содержание   ..  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60  ..

ЗАРУБЕЖНЫЙ ОПЫТ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ИЗГОТОВЛЕНИЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ БАЛЛОНОВ ДЛЯ ХРАНЕНИЯ СПГ
 

Наиболее крупными производителями баллонов для хранения СПГ под давлением 20 МПа являются итальянские фирмы «Фабер», «Богап», «Дальмине».

В 30... 50-е годы в мировой практике использовали на автомобилях баллоны, предназначенные для промышленных газов (кислород, азот, водород), рассчитанные на давление 20 МПа. Все баллоны были изготовлены из труб. Характерной особенностью этих баллонов является значительная масса. Причем отношение массы баллона к его объему было значительно (1,2...1,6 кг/л). Вследствие широкого использования газового топлива для двигателей автомобилей стали создавать специальные газовые баллоны для хранения СПГ.

Отношение массы баллона к его вместимости было снижено до 0,9 кг/л, а в некоторых случаях еще более (для баллонов, изготовленных из труб, этот показатель составляет 1,1...1,2 кг/л).

В настоящее время фирма «Фабер» разработала пять типов газовых баллонов вместимостью 22...80 л.

Рис. 38. Армированные баллоны для СПГ:
а —сварной с коваными днищами и цилиндрической намоткой нити из стекловолокна; б —с цельной равностенной металлической обечайкой и цилиндрической намоткой; в — с тонкостенной сварной обечайкой в намоткой челночного типа; г — с пластиковой обечайкой в замоткой челночного типа; 1 — горловина баллона; 2 — намотка из стекловолокна; 8— обечайка; 4—-днище; 5 —металлическая вставка в горловине баллона

Итальянские фирмы («Фабер», «Даль-мине» и др.) изготовляют баллоны из хромо-ванадиевых сталей, а в последнее время из боросодержащей стали.

В ряде стран, например в Канаде, разрешено применение баллонов для СПГ из алюминия с армированием по наружной поверхности стальной оплеткой. В настоящее время ведутся работы над созданием конструкций металлопластиковых баллонов, армированных высокопрочной нитью из стекловолокна. Для примера конструкции таких баллонов показаны на рис. 38.

Рис. 39. Установка предохранительного клапана с разрывной мембраной на газовый баллон:
1 — горловина баллона; 2 — мембрана; 3 — предохранительный клапан; 4 — отверстие для выхода газа

В США для повышения взрыво- и пожаробезопасности конструкции используют баллоны высокого давления с двумя горловинами. В одной из горловин 1 в каждом баллоне устанавливают предохранительный клапан 3 с разрывной мембраной 2 (рис. 39).

Основные данные баллонов, выпускаемых фирмой «Фабер», приведены ниже.
 

Фирма «Фабер» изготовляет баллоны методом глубокой штамповки. Это позволяет улучшить механические свойства баллонов и обеспечить их высокие массовые характеристики.

Заготовкой для изготовления газового баллона методом глубокой штамповки служит стальной диск определенных диаметра и толщины в зависимости от конкретного типа газового баллона. Полученная заготовка затем раскатывается.

Широко используются газовые баллоны из легированной стали удельной металлоемкостью 0,85... 1,0 кг/л.

Для дальнейшего снижения металлоемкости баллонов их изготовляют из композиционных материалов. Такие баллоны имеют традиционную форму. Их удельная металлоемкость составляет 0,5...0,6 кг/л. Технология изготовления таких баллонов не требует сложного оборудования. На стальную цилиндрическую

часть баллона (рис. 39), толщина стенки которого по сравнению с обычным баллоном уменьшается примерно в 2 раза, накладывают армированную обмотку из стекловолокна. Перед наложением обмотки стальной цилиндр предварительно сжимают (напряжение сжатия не должно превышать предела текучести). После снятия напряжения армированная обмотка плотно соединяется с баллоном.

При нагружении баллона в эксплуатации растягивающие напряжения не превышают 6% предела текучести, а максимальное нагружение в армированном волокне составляет около 4% разрушающих напряжений стекловолокна.

При изготовлении баллонов из композиционных материалов применяют как правило высокопрочное волокно, механические свойства которого аналогичны свойствам стали. Например, при коэффициенте запаса прочности 2,25...2,5 баллоны из стали с наружной обмоткой из полимерных нитей «Кевлар-49» имеют массу не менее чем в 2 раза меньшую, чем стальные при том же коэффициенте запаса прочности. Армированные полимерными волокнами баллоны позволяют снизить потери грузоподъемности автомобиля примерно на 19%, поднять рабочее давление в баллоне до 30 МПа, соответственно увеличить запас хода автомобиля до 33% по сравнению с автомобилями, имеющими обычные баллоны.

содержание   ..  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60  ..