复合材料CNG气瓶的结构设计与研究.pdf

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1、第40卷，第1期工程塑料应用Vo1．40，No．1A'72012年1月ENGINEERINGPLASTICSAPPLICATIONJan．2012。‘doi：lO．3969／j．issn．1001—3539．2012．01,012复合材料CNG气瓶的结构设计与研究高龙士，冯刚(浙江工业职业技术学院，浙江绍兴312000)摘要：介绍了复合材料压缩天然气(CNG)气瓶的国内外发展情况，对车用复合材料CNG气瓶的基本结构及主要制造工艺进行了研究，阐述了复合材料CNG气瓶的安全问题及发展趋势。关键词：复合材料；CNG气瓶；结构；制造工艺

2、中图分类号：TB333文献标识码：A文章编号：1001-3539(2012)01-0047-04StructureDesignandResearchonCNGCompositeCylindersGaoLongshi，FengGang(Zh~iangIndustryPolytechnicCollege，Shaoxing312000，China)Abstract：ThedevelopmentofcompositeCNGcylindersathomeandabroadwaspresented．Thestructureandmainma

3、nufacturingprocessesofcompositeCNGcylinderswerestudied．ThesafetyissuesanddevelopmenttrendsofcompositeCNGcylinderswereexplained．Keywords：composite；CNGcylinder；structure；manufacturingprocess‘汽车工业推广压缩天然气(CNG)燃料，这给维缠绕层的影响，建立了固化过程中树脂的流动模复合材料压力容器带来了新机遇。随着天然气汽车型，并根据复合材料特有的性

4、质建立了合理的气瓶的发展，复合材料CNG气瓶应运而生。复合材料模型。南京航空航天大学对全复合材料气瓶做了市CNG气瓶在汽车运行节能上更具有优势，同时其在场考察，在技术可行性分析方面提出全复合材料气受到撞击或高速冲击而发生破坏时¨，不会产生具瓶的关键技术是疲劳设计技术和制造技术。北京玻有危险眭的碎片，从而降低或避免了对人员和车辆璃钢研究院将全复合材料气瓶内胆采用变壁厚的设的损害。近年来，随着复合材料原材料成本的降低，计，使气瓶结构更加合理。2008年哈尔滨玻璃钢研成型工艺的不断改进，使得复合材料CNG气瓶在究院成功研制复合材料CN

5、G气瓶，解决了CNG气国内外广受青睐，尤其在轿车和轻型轿车上的应用瓶壳体预紧压力设计和树脂配方设计等关键技术，极具竞争力。建立了力学计算模型，确定了纤维缠绕角度、铺层结1复合材料CNG气瓶的国内外发展情况构的工艺参数J。国外复合材料CNG气瓶的研制已有2O几年国内较著名的复合材料气瓶生产厂家也对全的历史，一些技术力量雄厚的纤维缠绕大公司已投复合材料气瓶进行了大量研究，发展较快的有北京入力量开发复合材料CNG气瓶，如美国著名的火天海工业有限公司、重庆益峰高压容器有限公司、箭及纤维缠绕壳体公司Thiokol、美国Brunswick军

6、西安天洁航天科技有限公司。天海工业有限公司工企业等，这些公司利用自身的缠绕设备、技术，人从美国引进了纤维缠绕气瓶及呼吸气瓶生产线，现才及军工生产方面的经验和优势，试图占有一席之在国内市面上所用的复合材料缠绕气瓶大多是“天地，这无疑将推动复合材料CNG气瓶制造技术快海”的产品。“益峰公司”主要将产品定位在铝内胆速发展。外玻璃纤维缠绕气瓶上。“天洁公司”依托航天用相比而言，国内对车用复合材料CNG气瓶使固体火箭发动机的纤维缠绕技术，独立研发了全复用安全性的研究较少，哈尔滨工业大学下属的合材料气瓶。除此之外，北京科泰克科技有限责任复合

7、材料研究所，在气瓶复合材料层的黏弹性结构联系人：高龙士，副教授，研究方向为机电一体化设备设计与制关系上做了大量研究，综合考虑了固化度、化学反应造热、纤维张力、树脂黏度和固化反应等因素对外纤收稿日期：2011-10．1848工程塑料应用2012年，第4O卷，第1期公司、黑龙江华安工业集团、沈阳中复科金压力容器凯芙拉纤维等高性能复合材料，主要产品形式为无有限公司等都在从事全复合材料气瓶的研制与开发捻粗纱。[7]03复合材料CNG气瓶的结构设计H¨2复合材料CNG气瓶的基本结构及主要制造工汽车用复合材料CNG气瓶，一般为具有半球艺形封

8、头的薄壁圆筒压力一容器。纤维缠绕压力容器作2．1复合材料CNG气瓶的基本结构为一种层合壳体结构，可以按回转壳的一般理论进复合材料CNG气瓶的基本结构如图1所示，行力学分析和结构设计，但由于其结构和材料承载主要由内胆、纤维增强层、外保护层等部分构成J。状态的特殊性