Study on design of internal pressure vessels based on inner pull structure

马珍珍

（中国航天科技集团五院513所，烟台 264000）

MA Zhen-zhen



基于内拉结构的新型内压容器设计探讨

Study on design of internal pressure vessels based on inner pull structure

马珍珍

（中国航天科技集团五院513所，烟台 264000）

MA Zhen-zhen

摘要：为解决传统内压容器设计上存在容器壁厚与容器直径之间的矛盾关系这一问题，设计了基于内拉结构的新内压容器方案。首先对内拉结构的基本原理和设计细节进行介绍，然后从器壁的受力和使用材料用量等方面分析了内拉结构相比于传统圆形截面的优势，最后提出了一种基于新内压容器的火箭燃料储罐设计，并进行了探讨研究。通过理论分析和ANSYS建模证明，所提出的内拉结构能够更好地实现内压容器的轻型化设计理念和绿色经济的制造要求，具有良好的应用前景。

关键词：内压容器；内拉结构；轻型化设计；ANSYS建模

0　引言

压力容器[1]是目前广泛应用于石油、能源、化工与航空等领域的关键设备。为节约材料、降低制造、运输和安装成本，实现安全与节约资源并举、稳定与经济平衡的制造要求，压力容器的轻型化设计成为了该制造行业的主导发展方向[2]。

压力容器的轻型化，主要是在保证容器安全的前提下，通过减少壁厚来达到减轻容器重量。传统的内压容器质地多以金属材料、复合材料或者外缠绕玻璃纤维以及碳纤维为主，且为圆形截面。按照GB150《钢制压力容器》[3]标准要求，同种材料在压力定的情况下，压力容器的计算壁厚只与容器直径有关，这就导致容器容量与容器壁厚之间存在的矛盾关系。……