Neiegkeeten

Déi bannenzeg Schicht vun engem Fasergewéckelten Drockbehälter ass haaptsächlech eng Auskleidungsstruktur, där hir Haaptfunktioun et ass, als Ofdichtungsbarrière ze déngen, fir Leckage vum Héichdrockgas oder der Flëssegkeet, déi dobannen gespäichert ass, ze verhënneren, an och déi baussenzeg Fasergewéckelt Schicht ze schützen. Dës Schicht gëtt net vum bannenzege gespäicherte Material korrodéiert, an déi baussenzeg Schicht ass eng mat Harz verstäerkt Fasergewéckelt Schicht, déi haaptsächlech benotzt gëtt fir de gréissten Deel vun der Drockbelaaschtung am Drockbehälter ze droen.

D'Struktur vun engem Fasergewéckelten Drockbehälter: Drockbehälter aus Kompositmaterial ginn et haaptsächlech a véier Strukturformen: zylindresch, kugelfërmeg, ringfërmeg a rechteckeg. E kreesfërmegen Drockbehälter besteet aus engem zylindreschen Deel an zwee Käpp. Metalldrockbehälter ginn a einfache Formen hiergestallt, mat iwwerschëssege Kraaftreserven an der axialer Richtung. Ënnert dem bannenzegen Drock sinn d'Längs- a Breetspannungen vun engem kugelfërmegen Drockbehälter gläich, an et ass d'Halschent vun der Ëmfangsspannung vun engem zylindresche Drockbehälter. Metallmaterialien hunn déiselwecht Stäerkt an alle Richtungen; dofir sinn kugelfërmeg Metallbehälter fir déiselwecht Stäerkt entworf an hunn déi minimal Mass fir e bestëmmte Volumen an Drock. Den Spannungszoustand vun engem kugelfërmegen Drockbehälter ass ideal, an d'Behälterwand kann esou dënn wéi méiglech gemaach ginn. Wéinst der gréisserer Schwieregkeet bei der Fabrikatioun vu kugelfërmegen Drockbehälter gi se awer allgemeng nëmmen a speziellen Uwendungen, wéi zum Beispill Raumschëffer, benotzt. Réngfërmeg Behälter si rar an der industrieller Produktioun, awer hir Struktur ass a bestëmmte spezifesche Situatiounen ëmmer nach néideg. Zum Beispill benotzen Raumschëffer dës speziell Struktur fir de limitéierte Raum voll auszenotzen. Rechteckeg Behälter ginn haaptsächlech benotzt fir d'Plazausnotzung ze maximéieren wann de Raum limitéiert ass, wéi zum Beispill rechteckeg Kesselwaggonen fir Autoen a Kesselwaggonen. Dës Behälter si meeschtens Nidderdrock- oder Atmosphärendrockbehälter, a méi liicht Gewiicht gëtt bevorzugt.

D'Komplexitéit vun der Struktur vun Drockbehälter aus Kompositmaterial, déi plötzlech Ännerungen an den Endkappen an hirer Déckt, an déi variabel Déckt a Wénkel vun den Endkappen bréngen vill Schwieregkeeten beim Design, der Analyse, der Berechnung an der Formung mat sech. Heiansdo brauche Drockbehälter aus Kompositmaterial net nëmmen d'Wicklung a verschiddene Wénkelen a Geschwindegkeetsverhältnisser an den Endkappen, mä och verschidde Wicklungsmethoden ofhängeg vun der Struktur. Gläichzäiteg muss den Afloss vu praktesche Faktoren wéi de Reibungskoeffizient berécksiichtegt ginn. Dofir kann nëmmen e korrekten a vernünftege Strukturdesign de Wicklungsproduktiounsprozess richteg guidéieren.KompositmaterialDrockbehälter, wouduerch liicht Drockbehälterprodukter aus Kompositmaterial produzéiert ginn, déi den Designufuerderungen entspriechen.

Materialien fir Fasergewéckelt Drockbehälter

Déi mat Faseren gewéckelt Schicht, als Haaptdroekomponent, muss eng héich Festigkeit, en héije Modul, eng niddreg Dicht, eng gutt thermesch Stabilitéit, eng gutt Harzbefeuchtbarkeet, eng gutt Wicklungsveraarbechtung an eng gläichméisseg Dicht vun de Faserbündelen hunn. Dacks benotzt Verstäerkungsfasermaterialien fir liicht Komposit-Drockbehälter sinn Kuelefaser, PBO-Faser, Aramidfaser a Polyethylenfaser mat ultrahéichem Molekulargewiicht.

Kuelefaserass e faseregt Kuelestoffmaterial, deem seng Haaptkomponent Kuelestoff ass. Et gëtt duerch d'Karboniséierung vun organesche Faservirleefer bei héijen Temperaturen geformt an ass en héichperformant Fasermaterial mat engem Kuelestoffgehalt vu méi wéi 95%. Kuelestofffaser huet exzellent Eegeschaften, an d'Fuerschung doriwwer huet viru méi wéi 100 Joer ugefaangen. Et ass en héichfestegt, héichmoduléiert an héichdichtegt Héichperformant-Wickelfasermaterial, dat haaptsächlech duerch folgend charakteriséiert ass:

1. Niddreg Dicht a liicht Gewiicht. D'Dicht vun der Kuelefaser ass 1,7~2 g/cm³, wat gläichwäerteg mat 1/4 vun der Dicht vu Stol an 1/2 vun der Dicht vun enger Aluminiumlegierung ass.

2. Héich Festigkeit a Modul: Seng Festigkeit ass 4-5 Mol méi héich wéi déi vu Stol, a säin Elastizitéitsmodul ass 5-6 Mol méi héich wéi déi vun Aluminiumlegierungen, a weist eng absolut Elastizitéitsréckgewinnung op (Zhang Eryong a Sun Yan, 2020). D'Zuchfestigkeit an den Elastizitéitsmodul vu Kuelefaser kënnen 3500-6300 MPa respektiv 230-700 GPa erreechen.

3. Niddreg Koeffizient vun der thermescher Ausdehnung: D'thermesch Leetfäegkeet vu Kuelefaser hëlt mat eropgoender Temperatur of, wouduerch se resistent géint séier Ofkillung an Erhëtzung ass. Si wäert och nom Ofkille vu verschiddenen dausend Grad Celsius op Raumtemperatur net räissen, a si wäert an enger net-oxidéierender Atmosphär bei 3000 ℃ net schmëlzen oder mëll ginn; si wäert bei Flëssegkeetstemperaturen net brécheg ginn.

4. Gudde Korrosiounsbeständegkeet: Kuelefaser ass inert géintiwwer Säuren a kann staarke Säuren wéi konzentréiert Salzsäure a Schwefelsäure widderstoen. Ausserdeem hunn Kuelefaserkomposite och Eegeschafte wéi Stralungsbeständegkeet, gutt chemesch Stabilitéit, d'Fäegkeet gëfteg Gase opzehuelen an Neutronenmoderatioun, wat se wäit an der Loftfaart, am Militär a ville aner Beräicher uwendbar mécht.

Aramid, eng organesch Faser, déi aus aromatesche Polyphthalamiden synthetiséiert gëtt, ass Enn der 1960er Joren entstanen. Seng Dicht ass méi niddreg wéi déi vu Kuelefaser. Si huet eng héich Festigkeit, en héije Rendement, eng gutt Schlagfestigkeit, eng gutt chemesch Stabilitéit an Hëtztbeständegkeet, a säi Präis ass nëmmen d'Halschent vum Präis vu Kuelefaser.Aramidfaserenhunn haaptsächlech déi folgend Charakteristiken:

1. Gutt mechanesch Eegeschaften. Aramidfaser ass e flexible Polymer mat enger méi héijer Zuchfestigkeit wéi gewinnt Polyesteren, Kotteng an Nylon. Si huet eng méi grouss Dehnung, e mëllt Gefill a gutt Spinnbarkeet, sou datt se a Fasere vu verschiddener Feinheet a Längt veraarbecht ka ginn.

2. Excellent Flammhemmend a Wärmebeständegkeet. Aramid huet e limitéierten Sauerstoffindex vu méi wéi 28, sou datt et net weider brennt nodeems et vun der Flam erausgeholl gouf. Et huet eng gutt thermesch Stabilitéit, kann kontinuéierlech bei 205℃ benotzt ginn a behält eng héich Festigkeit och bei Temperaturen iwwer 205℃. Gläichzäiteg hunn Aramidfaseren eng héich Zersetzungstemperatur, behalen eng héich Festigkeit och bei héijen Temperaturen a fänken eréischt bei Temperaturen iwwer 370℃ un ze karboniséieren.

3. Stabil chemesch Eegeschaften. Aramidfasere weisen eng exzellent Resistenz géint déi meescht Chemikalien, kënnen déi meescht héich Konzentratioune vun anorganesche Säure widderstoen an hunn eng gutt Alkali-Resistenz bei Raumtemperatur.

4. Excellent mechanesch Eegeschaften. Et huet aussergewéinlech mechanesch Eegeschaften, wéi ultra-héich Festigkeit, héije Modul a liicht Gewiicht. Seng Festigkeit ass 5-6 Mol sou héich wéi déi vu Stoldrot, säin Elastizitéitsmodul ass 2-3 Mol sou héich wéi déi vu Stoldrot oder Glasfaser, seng Zähegkeet ass duebel sou héich wéi déi vu Stoldrot, a säi Gewiicht ass nëmmen 1/5 vum Gewiicht vu Stoldrot. Aromatesch Polyamidfasere sinn zënter laangem wäit verbreet héichperformant Fasermaterialien, déi haaptsächlech fir Loft- a Raumfaart- a Loftfaartdrockbehälter mat strengen Ufuerderunge fir Qualitéit a Form gëeegent sinn.

PBO-Faser gouf an den 1980er Joren an den USA als Verstäerkungsmaterial fir Kompositmaterialien fir d'Loftfaartindustrie entwéckelt. Si ass ee vun de villverspriechendsten Memberen vun der Polyamidfamill, déi heterocyclesch aromatesch Verbindungen enthält, a gëllt als Superfaser vum 21. Joerhonnert. D'PBO-Faser huet exzellent physikalesch a chemesch Eegeschaften; hir Stäerkt, hire Modul an hir Hëtztbeständegkeet gehéieren zu de beschten vun alle Faseren. Ausserdeem huet d'PBO-Faser eng exzellent Schlagfestigkeit, Abriebfestigkeit a Dimensiounsstabilitéit, an ass liicht a flexibel, wat se zu engem idealen Textilmaterial mécht. D'PBO-Faser huet déi folgend Haaptcharakteristiken:

1. Excellent mechanesch Eegeschaften. High-End PBO-Faserprodukter hunn eng Festigkeit vu 5,8 GPa an en Elastizitéitsmodul vun 180 GPa, deen héchsten ënner de bestehenden chemesche Faseren.

2. Excellent thermesch Stabilitéit. Et kann Temperaturen bis zu 600 ℃ standhalen, mat engem Limitindex vu 68. Et verbrennt oder schrumpft net an enger Flam, a seng Hëtztbeständegkeet a Flammhemmendkeet si méi héich wéi all aner organesch Faser.

Als Ultra-Héichleistungsfaser vum 21. Joerhonnert huet d'PBO-Faser aussergewéinlech physikalesch, mechanesch a chemesch Eegeschaften. Hir Stäerkt a säi Elastizitéitsmodul si duebel sou héich wéi déi vun der Aramidfaser, an si huet d'Hëtztbeständegkeet an d'Flammheizung vum Meta-Aramid-Polyamid. Hir physikalesch a chemesch Eegeschafte iwwertreffen déi vun der Aramidfaser komplett. Eng PBO-Faser mat engem Duerchmiesser vun 1 mm kann en Objet mat engem Gewiicht vu bis zu 450 kg hiewen, an hir Stäerkt ass méi wéi 10 Mol sou héich wéi déi vun der Stolfaser.

Ultra-héichmolekular Polyethylenfaser, och bekannt als héichfesteg, héichmodulär Polyethylenfaser, ass déi Faser mat der héchster spezifescher Stäerkt a spezifescher Modul op der Welt. Et ass eng Faser, déi aus Polyethylen gesponnen ass mat engem Molekulargewiicht vun 1 Millioun bis 5 Milliounen. Ultrahéichmolekular Polyethylenfaser huet haaptsächlech déi folgend Charakteristiken:

1. Héich spezifesch Stäerkt a héije spezifesche Modul. Seng spezifesch Stäerkt ass méi wéi zéngmol sou héich wéi déi vu Stoldrot mam selwechte Querschnëtt, a säi spezifesche Modul ass nëmmen no spezielle Kuelefaser méi héich. Typesch ass säi Molekulargewiicht méi grouss wéi 10, mat enger Zuchfestigkeit vun 3,5 GPa, engem Elastizitéitsmodul vun 116 GPa an enger Dehnung vun 3,4%.

2. Niddreg Dicht. Seng Dicht ass am Allgemengen 0,97~0,98 g/cm³, wat et erlaabt, op Waasser ze schwiewen.

3. Niddreg Dehnung beim Broch. Et huet eng staark Energieabsorptiounskapazitéit, exzellent Schlag- a Schnëttbeständegkeet, exzellent Wiederbeständegkeet a resistent géint ultraviolett Stralen, Neutronen a Gammastralen. Et huet och eng héich spezifesch Energieabsorptioun, eng niddreg dielektresch Konstant, eng héich elektromagnetesch Wellentransmissioun a Widderstand géint chemesch Korrosioun, souwéi eng gutt Verschleißbeständegkeet an eng laang Biegeliewensdauer.

Polyethylenfaser huet vill iwwerleeën Eegeschaften, déi e bedeitende Virdeel bei derhéich performant FaserMaart. Vu Festungslinnen an Offshore-Uelegfelder bis zu héichperformante liichte Kompositmaterialien weist et enorm Virdeeler an der moderner Krichsféierung, souwéi an der Loftfaart, Raumfaart a Maritime Secteuren, a spillt eng entscheedend Roll an der defensiver Ausrüstung an anere Beräicher.