一種封頭-筒身一體化纖維纏繞復(fù)合材料氣瓶的設(shè)計方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種封頭-筒身一體化纖維纏繞復(fù)合材料氣瓶的設(shè)計方法，該復(fù)合材料氣瓶可用于火箭及導(dǎo)彈高壓氣瓶、車載天然氣存儲壓力容器等。本發(fā)明可以實現(xiàn)復(fù)合材料高壓氣瓶纏繞鋪層快速與優(yōu)化設(shè)計，減少甚至避免氣瓶設(shè)計、分析與驗證的反復(fù)性。
【專利說明】一種封頭-筒身一體化纖維纏繞復(fù)合材料氣瓶的設(shè)計方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種封頭-筒身一體化纖維纏繞復(fù)合材料氣瓶的設(shè)計方法，該復(fù)合材料氣瓶可用于火箭及導(dǎo)彈高壓氣瓶、車載天然氣存儲壓力容器等。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，國外在運載火箭、導(dǎo)彈、汽車、軍用飛機等方面已廣泛應(yīng)用了復(fù)合材料氣瓶，而我國在飛運載火箭增壓裝置均采用金屬氣瓶。同金屬氣瓶相比，纖維纏繞復(fù)合材料高壓氣瓶具有“泄漏先于爆破”的失效模式，重量輕，結(jié)構(gòu)效率高，耐腐蝕性好等特點，較同規(guī)格同壓力等級的鈦合金氣瓶在彈(箭)體結(jié)構(gòu)上減重的效果顯著提高，是一種比較理想的輕質(zhì)高壓容器，用其代替全金屬壓力容器已經(jīng)成為航天航空領(lǐng)域氣瓶發(fā)展的一種趨勢。
[0003]目前，國內(nèi)外廣泛采用網(wǎng)格理論進行氣瓶的筒身段纖維纏繞鋪層設(shè)計，由于筒身段即包含環(huán)向纖維又包含螺旋向纏繞纖維，因此封頭段的鋪層順序與角度完全取決于筒身段的螺旋向纏繞纖維。采用上述設(shè)計方法，往往出現(xiàn)封頭爆破強度不滿足設(shè)計指標的情況，因此需要反復(fù)修改筒身纏繞鋪層設(shè)計才能使封頭段爆破強度滿足設(shè)計要求?；谏鲜龇治?，在網(wǎng)格設(shè)計理論的基礎(chǔ)上，本發(fā)明提出一種封頭-筒身纖維纏繞鋪層聯(lián)合設(shè)計方法，以實現(xiàn)復(fù)合材料氣瓶纏繞鋪層的快速與優(yōu)化設(shè)計。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提出一種封頭-筒身一體化纖維纏繞復(fù)合材料氣瓶的設(shè)計方法，該方法可以實現(xiàn)復(fù)合材料氣瓶纏繞的快速與優(yōu)化設(shè)計。
[0005]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，具體步驟為:
[0006]第一步:復(fù)合材料氣瓶的設(shè)計要求為復(fù)合材料氣瓶的容積V、包絡(luò)尺寸、工作壓力P、爆破強度Pb。若無特殊說明，本申請中的體積量綱為升，長度的量綱為毫米，強度的量綱為兆帕。
[0007]第二步:確定氣瓶內(nèi)襯的幾何尺寸
[0008]設(shè)定氣瓶筒身長度L、半徑R、氣瓶管嘴外徑，根據(jù)第一步中氣瓶的容積V與包絡(luò)尺寸，得到內(nèi)襯封頭橢球面半軸B為
【權(quán)利要求】
1.一種封頭-筒身一體化纖維纏繞復(fù)合材料氣瓶的設(shè)計方法，其特征在于步驟為:第一步:確定復(fù)合材料氣瓶的設(shè)計要求，即復(fù)合材料氣瓶的容積V、包絡(luò)尺寸、工作壓力P和爆破強度Pb; 第二步:確定氣瓶內(nèi)襯的幾何尺寸 設(shè)定氣瓶筒身長度L、半徑R、氣瓶管嘴外徑，根據(jù)第一步中氣瓶的容積V與包絡(luò)尺寸，得到內(nèi)襯封頭橢球面半軸B為
【文檔編號】F17C1/06GK103672388SQ201310632204
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月29日
【發(fā)明者】賀啟林, 許光, 王洪銳, 周浩洋 申請人:北京宇航系統(tǒng)工程研究所, 中國運載火箭技術(shù)研究院