０２０４】
υ＝編組内の繊維体積分率
【０２０５】
η＝繊維強度利用率
【０２０６】
σ＝糸の中の個々の繊維の引張強度
【０２０７】
ｐ＝タンクの所望の破裂圧力
【０２０８】
２つの実施例材料オプション（炭素及びＫｅｖｌａｒ）に対するβの値が以下の表に示される。より具体的には、下記の表は材料特性及びβの計算された値を図示する。この実施例では、η＝０．６３の値は、上記で考察される単層炭素破裂試験に由来し、またｖ＝０．５５は編組内の目標繊維体積分率である。
【０２０９】
しかしながら、他の実施形態（例えば、スペクトラ（Ｓｐｅｃｔｒａ）、または同様のもの）では、他の好適な材料を使用することができ、また編組材料の強度及び重複編組されるライナー１００の所望の強度に基づくβまたは他の比率を、実験的に、観察に基づいて、または所与の材料の報告された特性に基づいて計算することができる。
2019507850.tif 000054
【０２１０】
工程２７１５は、決定されたサイズ比（すなわち、タンク１００の最大直径及びタンク１００の最小直径のサイズの決定された比率）に基づいてタンク１００の最小直径部分での最適な編組角度を決定するものである。例えば、一実施形態では、ｒl／ｒsの計算された値に基づいて、薄いセクションでの最適な編組角度θｓを、以下によって定義されるように、決定することができる。
2019507850.tif 000055
【０２１１】
工程２７２０は、押し潰しの無い曲げでの最小アスペクト比と押し潰しの無い曲げでの最大アスペクト比との比率を画定する押し潰し値を計算するものであり、比率は、タンク１００の最大直径とタンク１００の最小直径とのサイズの比率に基づき、かつタンク１００の最小直径部分での最適な編組角度に対する決定された値に基づく。例えば、一実施形態では、ライナー及びθsの選ばれた値に対するｒl／ｒsの値を使用してｇ（θs，ｒl／ｒs）の値を計算することができる。上記に考察されるように、様々な実施形態では、ｇ（θs，ｒl／ｒs）は以下のように定義することができる。
2019507850.tif 000056
2019507850.tif 000057
【０２１２】
工程２７２５は、編組を押し潰しから防止する、押し潰しの無い曲げでの最小アスペクト比（ＡＲmin）の目標値を特定するものである。例えば、上記の実施例１では、編組がＡＲmin＝１．４１において押し潰されることが実験的に判定される。編組を押し潰しから防止することになるＡＲminに対する目標値は、選択されたライナーの外側に選択された編組を作り出すことを含む任意の好適なやり方で決定される可能性がある。曲げの前に、編組の繊維の角度を測定する。編組されたライナーを可能な限り最もきつい曲げ半径で曲げ、この曲げ半径を測定する。編組上の押し潰された場所を特定し、上記の等式（９）を使用してこの押し潰された場所におけるアスペクト比を見積もる。
【０２１３】
工程２７３０は、押し潰しの無い曲げでの最小アスペクト比の特定された目標値に基づいて押し潰しの無い曲げでの最大アスペクト比に対する値を決定するものである。例えば、一実施形態では、ＡＲmax＝ＡＲmin／ｇ（）を通して等式（３２）（以下に再現される）を使用して、押し潰しの無い曲げでの最大アスペクト比（ＡＲmax）を計算することができる。
2019507850.tif 000058
【０２１４】
工程２７３５は、タンク１００上に完全な編組被覆を得るために必要な編組層の数を決定するものである。例えば、ＡＲmaxの計算された値が、完全な被覆の欠乏を示す上限より大きい場合、完全な被覆を確保するために全体でいくつ（Ｍ）の層が必要であることになるのかを決定することができる。例えば、いくつかの実施形態では、ＡＲmaxの達成可能な最大値は１０とすることができる。したがって、ＡＲmaxの計算された値が１１である場合、タンク１００に編組が適用されるときに完全な被覆を確保するためには２つの層が必要になる場合がある。さらなる実施形態では、完全な被覆のために必要な層の数を決定することは、試験編組を作り出すことを含む、様々な好適なやり方で行うことができる。
【０２１５】
工程２７４０は、決定された強度比、押し潰し値、層の数、及び押し潰しの無い曲げでの最小アスペクト比に基づいて編組キャリアの数を決定するものである。強度比β、押し潰し値ｇ（）、層の数Ｍ、及び押し潰しの無い曲げでの最小アスペクト比の目標値ＡＲminを用いて、キャリアの数Ｎの理想的な値を選択するために（３１）（以下に再現される）を使用することができる。
2019507850.tif 000059
【０２１６】
しかしながら、いくつかの実施形態では、利用可能な編組機械はキャリアの特定された理想的な数に順応することができない場合がある。理想的な値が利用可能でない場合、様々な実施形態では、キャリアの数が多いと結果として押し潰しが生じる可能性が高いので、キャリアの数Ｎが特定された理想的な値より少ない編組機械を選ぶことが望ましい可能性がある。キャリアの数が決定された理想的な値から修正された場合、新しいＡＲminはまだ押し潰しを避け、かつＡＲmaxは層の数Ｍを用いて完全な被覆を与えるかどうかを判定することが望ましい可能性がある。
【０２１７】
工程２７４５は、強度比、キャリアの選択された数、及び層の選択された数に基づいて糸重量を決定するものである。例えば、様々な実施形態では、βの計算された値及びＮ及びＭの選ばれた値に基づいて、所望の糸重量ｇを選択するために等式（３３）（以下に再現される）を使用することができる。
【０２１８】
しかしながら、様々な実施形態では、所望の糸重量は、利用可能でない場合がある。所望の糸重量が存在しない、またはそうでなければ入手可能でない場合、いくつかの実施形態では、より低い糸重量は押し潰しのより低い可能性をもたらす可能性があるので、決定された目標値より大きい糸重量を選択することが望ましい可能性がある。糸重量が計算された理想的な糸重量から修正された場合、この新しい値Ｎを等式（３３）へと当てはめ、そしてＡＲmin及びＡＲmaxを再計算して、これらのアスペクト比の新しい値がまだ共用可能なパラメータ範囲内の編組を画定するかどうかを判断することが望ましい可能性がある。
2019507850.tif 000060
【０２１９】
編組構成を選ぶための代替的な方法
代替的な実施形態では、ライナー幾何学形状及び繊維／編組材料を選択した後、編組幾何学形状を特定するために選ぶことができる３つのパラメータがある。すなわち、層の数Ｍ、キャリアの数Ｎ、及び糸の線形重量ｙである。これらの３つのパラメータは、タンク性能の３つの評価基準、すなわち、破裂圧力ｐ、繊維利用率η、及び曲げの際の最小アスペクト比ＡＲmin（次いで、真っ直ぐなセクションでの最大アスペクト比ＡＲmaxを、ｇ（ｒl／ｒs，θs）を通してＡＲminと関係付けることができる）を決定することができる。
2019507850.tif 000061
【０２２０】
様々な実施形態では、繊維利用率ηは、破裂圧力ｐにも影響する可能性がある。いくつかの実装では、破裂試験は、軽い重量の糸がより良好な繊維利用率を与え、また１２，０００フィラメントの糸（ｙ＝８００ｇ／ｋｍを有する）が高い繊維利用率のための軽い重量で、しかしそれでも最低限の層を用いて編組に高い破裂圧力を達成するための十分な重量を与える、望ましいバランスを提供できることを示した。したがって、様々な実施形態では、糸の線形重量ｙは、繊維利用率ηに対する値を設定することができる。
【０２２１】
次いで、所望の閾値より高い破裂圧力ｐ、及び押し潰しに対する閾値より高いが、ＡＲmax＝ＡＲmin／ｇ（ｒl／ｒs，θs）の過度に高い値を通して大きいセクションで低い被覆を生じるほど高すぎない最小アスペクト比ＡＲminを達成するためにキャリアの数Ｎ及び層の数Ｍを選ぶことができる。様々な実施形態では、以前に導出した等式を通してこれら２つの基準を満足するようにキャリアの数Ｎ、及び層の数Ｍを一緒に選ぶことができる。
2019507850.tif 000062
【０２２２】
いくつかの実施形態では、第二の等式は、押し潰しの考慮を通してキャリアＮを設定することができ、次いで目標破裂圧力を達成するために適切な層の数Ｍを使用することができる。しかしながら、様々な実施形態では、層Ｍは整数でなくてはならず、またキャリアＮは利用可能な編組機械に基づいて制限される可能性がある。したがって、様々な実施形態では層Ｍ及びキャリアＮは、これら２つの制限によって設定される可能性があり、そして厳密な破裂圧力ｐ及び厳密なアスペクト比ＡＲminはこれらの制限に起因して具体的には達成できない場合がある。
【０２２３】
さらなる実施形態では、編組３００の構成を調整するための追加的なツールは、異なる構造物の層を使用することである可能性がある。いくつかの実施形態では、異なる構造体の編組層を有することによって、破裂圧力ｐのより微細な調整を達成することができる。いくつかの実施形態では、異なる構造体の層を使用することは、層のうちの１つ以上でより重い糸を使用することを可能にすることができる。例えば、いくつかの実装の初期の試験は、内側の層で細い糸が使用された場合、外側の層でより大きい糸が使用されてもよく、それでも高い繊維利用率に達することができることを示した。いくつかの実施形態では、これはより少ない層を容認し、これによってプロセスコストを減少することができる。
【０２２４】
様々な実施形態では、各々の個々の層の破裂圧力を一緒に加算することによって混合した構造体の層から破裂圧力ｐを計算することができ、また押し潰し基準は全ての層のうちの最小に対して適用される。
2019507850.tif 000063
【０２２５】
実施例２：波形にされたライナー上の炭素繊維に対する編組パラメータの決定
この非限定的な例示的な実装では、当初ｒl／ｒs＝２．２５が定義される。ｒl／ｒs＝２．２５を用いて、θs４９．７°、及びｇ（）＝０．１１４を計算した。上記の実施例１からのデータに基づいて、ＡＲmin＝１．４１を目標として選択し、そしてＡＲmax＝１２．４を計算した。糸はｗi／ｔi＝１０を超えて平たくなるとは思えないので、これは各々の層の被覆因子はおおよそ１０／１２．４＝０．８１になることを意味する。この低い被覆因子を補償するために、Ｍ＝２層の構造体を選んだ。Ｍ及びＡＲminのこれらの値ならびに炭素に対するβ＝２９４の値を用いて、Ｎ＝４７．５を計算した。この数のキャリアを有する利用可能な編組機械があるという仮定のものにＮ＝４６を選択した。さらに、理想的な値より少ない数のキャリアを選択することによって、押し潰し閾値から、なおさらに離れるように移動した。これらの値全てを用いて、所望の糸の産物ｙ＝２１４１ｇ／ｋｍを計算した。
【０２２６】
しかしながら、この具体的な産物は存在しないので、次に大きいものを選び、これはＴ７００Ｓ  １２Ｋ繊維の３端部に対してｙ＝２４００ｇ／ｋｍである。上記に考察されるように、目標値より大きい産物を選ぶことはより少ないキャリアを許容し、これは押し潰しからさらに離れるように移動する。糸重量を１．１１の因子だけ増加したので、キャリアの数を１／１．１１＝０．９０だけ減少して、Ｎ＝４２のキャリアを得た。このＮの値、ならびに以前計算したβ及びｇ（）の値を用いて、実際の最小アスペクト比がＡＲmin＝１．６０となることを計算し、これは１．４１の閾値より大きい。実際の最大アスペクト比ＡＲmax＝１４となり、これに対してＭ＝２層はおそらく十分である。したがって、実施例の実装では、Ｍ＝２層及びＮ＝４６キャリアを用いた３端部Ｔ７００Ｓ  １２Ｋ繊維が決定された編組構造体であった。
【０２２７】
編組されたライナーの曲げ
本明細書で考察されるように、加圧された流体を保持することができるタンクを画定するために、タンク１００を曲げ、かつ継手を装備することができる（例えば、図４、図５ａ、図５ｂに示すように）。加圧の間に、曲げたタンクは曲げを伸ばす傾向を持つ、または制約されていない場合、曲げ伸ばしにつながることになるモーメントを経験する可能性がある。いくつかの実施形態では、かかる曲げ伸ばし及び／または曲げ伸ばしモーメントに対する原因は、タンクの曲げ部分での理想的な角度に由来するライナー編組３００の繊維角度である。これは管の曲げを伸ばすように作用するタンク１００の断面を通したモーメントを作り出す。タンクには曲げ伸ばしモーメントに抵抗する固定具を用意する必要がある。以下は、かかる曲げ伸ばしモーメントの程度を見積もるために使用することができる例示的な計算であり、そして前述の曲げ伸ばしモーメントに抵抗する固定具を設計するために使用するべきである。
曲げ伸ばしモーメントによるさらなる悪影響は、曲げの外側の軸方向の膜張力が真っ直ぐな管に対して生じることになるものより高いことである。タンクを設計するとき、この場所で破裂しないことを確保するために、この張力の増加を考慮する必要がある。
【０２２８】
2019507850.tif 000064
【０２２９】
実施例３：６層タンクの破裂後
以前の試験の間に、ライナー上の３層編組は、η＝７８±３％の計算された平均繊維利用率に対応して８６±３ＭＰａで破裂が観察された。しかしながら、６層編組の当初の試験は、η＝６４±１％の計算された平均繊維利用率に対応して１４１±３ＭＰａの測定された破裂圧力をもたらした。これらの６層サンプルの破裂圧力は下記の表に記録されている。この実施例でのこの繊維利用率は、３層編組に対して測定されたものよりはるかに低いため、この効率低下の可能性のある理由を判定するために理論的研究が行われた。
【０２３０】
本明細書で考察されるように、測定された破裂圧力を破裂圧力の理論的な推定値で割り算することによって平均繊維利用率を決定することができる。この理論的な破裂圧力は、タンクの壁が無限に薄いと仮定された薄い壁の仮定、及び繊維が延びず、かつ負荷を全て受けると仮定される網目理論（ｎｅｔｔｉｎｇ  ａｎａｌｙｓｉｓ）の仮定を含む、数多くの単純化の仮定を使用して計算することができる。繊維利用率が１００％を達成することができない理由として可能性のあるものとしては、加工の間の繊維の損傷、繊維の縮れ（角度超過及び角度不足）、有限な厚さの影響、及び同様のものが挙げられる。
【０２３１】
３層編組から６層編組への移行では、複合材料への変化が複合材料の厚さの変化になっている可能性があり、これは測定された繊維利用率の低下の原因として有限厚さ効果が予想される可能性があることを意味する。
【０２３２】
これが事実であることを判定するために、任意の数の層の異方性の弾性積層体から成る円筒形の３次元弾性応答を計算するために理論的なモデル（以下「積層モデル」と呼ぶ）が開発された。
表：
2019507850.tif 000065
【０２３３】
実施例４：５４．７°で８６ＭＰＡに加圧された３層編組に対する計算された歪みプロファイル
先ず、積層モデルは８６±３ＭＰａで破裂する３層編組に適用される。８６ＭＰａで予測される歪みプロファイルが図２８に示される。一番上のプロットでは、平均繊維歪みε＝０．０１５４での予測される繊維歪みがプロットされる。炭素繊維の例示的な実施形態に対する最終的な繊維歪みはε＝０．０２なので、これは平均繊維利用率０．０１５４／０．０２＝７７％に対応する。この繊維利用率は薄い壁及び網目の仮定を使用して計算されたものとほぼ等しく、これによって新しい計算を検証する。
【０２３４】
最大繊維歪みは、いずれかの繊維がその最大歪みに達したとき圧力容器は破裂するので、有用な評価基準でもある可能性がある。有限厚さ効果は、繊維歪みが圧力容器の外側よりも内側に向かってより高いという事実の原因となる可能性がある。この実施例では、０．０１６４／０．０２＝８２％の繊維利用率において最大繊維歪みが生じ、これは、例示的な３層編組に対して、１００％の繊維利用率からの約５％の偏差が容器の厚さを通して一定でない繊維歪みによって生じる可能性があることを示す。
【０２３５】
実施例５：５４．７°で１４１ＭＰＡに加圧された６層編組に対する計算された歪みプロファイル
次いで、積層モデルは１４１±３ＭＰａで破裂する６層編組に適用される。１４１ＭＰａで結果として得られる歪みプロファイルが図２９に示される。ε＝０．０１３０の平均繊維歪みが、０．０１３／０．０２＝６５％の平均繊維利用率に対応し、これはここでもまた単純化されたモデルを使用して計算されたものに近いことに留意されたい。
【０２３６】
別の評価基準は、最大繊維歪みであり、これはε＝０．０１５４であり、０．０１５４／０．０２＝７７％の最大繊維利用率に対応する。この繊維利用率は、３層の事例の予測される最大繊維利用率より５％低く、またこの差異は、さらなる解析で説明することができる。しかしながら、例示的な６層編組に対しては、最大繊維利用率と平均繊維利用率との間には７７％−６５％＝１２％の差異があり、１００％からの１２％の偏差は有限厚さの効果によって生じた可能性があることを意味する。
【０２３７】
この解析は、全ての繊維の中で負荷をより良好に共有する、よりスマートな繊維構造体に適応することが、結果として平均繊維利用率に１２％の引き上げを得ることができることを予測する。
【０２３８】
実施例６：７層編組に対して計算された歪みプロファイル
積層モデルを使用して、タンク壁の厚さを通した繊維歪みの差異を最小化する編組構造体を決定するために最適化ルーチンが実行される。いくつかの実施形態では、厚さを通して編組角度が増加する構造体は、最良の性能を示すことが期待されることがわかった。
【０２３９】
最良の事例の最適化に基づいて、いくつかの実施形態では、最適化された編組角度を有する、１７５ＭＰａに加圧された６層編組は、破裂の発生が観察された最大繊維歪みを超える可能性があることがわかった。したがって、最適化された編組試験の候補として、最適化された編組角度を用いた７層編組が選ばれる。この編組の候補の予測された歪みプロファイルが図３０に示される。この実施例での平均繊維歪みは、７２％の平均繊維利用率に対応してε＝０．０１４３であり、一方でこの実施例での最大繊維歪みは、７５％の最大繊維利用率に対応してε＝０．０１４９であることに留意されたい。これは１００％に対する３％の偏差のみが有限厚さ効果によって生じた可能性があることを意味する。さらに、編組の織りの性質は、１つの編組層の中の繊維歪みの変動をなだらかにするので、いくつかの実施形態では、歪みでの実際の差異はさらに少ない場合がある。
【０２４０】
いくつかの実施形態では、この編組構造体の予想される最大剪断歪みは、以前に試験されたものよりも高いので、複合材料は剪断誘発欠陥モードに起因して不合格となる可能性がある。しかしながら、積層モデル内のマトリックス及び剪断硬さが倍数０．３によって低減されているので、積層モデルによって生成された剪断歪みの見積もりは、全て大変手堅く、そのため様々な実施例では、歪みはまだ複合材料によって順応することができる範囲内であるべきである。
【０２４１】
繊維利用率の計算で、分子の観察された破裂圧力とともに、分母に使用される「予想される破裂圧力を」計算するために、平均繊維歪みε＝０．０２に対応することになる破裂圧力を推定することができる。様々な実施例では、積層モデルは、線形弾性のみにしか関与しないので、１７５ＭＰａにおける結果から予想される破裂圧力を単にスケーリングすることができる。１７５ＭＰａにおいて予想される平均繊維歪みはε＝０．０１４３であり、「予想される破裂圧力」は、１７５×０．０２／０．０１４３＝２４５ＭＰａである。
【０２４２】
本明細書で考察されるように、より高度な積層モデルは、いくつかの実施形態ではある一定の割合の損失した繊維利用率が編組の厚さを通した歪みの変化によっては説明されないことを図示することができる。３層編組の実施例に対してでさえ、最大程度まで歪んでいる繊維はその予測された最終的な歪みの８２％にしか到達せず、他の不完全性が予測される繊維利用率の最後の１８％の原因になる可能性がある。
【０２４３】
実施例７：５５．５°で１４１ＭＰＡに加圧された６層編組に対する計算された歪みプロファイル
樹脂強度の影響を試験するために、５５．５°の均一な編組角度を用いて例示的なプロトタイプを試験することができる。この編組角度において、積層モデルは、いくつかの実施形態で平均フープ軸方向剪断歪みがほぼゼロになることを予想する。この角度は、いくつかの実施形態では、圧力容器の有限厚さの一次効果を考慮して修正された薄壁網目理論のバージョンを用いて圧力容器を処理することから結果として得られる理想的な編組角度にも対応する。
【０２４４】
内側半径ｒ、及び圧力容器厚さｔを用いて、厚壁の圧力容器に対する編組角度の式は以下のようにすることができる。
【０２４５】
2019507850.tif 000066
【０２４６】
そして６層編組に対しては、ｒ＝２２．８ｍｍ及びｔ＝２．７ｍｍを用いて、この式からθ＝５５．５°が得られる。この例示的な編組に対する予測される歪みプロファイルが図３１に示される。ｒ＝２４．０ｍｍを超えると剪断歪みが負になるが、この実施例では、他の編組の歪みプロファイルと比較できるように軸の目盛が同一に保たれていることに留意されたい。本実施例では、５４．７°における６層編組の様々な実施例に対して最大繊維歪みと平均繊維歪みはほぼ同一であるが、マトリックス歪みはわずかにより高いことにも留意されたい。
【０２４７】
この試験の結果は、いくつかの実施形態では、マトリックス強度特性が破裂圧力に著しく影響するかどうかに関する情報を得ることができる。破裂圧力が５４．７°の事例に対するものより高い場合、これはフープ軸方向剪断が破裂圧力を予想されるより低くするために貢献したことを示すことができ、かつ破裂圧力がより低い場合、マトリックス歪みを暗示することができる。
【０２４８】
いくつかの実施形態では、理想より低い破裂圧力の別の可能性のある原因は、その定格強度に対する繊維自体の弱体化である可能性がある。この弱体化は、加工（編組、巻付、樹脂含浸）の間の損傷、または同様のものによる、製造の間に導入された欠陥によって生じる可能性がある。
【０２４９】
いくつかの実施形態では、例示的な試験で以前に使用されたＨｙｏｓｕｎｇ  Ｈ２５５０繊維（韓国のＨｙｏｓｕｎｇ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）に相当する強度を有するので、Ｔｏｒａｙ  Ｔ７００Ｓ繊維（日本のＴｏｒａｙ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．）を使用することができる。いくつかの実施形態では、以前の例示的な試験は、Ｔ７００ＳはＨ２５５０ほど性能が良好でないことを示したが、両者の間の差異は実験的なノイズの範囲内であり、また実験はパイロット製品ラインの以前のバージョンで作成された以前の例示的なプロトタイプで実施された。
【０２５０】
記述される実施形態は様々な修正及び代替的な形態を受け入れる余地があり、またその具体的な実施例は例として図面内に示され、かつ本明細書に詳細に記述される。しかしながら、記述される実施形態は開示される特定の形態または方法に限定されず、これとは反対に、本開示は全ての修正、均等物、及び代替物を包含することを理解するべきである。本明細書に具体的な実施形態が示され、かつ記述されるが、さらなる実施形態は、本明細書に示され、かつ記述される実施形態の様々な構成要素を含むこと、または具体的に除外することができる。
【図１ａ】
2019507850.tif 000067
【図１ｂ】
2019507850.tif 000068
【図１ｃ】
2019507850.tif 000069
【図１ｄ】
2019507850.tif 000070
【図２ａ】
2019507850.tif 000071
【図２ｂ】
2019507850.tif 000072
【図３ａ】
2019507850.tif 000073
【図３ｂ】
2019507850.tif 000074
【図４】
2019507850.tif 000075
【図５ａ】
2019507850.tif 000076
【図５ｂ】
2019507850.tif 000077
【図６】
2019507850.tif 000078
【図７ａ】
2019507850.tif 000079
【図７ｂ】
2019507850.tif 000080
【図８ａ】
2019507850.tif 000081
【図８ｂ】
2019507850.tif 000082
【図９】
2019507850.tif 000083
【図１０】
2019507850.tif 000084
【図１１ａ】
2019507850.tif 000085
【図１１ｂ】
2019507850.tif 000086
【図１２ａ】
2019507850.tif 000087
【図１２ｂ】
2019507850.tif 000088
【図１３ａ】
2019507850.tif 000089
【図１３ｂ】
2019507850.tif 000090
【図１４ａ】
2019507850.tif 000091
【図１４ｂ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７ａ】
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【図１７ｂ】
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【図１８ａ】
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【図１８ｂ】
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【図１９ａ】
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【図１９ｂ】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２ａ】
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【図２２ｂ】
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【図２３】
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【図２４ａ】
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【図２４ｂ】
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【図２５ａ】
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【図２５ｂ】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【国際調査報告】
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