أخبار

ألياف الكربونوعاء الضغط المركب الملفوف هو وعاء ذو جدار رقيق، يتكون من بطانة محكمة الغلق وطبقة ليفية عالية القوة، تُشكل أساسًا عن طريق لف الألياف ونسجها. بالمقارنة مع أوعية الضغط المعدنية التقليدية، تُستخدم بطانة أوعية الضغط المركبة للتخزين والعزل والحماية من التآكل الكيميائي، بينما تُستخدم الطبقة المركبة أساسًا لتحمل ضغط الحمل الداخلي. بفضل المتانة النوعية العالية وسهولة التصميم للمواد المركبة، لم تُحسّن أوعية الضغط المركبة قدرتها على تحمل الأحمال بشكل كبير فحسب، بل قللت أيضًا من كتلتها بشكل ملحوظ مقارنةً بأوعية الضغط المعدنية التقليدية.
الطبقة الداخلية لوعاء الضغط الملفوف بالألياف هي في الأساس هيكل بطانة، وظيفتها الرئيسية هي العمل كحاجز مانع للتسرب يمنع تسرب الغازات أو السوائل عالية الضغط المخزنة بداخله، وفي الوقت نفسه تحمي الطبقة الخارجية الملفوفة بالألياف. هذه الطبقة لا تتآكل بالمواد المخزنة داخليًا، وهي طبقة ملفوفة بالألياف معززة بمصفوفة راتنجية، تُستخدم بشكل رئيسي لتحمل معظم أحمال الضغط في وعاء الضغط.
1. هيكل أوعية الضغط الملفوفة بالألياف
هناك أربعة أشكال هيكلية رئيسية لأوعية الضغط المركبة: الأسطوانية، والكروية، والحلقية، والمستطيلة. يتكون الوعاء الأسطواني من مقطع أسطواني ورأسين. تُصنع أوعية الضغط المعدنية بأشكال بسيطة مع احتياطيات قوة زائدة في الاتجاه المحوري. تتحمل الأوعية الكروية إجهادات متساوية في اتجاهي السدى واللحمة تحت الضغط الداخلي، وتمثل نصف الإجهاد المحيطي للأوعية الأسطوانية. تتساوى قوة المادة المعدنية في جميع الاتجاهات، لذا صُممت الحاوية الكروية المصنوعة من المعدن لتحمل قوة متساوية، ولها الحد الأدنى من الكتلة عند تحديد الحجم والضغط. تُعد حالة قوة الحاوية الكروية هي الأمثل، ويمكن أيضًا جعل جدار الحاوية أنحف. ومع ذلك، نظرًا لصعوبة تصنيع الحاويات الكروية، تُستخدم عادةً فقط في المركبات الفضائية والمناسبات الخاصة الأخرى. يُعد استخدام الحاوية الحلقية في الإنتاج الصناعي أمرًا نادرًا جدًا، ولكن في بعض الحالات الخاصة أو الحاجة إلى هذا الهيكل، مثل المركبات الفضائية، يتم استخدام هذا الهيكل الخاص للاستفادة الكاملة من المساحة المحدودة. الحاوية المستطيلة هي في الأساس لتلبية احتياجات المساحة المحدودة، وتعظيم استخدام المساحة واستخدام الهياكل، مثل عربات الصهريج المستطيلة للسيارات، وعربات الصهريج للسكك الحديدية، وما إلى ذلك، هذه الحاويات هي عمومًا حاويات منخفضة الضغط أو حاويات الضغط الجوي ومتطلبات الجودة للأخف وزناً كلما كان ذلك أفضل.
تعقيد هيكلمركبوعاء الضغط نفسه، والتغيير المفاجئ في سمك الرأس والرأس، واختلاف سمك وزاوية الرأس، وما إلى ذلك، يُسبب صعوبات كبيرة في التصميم والتحليل والحساب والتشكيل. في بعض الأحيان، لا تحتاج أوعية الضغط المركبة إلى لفّها بزوايا وسرعات مختلفة في جزء الرأس فحسب، بل تحتاج أيضًا إلى اعتماد طرق لف مختلفة وفقًا لاختلاف الهياكل. في الوقت نفسه، يجب مراعاة تأثير العوامل العملية مثل معامل الاحتكاك. لذلك، لا يمكن توجيه عملية إنتاج لفّ أوعية الضغط المركبة بشكل صحيح إلا من خلال تصميم هيكلي صحيح ومعقول، مما يُمكّن من إنتاج منتجات خفيفة الوزن من أوعية الضغط المركبة تُلبي متطلبات التصميم.
2. مادة وعاء الضغط الملفوف بالألياف
باعتبارها الجزء الرئيسي الحامل للحمل، يجب أن تتمتع طبقة لف الألياف بقوة عالية، ومعامل مرونة مرتفع، وكثافة منخفضة، وثبات حراري، وقابلية جيدة لترطيب الراتنج، بالإضافة إلى سهولة معالجة اللف، وتماسك موحد لحزمة الألياف. تشمل ألياف التسليح الشائعة الاستخدام في أوعية الضغط المركبة خفيفة الوزن:ألياف الكربون، ألياف PBO،ألياف البوليامين العطرية، وألياف UHMWPE.