חֲדָשׁוֹת

סיבי פחמןכלי לחץ מרוכב מתפתל הוא כלי בעל דופן דקה המורכב מציפוי אטום הרמטית ושכבת סיבים בעלת חוזק גבוה, הנוצרת בעיקר בתהליך ליפוף ואריגה של סיבים. בהשוואה לכלי לחץ מתכתיים מסורתיים, ציפוי כלי הלחץ המרוכבים משמש לאחסון, איטום והגנה מפני קורוזיה כימית, ושכבת המרוכבים משמשת בעיקר לנשיאת עומס הלחץ הפנימי. בשל החוזק הסגולי הגבוה ויכולת העיצוב הטובה של חומרים מרוכבים, כלי לחץ מרוכבים לא רק שיפרו מאוד את כושר נשיאת העומס שלהם, אלא גם הפחיתו משמעותית את מסת הכלי בהשוואה לכלי לחץ מתכתיים מסורתיים.
השכבה הפנימית של כלי הלחץ המצופה בסיבים היא בעיקר מבנה בטנה, שתפקידו העיקרי הוא לשמש כמחסום איטום למניעת דליפה של גזים או נוזלים בלחץ גבוה המאוחסנים בפנים, ובמקביל להגן על השכבה החיצונית המצופה בסיבים. שכבה זו לא תישא קורוזיה על ידי החומר המאוחסן פנימית והשכבה החיצונית היא שכבה מצופה בסיבים מחוזקת במטריצת שרף, המשמשת בעיקר לעמידה ברוב עומסי הלחץ בכלי הלחץ.
1. מבנה כלי לחץ עטופים בסיבים
ישנן ארבע צורות מבניות עיקריות של כלי לחץ מרוכבים: גלילי, כדורי, טבעתי ומלבני. כלי גלילי מורכב מחלק גלילי ושני ראשים. כלי לחץ מתכתיים עשויים בצורות פשוטות עם עודפי חוזק בכיוון הצירי. לכלי כדורי יש מאמצים שווים בכיווני השתי והערב תחת לחץ פנימי והם מחצית מהמאמץ ההיקפי של כלי גלילי. חוזק החומר המתכתי שווה בכל הכיוונים, ולכן מיכל כדורי העשוי מתכת מתוכנן לחוזק שווה, ובעל מסה מינימלית כאשר הנפח והלחץ ודאיים. מצב כוח של מיכל כדורי הוא האידיאלי ביותר, וניתן גם לייצר את דופן המיכל הדקה ביותר. עם זאת, בשל הקושי הרב בייצור מיכלים כדוריים, משתמשים בו בדרך כלל רק בחלליות ובאירועים מיוחדים אחרים. מיכל טבעתי בייצור תעשייתי הוא נדיר מאוד, אך במקרים ספציפיים מסוימים או כאשר נדרש מבנה זה, למשל, כלי חלל על מנת לנצל את השטח המוגבל במלואו, ישתמשו במבנה מיוחד זה. מיכלים מלבניים מיועדים בעיקר למקומות בהם השטח מוגבל, למקסום ניצול החלל ולמבנים, כגון קרונות טנקים מלבניים לרכב, קרונות טנקים לרכבת וכו'. מיכלים כאלה הם בדרך כלל מיכלי לחץ נמוך או מיכלי לחץ אטמוספרי, וככל שדרישות האיכות מציתות יותר, כך ייטב.
מורכבות המבנה של ה-מוּרכָּבכלי הלחץ עצמו, השינוי הפתאומי בעובי הראש והראש, העובי והזווית המשתנים של הראש וכו', מביאים קשיים רבים לתכנון, לניתוח, לחישוב ולעיצוב. לעיתים, כלי לחץ מרוכבים לא רק צריכים להיות מלופפים בזוויות שונות וביחסי מהירות משתנים בחלק הראש, אלא גם צריכים לאמץ שיטות ליפוף שונות בהתאם למבנים שונים. יחד עם זאת, יש לקחת בחשבון את השפעתם של גורמים מעשיים כמו מקדם החיכוך. לכן, רק תכנון מבני נכון וסביר יכול להנחות נכון את תהליך ייצור הליפוף של כלי לחץ מרוכבים, על מנת לייצר מוצרי כלי לחץ מרוכבים קלים משקל העומדים בדרישות התכנון.
2. חומר של כלי לחץ פצועי סיבים
כחלק הנושא את העומס העיקרי, שכבת ליפוף הסיבים חייבת להיות בעלת חוזק גבוה, מודולוס גבוה, צפיפות נמוכה, יציבות תרמית ויכולת הרטבה טובה של השרף, כמו גם יכולת עיבוד טובה של ליפוף ואטימות אחידה של צרורות הסיבים. סיבי חיזוק נפוצים עבור כלי לחץ מרוכבים קלים כולליםסיבי פחמן, סיבי PBO,סיבים פוליאמין ארומטיים, וסיבים של UHMWPE.