一种封头-筒身一体化纤维缠绕复合材料气瓶的设计方法
【专利摘要】本发明涉及一种封头-筒身一体化纤维缠绕复合材料气瓶的设计方法，该复合材料气瓶可用于火箭及导弹高压气瓶、车载天然气存储压力容器等。本发明可以实现复合材料高压气瓶缠绕铺层快速与优化设计，减少甚至避免气瓶设计、分析与验证的反复性。
【专利说明】一种封头-筒身一体化纤维缠绕复合材料气瓶的设计方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种封头-筒身一体化纤维缠绕复合材料气瓶的设计方法，该复合材料气瓶可用于火箭及导弹高压气瓶、车载天然气存储压力容器等。
【背景技术】
[0002]目前，国外在运载火箭、导弹、汽车、军用飞机等方面已广泛应用了复合材料气瓶，而我国在飞运载火箭增压装置均采用金属气瓶。同金属气瓶相比，纤维缠绕复合材料高压气瓶具有“泄漏先于爆破”的失效模式，重量轻，结构效率高，耐腐蚀性好等特点，较同规格同压力等级的钛合金气瓶在弹(箭)体结构上减重的效果显著提高，是一种比较理想的轻质高压容器，用其代替全金属压力容器已经成为航天航空领域气瓶发展的一种趋势。
[0003]目前，国内外广泛采用网格理论进行气瓶的筒身段纤维缠绕铺层设计，由于筒身段即包含环向纤维又包含螺旋向缠绕纤维，因此封头段的铺层顺序与角度完全取决于筒身段的螺旋向缠绕纤维。采用上述设计方法，往往出现封头爆破强度不满足设计指标的情况，因此需要反复修改筒身缠绕铺层设计才能使封头段爆破强度满足设计要求。基于上述分析，在网格设计理论的基础上，本发明提出一种封头-筒身纤维缠绕铺层联合设计方法，以实现复合材料气瓶缠绕铺层的快速与优化设计。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提出一种封头-筒身一体化纤维缠绕复合材料气瓶的设计方法，该方法可以实现复合材料气瓶缠绕的快速与优化设计。
[0005]本发明是通过以下技术方案实现的，具体步骤为:
[0006]第一步:复合材料气瓶的设计要求为复合材料气瓶的容积V、包络尺寸、工作压力P、爆破强度Pb。若无特殊说明，本申请中的体积量纲为升，长度的量纲为毫米，强度的量纲为兆帕。
[0007]第二步:确定气瓶内衬的几何尺寸
[0008]设定气瓶筒身长度L、半径R、气瓶管嘴外径，根据第一步中气瓶的容积V与包络尺寸，得到内衬封头椭球面半轴B为
【权利要求】
1.一种封头-筒身一体化纤维缠绕复合材料气瓶的设计方法，其特征在于步骤为:第一步:确定复合材料气瓶的设计要求，即复合材料气瓶的容积V、包络尺寸、工作压力P和爆破强度Pb; 第二步:确定气瓶内衬的几何尺寸 设定气瓶筒身长度L、半径R、气瓶管嘴外径，根据第一步中气瓶的容积V与包络尺寸，得到内衬封头椭球面半轴B为
【文档编号】F17C1/06GK103672388SQ201310632204
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年11月29日 优先权日:2013年11月29日
【发明者】贺启林, 许光, 王洪锐, 周浩洋 申请人:北京宇航系统工程研究所, 中国运载火箭技术研究院