Patent RU-193002-U1 (RU)
Title: Баллон для хранения сжатого натурального газа
IPC: F17C1/06
Filed: 2019-06-17
Granted: 2019-10-09
Abstract: Полезная модель относится к области газовой аппаратуры и может быть применена к баллонам давления, используемым, в частности, в автомобильной технике и других приложениях. Техническим результатом является обеспечение относительно однородной структуры и толщин материала свариваемых частей оболочки лейнера и исключение их влияния на деформативность сварного шва и на работоспособность конструкции баллона в целом; исключение ориентированных микротрещин и остаточных напряжений в материале полуфабрикатов днищ лейнера при их изготовлении; выполнение при нагружении условия совместимости деформаций материалов в локальной зоне сварных швов; обеспечение жесткости композитной оболочки в зоне сварного шва лейнера с целью ее оптимизации с учетом полного исключения нагружения сварного шва рабочем давлении. Технический результат устройства достигается тем, что металлокомпозитный баллон высокого давления для хранения сжатого натурального газа, содержащий равнотолщинный сваренный тонкостенный герметизирующий лейнер из нержавеющей стали в виде пустотелой обечайки с профильными днищами, контактирующими и приваренными по крайней мере в одном из днищ по периметру проходного отверстия полюсными штуцерами, и внешнюю силовую оболочку из композитного материала, образованную комбинацией семейств слоев высокомодульных и высокопрочных нитей разнородных армирующих материалов, ориентированных в спиральных и окружных направлениях, при этом материал профильных днищ лейнера по всему объему днища имеет аустенитную микроструктуру, содержащую, по меньшей мере, не более 18 об. % смеси мелкозернистого нижнего бейнита и мелкозернистого сетчатого мартенсита при рассмотрении в поперечном шлифе, а срединная часть обечайки лейнера выполнена как единое целое в виде двух слабоконических оболочек с уклоном не более 3° (%) в сторону днищ, и ее материал имеет по всему объему аустенитную микроструктуру и отношение его предельного удлинения к предельному удлинению материала лейнера на днищах составляет 1.5-2, при этом силовая композитная оболочка выполнена как минимум из трех разнородных семейств армирующих нитей образующих днища и семейства армирующих нитей кольцевого армирования на срединной части, удовлетворяющих условиям, что отношение мембранной жесткости металлической обечайки к суммарной мембранной жесткости силовой оболочки в осевом направлении составляет 0.03-0.32, а аналогичное отношение мембранных жесткостей в кольцевом направлении 0.14-0.15, при этом мощность армирования высокомодульных нитей армирующего материала в первом семействе спирального направления соответствует условию, что отношение его мембранной жесткости в осевом направлении к суммарной мембранной жесткости композитной оболочки в том же направлении составляет 0.5-0.51, а соответствующее отношение мембранных жесткостей в кольцевом направлении 0.016-0.017, и аналогичные соотношения для мощностей армирования второго и третьего семейств составляют 0.42, 0.033-0.034 и 0.08, 0.078 соответственно, а для семейства нитей кольцевого армирования отношение его мембранной жесткости в кольцевом направлении к суммарной мембранной жесткости композитной оболочки в том же направлении составляет 0.870-0.872. 1 ил.