DE102016108603A1

DE102016108603A1 - Hochdrucktank, Herstellungsverfahren eines Hochdrucktanks und Entwurfsverfahren einer Auskleidungsgestalt

Info

Publication number: DE102016108603A1
Application number: DE102016108603.7A
Authority: DE
Inventors: Shiro Nishibu
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-05-21
Filing date: 2016-05-10
Publication date: 2016-11-24
Also published as: JP2016217466A; US20160341359A1; CN106166845B; KR20160137376A; KR101858341B1; CN106166845A; JP6281525B2

Abstract

Eine Aufgabe ist es, die Festigkeit eines Hochdrucktanks zu verbessern, welcher durch das Filament- bzw. Faserwicklungsverfahren hergestellt wird. Vorgesehen ist ein Hochdrucktank mit einer Auskleidung, welche einen inneren Mantel des Hochdrucktanks bildet und einen zylindrischen Abschnitt mit einer zylindrischen Gestalt und Domabschnitte mit einer gekrümmten Gestalt, welche ausgehend von jeweiligen Enden des zylindrischen Abschnitts erweitert sind, umfasst; und einer Verstärkungsschicht, welche durch Wickeln einer Faser auf einer Außenfläche der Auskleidung ausgebildet wird. Jeder der Domabschnitte ist derart konfiguriert, dass dieser eine vorbestimmte gekrümmte Gestalt besitzt, welche von einer isotonischen Kurve abweicht und bei einem Wicklungsvorgang der Faser auf dem Domabschnitt durch Spiralwickeln eine isotonische Kurve bildet.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldungen
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität basierend auf der japanischen Patentanmeldung mit der Nummer 2015-103573 , welche am 21. Mai 2015 angemeldet wurde und deren gesamte Offenbarung hierin durch Inbezugnahme mit aufgenommen wird.
Hintergrund
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hochdrucktank.
Das Filament- bzw. Faserwicklungsverfahren entspricht einem herkömmlich bekannten Verfahren zum Herstellen eines Hochdrucktanks. Das Faserwicklungsverfahren erzeugt den Hochdrucktank durch Wickeln einer Faser, welche mit einem wärmehärtenden Harz imprägniert ist, (nachfolgend kann diese einfach als „Faser” bezeichnet sein) auf einer Auskleidung bzw. einem Liner, welcher einen Kern des Hochdrucktanks bildet, und Aushärten der Faser. Ein Hochdrucktank mit einer faserverstärkten Harzschicht mit hoher Festigkeit, welche auf der Außenfläche einer Auskleidung ausgebildet ist, wird durch das Faserwicklungsverfahren hergestellt. Die WO 2011/154994 A1 beschreibt eine Konfiguration jedes halbkugelförmigen Domabschnitts einer Auskleidung, welcher in einer isotonischen Kurve ausgebildet ist, um die Festigkeit des Hochdrucktanks zu verbessern, welcher wie vorstehend beschrieben hergestellt wird.
Die eingesetzten Technologien, um die Faser bei dem Faserwicklungsverfahren zu wickeln, sind grob in zwei Typen klassifiziert: Bandwickeln und Spiralwickeln. Das Bandwickeln wickelt die Faser annähernd rechtwinklig zu einer Längsrichtung der Auskleidung. Das Spiralwickeln wickelt die Faser mit einem vorbestimmten Winkel relativ zu der Längsrichtung der Auskleidung. Bei dem Vorgang des Spiralwickelns der Faser auf der Auskleidung wird die Faser gedoppelt bzw. zusammengelegt und diese wird dadurch in der Umgebung eines bei dem Domabschnitt vorgesehenen Mundstücks konzentriert. Dies erhöht entsprechend die Dicke der gewickelten Faserschichten in der Umgebung des Mundstücks des Domabschnitts im Vergleich zu der Dicke bei den anderen Abschnitten.
Die in der WO 2011/154994 A1 beschriebene Technologie bildet die Außenfläche des Domabschnitts der Auskleidung in einer isotonischen Kurve aus. Entsprechend weist die in der WO 2011/154994 A1 beschriebene Technologie ein Problem auf, dass die Gestalt der durch das Wickeln der Faser ausgebildeten Außenfläche mit einer Zunahme der Wicklungsanzahl der Faser in der Umgebung des Mundstücks des Domabschnitts von der isotonischen Kurve erheblicher abweicht. Die Faser weist in der Dickenrichtung eine geringere Zugfestigkeit auf als die Zugfestigkeit in der Längsrichtung. Die Festigkeit der durch das Wickeln der Faser ausgebildeten Faserschicht nimmt daher mit einer Zunahme der Abweichung von der isotonischen Kurve ab. Die in der WO 2011/154994 A1 beschriebene Technologie weist entsprechend ein Problem auf, dass die Festigkeit eines tatsächlich hergestellten Hochdrucktanks niedriger ist als die entwurfsbasierte, berechnete Festigkeit eines Hochdrucktanks. Die JP 2012-149739 A und die JP 2011-047486 A weisen ebenso ähnliche Probleme auf.
Kurzfassung
Entsprechend besteht eine Notwendigkeit, die Festigkeit eines Hochdrucktanks zu verbessern.
Um zumindest einen Teil der vorstehenden Probleme zu lösen, kann die Erfindung durch irgendeinen der nachfolgenden Aspekte implementiert sein.

(1) Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist ein Hochdrucktank vorgesehen. Der Hochdrucktank weist einen Liner bzw. eine Auskleidung, welche einen inneren Mantel des Hochdrucktanks bildet und einen zylindrischen Abschnitt mit einer zylindrischen Gestalt und Domabschnitte mit einer gekrümmten Gestalt, welche ausgehend von jeweiligen Enden des zylindrischen Abschnitts erweitert sind, umfasst; und eine Verstärkungsschicht, welche durch Wickeln einer Faser auf einer Außenfläche der Auskleidung ausgebildet ist, auf. Zumindest einer der Domabschnitte ist derart konfiguriert, dass dieser eine vorbestimmte gekrümmte Gestalt besitzt, welche von einer isotonischen Kurve abweicht und bei einem Wicklungsvorgang der Faser auf dem Domabschnitt durch Spiralwickeln eine isotonische Kurve bildet.

Bei dem Hochdrucktank dieses Aspekts ist zumindest einer der Domabschnitte der Auskleidung derart konfiguriert, dass dieser die vorbestimmte gekrümmte Gestalt besitzt, welche von einer isotonischen Kurve abweicht, und welche bei dem Wicklungsvorgang der Faser auf dem Domabschnitt durch Spiralwickeln eine isotonische Kurve bildet. Diese Konfiguration reduziert den Gesamtbetrag der Abweichungen der Gestaltungen der jeweiligen in der Verstärkungsschicht umfassten Faserschichten von der isotonischen Kurve im Vergleich zu einer Konfiguration des Domabschnitts, welcher in einer isotonischen Kurve ausgebildet ist. Folglich verbessert diese Konfiguration die Festigkeit des Hochdrucktanks.

(2) Bei dem Hochdrucktank des vorstehenden Aspekts kann die vorbestimmte gekrümmte Gestalt einer Gestalt entsprechen, welche bei einer Position annähernd in der Mitte in einer Dickenrichtung der Verstärkungsschicht auf dem Domabschnitt eine isotonische Kurve ausbildet.

Bei dem Hochdrucktank dieses Aspekts entspricht die vorbestimmte gekrümmte Gestalt des Domabschnitts derjenigen Gestalt, welche die isotonische Kurve bei der Position annähernd in der Mitte in der Dickenrichtung der Verstärkungsschicht auf dem Domabschnitt in dem Zustand bildet, bei welchem die Verstärkungsschicht ausgebildet ist. Diese Konfiguration minimiert den Gesamtbetrag der Gestaltungsabweichungen der jeweiligen in der Verstärkungsschicht umfassten Faserschichten von der isotonischen Kurve. Folglich verbessert diese Konfiguration die Festigkeit des Hochdrucktanks wesentlich.

(3) Bei dem Hochdrucktank des vorstehenden Aspekts kann die vorbestimmte gekrümmte Gestalt einer Gestalt entsprechen, welche eine Abweichung von der isotonischen Kurve mit einer Verschiebung einer Position ausgehend von der Umgebung einer Grenze zwischen dem zylindrischen Abschnitt und dem Domabschnitt der Auskleidung hin zu der Umgebung einer Mittelachse des zylindrischen Abschnitts allmählich erhöht.

Bei dem Hochdrucktank dieses Aspekts ist die vorbestimmte gekrümmte Gestalt des Domabschnitts auf eine Gestalt eingestellt, welche basierend auf der Eigenschaft der Spiralwicklung bei dem Faserwicklungsverfahren bestimmt ist.

(4) Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Entwurfsverfahren einer Gestalt einer Auskleidung, welche einen inneren Mantel eines Hochdrucktanks bildet, vorgesehen. Das Entwurfsverfahren der Auskleidungsgestalt weist ein Bestimmen einer Gestalt einer vorläufigen Auskleidung mit Domabschnitten, welche von jeweiligen Enden eines zylindrischen Abschnitts mit einer zylindrischen Gestalt erweitert sind und jeweils in einer isotonischen Kurve ausgebildet sind; ein Bestimmen einer Konfiguration einer vorläufigen Verstärkungsschicht, welche durch Wickeln einer Faser auf einer Außenfläche der vorläufigen Auskleidung ausgebildet wird; ein Einstellen einer isotonischen Kurve innerhalb der vorläufigen Verstärkungsschicht; und ein Bestimmen einer vorbestimmten gekrümmten Gestalt des Domabschnitts einer endgültigen Auskleidung basierend auf der eingestellten isotonische Kurve und einer Dicke der vorläufigen Verstärkungsschicht auf.

Das Entwurfsverfahren der Auskleidungsgestalt dieses Aspekts bestimmt auf einfache Art und Weise die Gestalt der Auskleidung in dem Hochdrucktank des vorstehenden Aspekts.

(5) Bei dem Entwurfsverfahren der Auskleidungsgestalt des vorstehenden Aspekts kann das Einstellen der isotonischen Kurve ein Einstellen der isotonischen Kurve bei einer Position annähernd in der Mitte in einer Dickenrichtung der vorläufigen Verstärkungsschicht aufweisen.

Das Entwurfsverfahren der Auskleidungsgestalt dieses Aspekts bestimmt die Gestalt der Auskleidung in dem Hochdrucktank des vorstehenden Aspekts auf einfache Art und Weise.
Die Erfindung kann durch verschiedene Aspekte implementiert sein, welche sich von den vorstehend beschriebenen Aspekten unterscheiden: beispielsweise ein Hochdrucktank, ein Herstellungsverfahren eines Hochdrucktanks, eine Vorrichtung zum Herstellen eines Hochdrucktanks, eine zum Herstellen eines Hochdrucktanks verwendete Auskleidung, ein Herstellungsverfahren einer Auskleidung, eine Vorrichtung zum Herstellen einer Auskleidung, ein Entwurfsverfahren einer Auskleidungsgestalt, ein Wicklungsverfahren einer Faser durch ein Faserwicklungsverfahren, eine Faserwicklungsvorrichtung, Steuerungsverfahren dieser Vorrichtungen, Computerprogramme, welche diese Steuerungsverfahren implementieren, und nichtvergängliche Speichermedien, welche solche Computerprogramme speichern. Ein Hochdrucktank gemäß einem Aspekt der Erfindung zielt darauf ab, die Gestalt der durch Wickeln der Faser bei dem Domabschnitt der Auskleidung ausgebildeten Außenfläche näher an eine isotonische Kurve zu bringen. Weitere Anforderungen umfassen das Verbessern der Leistungsfähigkeit (beispielsweise Festigkeit und Haltbarkeit) des Hochdrucktanks, das Reduzieren der Herstellungskosten des Hochdrucktanks, das Reduzieren der Anzahl von Herstellungsvorgängen des Hochdrucktanks, das Vereinfachen des Herstellungsverfahrens des Hochdrucktanks, das Vereinheitlichen des Herstellungsverfahrens des Hochdrucktanks, das Einsparen von Ressourcen beim Herstellen des Hochdrucktanks, das Verbessern der Leistungsfähigkeit der Auskleidung, das Vereinfachen des Entwurfsverfahrens der Gestalt der Auskleidung, das Reduzieren der Herstellungskosten der Auskleidung, das Reduzieren der Anzahl an Herstellungsvorgängen der Auskleidung, das Vereinfachen des Herstellungsverfahrens der Auskleidung, das Vereinheitlichen des Herstellungsverfahrens der Auskleidung und das Einsparen von Ressourcen beim Herstellen der Auskleidung.
Kurze Beschreibung der Abbildungen
1 ist eine Ansicht, welche die Konfiguration eines Hochdrucktanks gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt;
2A ist eine Ansicht, welche eine Faserwicklungstechnologie darstellt, welche bei dem Faserwicklungsverfahren eingesetzt wird;
2B ist eine Ansicht, welche eine Faserwicklungstechnologie darstellt, welche bei dem Faserwicklungsverfahren eingesetzt werden;
3 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht, welche die Umgebung eines in 1 gezeigten Auskleidungs-Domabschnitts darstellt;
4A ist eine Ansicht, welche eine Aufsummierung von Abweichungen darstellt;
4B ist eine Ansicht, welche eine Aufsummierung von Abweichungen darstellt;
5 ist ein Flussdiagramm, welches einen Ablauf zum Entwerfen der Auskleidungsgestalt zeigt;
6 ist eine Ansicht, welche die Vorgänge P10 bis P30 bei dem Entwurfsverfahren der Auskleidungsgestalt darstellt;
7 ist eine Ansicht, welche den Vorgang P40 bei dem Entwurfsverfahren der Auskleidungsgestalt darstellt;
8 ist eine Ansicht, welche den Vorgang P50 bei dem Entwurfsverfahren der Auskleidungsgestalt darstellt;
9 ist eine Ansicht, welche das Ergebnis einer Leistungsevaluation mit Bezug auf einen Hochdrucktank der Ausführungsform darstellt; und
10 ist eine Ansicht, welche das Ergebnis einer Leistungsevaluation mit Bezug auf einen Hochdrucktank eines Vergleichsbeispiels darstellt.
Beschreibung der Ausführungsformen
A. Ausführungsform
A-1. Konfiguration des Hochdrucktanks
1 ist eine Ansicht, welche die Konfiguration eines Hochdrucktanks 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt. 1 stellt die Querschnittskonfiguration des Hochdrucktanks 10 dar. Der Hochdrucktank 10 umfasst eine Auskleidung 40, eine Verstärkungsschicht 50, welche vorgesehen ist, um die Außenfläche der Auskleidung 40 zu bedecken, und zwei Mundstücke 14. Jedes der Mundstücke 14 besitzt eine Öffnung 14o. Auf eines der beiden Mundstücke 14 kann geeignet verzichtet werden.
Die Auskleidung 40 ist ebenso als innerer Mantel oder innerer Behälter des Hochdrucktanks 10 bezeichnet und diese besitzt einen Hohlraum 25, um ein Fluid darin aufzunehmen. Die Auskleidung 40 weist eine Gasbarriereeigenschaft auf und unterdrückt, dass ein Gas, wie ein in dem Hohlraum 25 gespeichertes Wasserstoffgas, nach außen übertragen wird. Die Auskleidung 40 ist aus einem synthetischen Harz, wie einem nylonbasierten Harz oder einem polyethylenbasierten Harz, oder einem Metall, wie Edelstahl, ausgebildet. Gemäß dieser Ausführungsform ist die Auskleidung 40 aus einem nylonbasierten Harz integral geformt.
Die Auskleidung 40 umfasst einen zylindrischen Auskleidungsabschnitt 42 und Auskleidungs-Domabschnitte 44. Der zylindrische Auskleidungsabschnitt 42 bezeichnet einen Teil der Auskleidung 40 mit einer zylindrischen Gestalt, und dieser entspricht einem inneren Teil, welcher in 1 durch die strichpunktierte Linie mit zwei Punkten gekennzeichnet ist. Der zylindrische Auskleidungsabschnitt 42 dient als der „zylindrische Abschnitt”.
Der Auskleidungs-Domabschnitt 44 bezeichnet einen Teil mit einer halbkugelförmigen Gestalt (das heißt, Domgestalt oder gekrümmten Gestalt), welcher von dem zylindrischen Auskleidungsabschnitt 42 erweitert ist, und dieser entspricht einem äußeren Teil, welcher in 1 durch die strichpunktierte Linie mit zwei Punkten gekennzeichnet ist. Der Auskleidungs-Domabschnitt 44 ist verjüngt, so dass dieser den mit einer Zunahme der Entfernung ausgehend von dem zylindrischen Auskleidungsabschnitt 42 in einer Richtung einer Mittelachse AX des zylindrischen Auskleidungsabschnitts 42 (in 1 durch die strichpunktierte Linie mit einem Punkt gezeigt) abnehmenden Durchmesser aufweist. Der am stärksten verjüngte Teil des Auskleidungs-Domabschnitts 44 bildet eine Öffnung und das Mundstück 14 ist in der Öffnung eingefügt. Der Auskleidungs-Domabschnitt 44 dient als der „Domabschnitt”.
Die Verstärkungsschicht 50 entspricht einer Faserschicht, welche durch Wickeln einer mit einem wärmehärtenden Harz imprägnierten Faser auf der Außenfläche der Auskleidung 40 ausgebildet wird. Das verwendete wärmehärtende Harz kann beispielsweise ein Epoxidharz, ein Polyesterharz oder ein Polyamidharz sein. Gemäß dieser Ausführungsform wird ein Epoxidharz als das wärmehärtende Harz verwendet. Die verwendete Faser kann beispielsweise eine anorganische Faser, wie eine Metallfaser, eine Glasfaser, eine Kohlefaser oder eine Aluminiumoxidfaser, eine synthetische organische Faser, wie eine Aramidfaser, oder eine natürliche organische Faser, wie Baumwolle, sein. Es kann irgendeine dieser Fasern alleine verwendet werden, oder es können zwei oder mehr unterschiedliche Fasertypen kombiniert verwendet werden. Gemäß dieser Ausführungsform wird eine Kohlefaser als die Faser verwendet. Der Ausdruck „Faser” in der Beschreibung hiervon umfasst sowohl eine einzelne Faser als auch ein Faserbündel bestehend aus mehreren Fasern.
2A und 2B sind Ansichten, welche Faserwicklungstechnologien darstellen, die bei dem Filament- bzw. Faserwicklungsverfahren eingesetzt werden. Die in 1 gezeigte Verstärkungsschicht 50 wird durch das Faserwicklungsverfahren ausgebildet. Das Faserwicklungsverfahren wickelt die Faser auf der Auskleidung 40 durch Bandwickeln und Spiralwickeln, um die Verstärkungsschicht 50 auszubilden. Anschließend wird ein Erwärmen bei der Auskleidung 40 mit der darauf ausgebildeten Verstärkungsschicht 50 ausgeführt, um das wärmehärtende Harz, mit welchem die Faser imprägniert ist, zu härten.
2A ist eine Ansicht, welche das Bandwickeln darstellt. 2A stellt den Vorgang des Bandwickelns einer Faser 51 auf der Auskleidung 40 dar. Das Bandwickeln bewegt die Wicklungsposition (das heißt, die Position einer Führung 15) in der Richtung einer Mittelachse AX, während die Faser 51 gewickelt wird, so dass die Faser 51 nahezu rechtwinklig zu der Mittelachse AX des zylindrischen Auskleidungsabschnitts 41 gewickelt wird. Mit anderen Worten, das Bandwickeln entspricht der Technologie zum Wickeln der Faser 51 in einer Art und Weise, dass der Winkel zwischen der Mittelachse AX und der Wicklungsrichtung der Faser 51 annähernd einem rechten Winkel entspricht. Der Ausdruck „annähernd rechtwinklig” oder „annähernd rechter Winkel” hierin umfasst genau 90 Grad und Winkel um 90 Grad, welche durch ein Verschieben der Wicklungsposition der Faser 51 hervorgerufen werden können, um zu verhindern, dass sich Wicklungen der Faser 51 überlappen.
2B ist eine Ansicht, welche das Spiralwickeln darstellt. 2B stellt den Vorgang des Spiralwickelns der Faser 51 auf der Auskleidung 40 dar. Das Spiralwickeln bewegt die Wicklungsposition um die Auskleidung 40, während die Faser 51 gewickelt wird, so dass die Faser 51 einen vorbestimmten Winkel zu der Mittelachse AX des zylindrischen Auskleidungsabschnitts 42 bildet. Mit anderen Worten, das Spiralwickeln entspricht der Technologie zum Wickeln der Faser 51 in einer Art und Weise, dass ein Winkel α zwischen der Mittelachse AX und der Wicklungsrichtung der Faser 51 einem vorbestimmten Winkel entspricht. Der vorbestimmte Winkel kann beliebig eingestellt sein. Beispielsweise stellt das Einstellen eines kleinen Winkels für den vorbestimmten Winkel eine Wicklungstechnologie bereit (Spiralwickeln mit kleinem Winkel), welche veranlasst, dass die Wicklungsrichtung der Faser 51 bei dem Auskleidungs-Domabschnitt 44 umgekehrt wird, bevor die Faser 51 um die Mittelachse AX läuft, wie in 2B gezeigt ist. Das Einstellen eines größeren Winkels für den vorbestimmten Winkel stellt andererseits eine Wicklungstechnologie bereit (Spiralwickeln mit großem Winkel), welche veranlasst, dass die Faser 51 bei dem zylindrischen Auskleidungsabschnitt 42 zumindest einmal um die Mittelachse AX läuft, bevor die Wicklungsrichtung der Faser 51 bei dem Auskleidungs-Domabschnitt 44 umgekehrt wird.
Das Bandwickeln und das Spiralwickeln der Faser 51 auf der Auskleidung 40 bildet mehrere Schichten der Faser 51 auf der Außenfläche der Auskleidung 40. In der nachfolgenden Beschreibung ist jede Schicht der Faser 51 als „einzelne Faserschicht” oder „Faserschicht” bezeichnet. Die Verstärkungsschicht 50 ist aus einer Mehrzahl von einzelnen Faserschichten hergestellt.
3 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht, welche die Umgebung des in 1 gezeigten Auskleidungs-Domabschnitts 44 darstellt. Bei der Auskleidung 40 gemäß dieser Ausführungsform ist die Außenfläche des Auskleidungs-Domabschnitts 44 in einer vorbestimmten gekrümmten Gestalt ausgebildet, welche von einer isotonischen Kurve abweicht. Die „vorbestimmte gekrümmte Gestalt” dieser Ausführungsform bezeichnet eine Gestalt, welche bei einer Position annähernd bzw. ungefähr in der Mitte in der Dickenrichtung der Verstärkungsschicht 50 in dem Zustand, bei welchem die Faser 51 spiralförmig gewickelt ist, um die Verstärkungsschicht 50 zu bilden, welche aus einer Mehrzahl von einzelnen Faserschichten besteht, eine isotonische Kurve S0 bildet (in 3 mit der unterbrochenen Linie gezeigt). Mit anderen Worten, die vorbestimmte gekrümmte Gestalt bezeichnet eine Gestalt, welche die isotonische Kurve S0 (in 3 mit der unterbrochenen Linie gezeigt) bei dem Wicklungsvorgang der Faser 51 auf dem Auskleidungs-Domabschnitt 44 durch Spiralwickeln ausbildet. Die isotonische Kurve S0 kann aus einer einzelnen Faserschicht bestehen, oder diese kann aus einer Mehrzahl von einzelnen Faserschichten bestehen. In dem zweitgenannten Fall können die mehreren einzelnen Faserschichten benachbart zueinander angeordnet sein, oder diese können sich überlappen.
Gemäß dieser Ausführungsform steht die „Dicke der Verstärkungsschicht 50” bei einer bestimmten Position für die Dicke der Verstärkungsschicht 50 auf einer Normalen, welche ausgehend von der bestimmten Position auf der Außenfläche des Auskleidungs-Domabschnitts 44 in der Dickenrichtung des Auskleidungs-Domabschnitts 44 gezogen ist. Die Dicke der Verstärkungsschicht 50 unterscheidet sich entsprechend in Abhängigkeit der Position auf der Außenfläche des Auskleidungs-Domabschnitts 44. Bei der Ausführungsform liegt die „ungefähre Mitte” vorzugsweise in dem Bereich von ±10% ausgehend von der Mitte in der Dickenrichtung der Verstärkungsschicht 50, und diese liegt noch bevorzugter in dem Bereich von ±3%.
Die Faser 51 weist in der Dickenrichtung im Vergleich zu der Zugfestigkeit in der Längsrichtung die geringere Zugfestigkeit auf. Um die ausreichende Festigkeit der Faser 51 in jeder einzelnen Faserschicht sicherzustellen und eine Abweichung der Faser 51 in jeder einzelnen Faserschicht zu unterdrücken, ist es vorzuziehen, dass bei jeder einzelnen Faserschicht eine isotonische Kurve ausgebildet ist. Aufgrund der Charakteristik der Spiralwicklung wird die Faser 51 jedoch zusammengelegt bzw. überlagert und diese wird in der Umgebung des Mundstücks 14 des Auskleidungs-Domabschnitts 44 dadurch konzentriert. Wie in 3 gezeigt ist, besitzt die Umgebung des Mundstücks 14 des Auskleidungs-Domabschnitts 44 im Vergleich zu den anderen Positionen (beispielsweise die Grenze zwischen dem Auskleidungs-Domabschnitt 44 und dem zylindrischen Auskleidungsabschnitt 42) entsprechend die größere Anzahl von einzelnen Faserschichten, um die Dicke der Verstärkungsschicht 50 zu erhöhen. Aufgrund der Charakteristik der Spiralwicklung ist es daher schwierig, bei jeder einzelnen Faserschicht über den gesamten Bereich des Auskleidungs-Domabschnitts 44 ausgehend von der Umgebung des Mundstücks 14 hin zu der Umgebung des zylindrischen Auskleidungsabschnitts 42 eine isotonische Kurve auszubilden.
4A und 4B sind Abbildungen, welche die Aufsummierung von Abweichungen darstellen. 4A stellt fünf einzelne Faserschichten, welche in der Verstärkungsschicht 50 umfasst sind, mit Bezug auf den Hochdrucktank 10 der Ausführungsform dar. Wie vorstehend mit Bezug auf 3 beschrieben ist, wird bei dem Hochdrucktank 10 eine isotonische Kurve S0 bei der Position annähernd in der Mitte in der Dickenrichtung der Verstärkungsschicht 50 ausgebildet. Das heißt, die Verstärkungsschicht 50 umfasst eine isotonische Kurve S0. Wenn beispielsweise eine einzelne Faserschicht SF3 von 4A einer einzelnen Faserschicht entspricht, welche annähernd in der Mitte in der Dickenrichtung der Verstärkungsschicht 50 angeordnet ist, ist eine isotonische Kurve S0 in der einzelnen Faserschicht SF3 ausgebildet. Es ist angenommen, dass die Gestalt einer einzelnen Faserschicht, welche um eine Schicht von der isotonischen Kurve entfernt liegt, einen Abweichungsbetrag „1” von der isotonischen Kurve aufweist. Wie in 4A durch Zahlen in Klammern gezeigt ist, besitzt die einzelne Faserschicht SF3 einen Abweichungsbetrag „0”; die einzelnen Faserschichten SF2 und SF4 besitzen Abweichungsbeträge „1”; und die einzelnen Faserschichten SF1 und SF5 besitzen Abweichungsbeträge „2”. Folglich ist bei der in 4A gezeigten Ausführungsform der Gesamtbetrag der Abweichungen bei der Konfiguration der Verstärkungsschicht 50 durch Stapeln der fünf einzelnen Faserschichten gleich „2 + 1 + 0 + 1 + 2 = 6”.
4B stellt fünf einzelne Faserschichten dar, welche in einer Verstärkungsschicht 50x umfasst sind, mit Bezug auf einen Hochdrucktank eines Vergleichsbeispiels. Bei dem Hochdrucktank des Vergleichsbeispiels ist eine isotonische Kurve auf der Außenfläche eines Auskleidungs-Domabschnitts ausgebildet. Wie in 4B durch Zahlen in Klammern gezeigt ist, besitzt eine einzelne Faserschicht SF1 einen Abweichungsbetrag „1”; eine einzelne Faserschicht SF2 besitzt einen Abweichungsbetrag „2”; eine einzelne Faserschicht SF3 besitzt einen Abweichungsbetrag „3”; eine einzelne Faserschicht SF4 besitzt einen Abweichungsbetrag „4”; und eine einzelne Faserschicht SF5 besitzt einen Abweichungsbetrag „5”. Folglich ist bei dem in 4B gezeigten Vergleichsbeispiel der Gesamtbetrag der Abweichungen bei der Konfiguration der Verstärkungsschicht 50x durch Stapeln der fünf einzelnen Faserschichten gleich „1 + 2 + 3 + 4 + 5 = 15”.
Wie vorstehend beschrieben ist, reduziert das Ausbilden der isotonischen Kurve S0 bei der Position annähernd in der Mitte in der Dickenrichtung der Verstärkungsschicht 50 (in 3 und 4A gezeigt) den Gesamtbetrag der Abweichungen der Gestalt der einzelnen Faserschichten von der isotonischen Kurve im Vergleich zu dem Ausbilden der isotonischen Kurve auf der Außenfläche des Auskleidungs-Domabschnitts 44 (in 4B gezeigt) wesentlich. Folglich weist der Hochdrucktank 10 der Ausführungsform im Vergleich zu dem Hochdrucktank des Vergleichsbeispiels die ausreichende Festigkeit der Faser 51 in jeder einzelnen Faserschicht auf, welche in der Verstärkungsschicht 50 umfasst ist. Dies verbessert die Festigkeit des Hochdrucktanks 10 wesentlich.
A-2. Entwurfsverfahren der Auskleidungsgestalt
5 ist ein Flussdiagramm, welches einen Vorgang zum Entwerfen der Auskleidungsgestalt zeigt. Die Gestalt der Auskleidung 40 (in 3 gezeigt), welche für den Hochdrucktank 10 der Ausführungsform verwendet wird, wird gemäß dem in 5 gezeigten Vorgang entworfen.
6 ist eine Abbildung, welche die Vorgänge P10 bis P30 bei dem Entwurfsverfahren der Auskleidungsgestalt darstellt. In 6 und den nachfolgenden Abbildungen ist eine vorläufige Auskleidung, welche dazu verwendet wird, um die Gestalt der endgültigen Auskleidung 40 zu erhalten, mit einem Suffix „a” gezeigt. Beispielsweise entspricht eine Auskleidung 40a der Auskleidung 40, diese weist jedoch eine unterschiedliche Gestalt auf. Ein Auskleidungs-Domabschnitt 44a entspricht dem Auskleidungs-Domabschnitt 44, dieser weist jedoch eine unterschiedliche Gestalt auf. In der nachfolgenden Beschreibung ist die vorläufige Auskleidung 40a ebenso als „erste Auskleidung 40a” bezeichnet und die endgültige Auskleidung 40 ist ebenso als „zweite Auskleidung 40” bezeichnet.
Der Vorgang P10 in 5 bestimmt einen Radius R der Auskleidung (in 6 gezeigt). Der Radius R ist zwischen der ersten Auskleidung 40a und der zweiten Auskleidung 40 gleich. Der Radius R kann beispielsweise gemäß der erforderlichen Kapazität für den Hochdrucktank 40 bestimmt werden.
Der Vorgang P20 in 5 bestimmt die Gestalt der ersten Auskleidung 40a basierend auf einer ersten isotonischen Kurve. Insbesondere ist, wie in 6 mit der unterbrochenen Linie gezeigt ist, die Gestalt der Außenfläche des Auskleidungs-Domabschnitts 44a der ersten Auskleidung 40a in einer isotonischen Kurve S1 ausgebildet. Die isotonische Kurve S1 ist ebenso als „erste isotonische Kurve S1” bezeichnet.
Der Vorgang P30 in 5 bestimmt die Konfiguration einer Verstärkungsschicht 50a der ersten Auskleidung 40a (in 6 gezeigt). Insbesondere berechnet der Vorgang P30 den Betrag der Faser 51, welcher gemäß der erforderlichen Festigkeit für den Hochdrucktank 10 gewickelt werden soll. Der Vorgang P30 bestimmt anschließend die Konfiguration der Verstärkungsschicht 50a, welche durch Bandwickeln und Spiralwickeln des berechneten Betrags der Faser 51 auf der ersten Auskleidung 40a ausgebildet wird. Die Verstärkungsschicht 50a dient als „vorläufige Verstärkungsschicht”.
7 ist eine Abbildung, welche den Vorgang P40 bei dem Entwurfsverfahren der Auskleidungsgestalt darstellt. Der Vorgang P40 in 5 bestimmt eine zweite isotonische Kurve durch Addieren von 1/2 der Dicke der Verstärkungsschicht 50a zu dem Radius R. Insbesondere spezifiziert der Vorgang P40, wie in 7 gezeigt ist, einen Referenzpunkt durch Addieren von 1/2 einer Dicke ST der Verstärkungsschicht 50a (das heißt, ST/2) zu dem Radius R mit Bezug auf die Grenze zwischen dem Auskleidungs-Domabschnitt 44a der ersten Auskleidung 40a und dem zylindrischen Auskleidungsabschnitt 42. Der Vorgang P40 bestimmt anschließend eine isotonische Kurve S2 (in 7 durch die unterbrochene Linie gezeigt), welche ausgehend von dem spezifischen Referenzpunkt startet. Die isotonische Kurve S2 ist ebenso als „zweite isotonische Kurve S2” bezeichnet.
8 ist eine Abbildung, welche den Vorgang P50 in dem Entwurfsverfahren der Auskleidungsgestalt darstellt. Der Vorgang P50 in 5 bestimmt die Gestalt der zweiten Auskleidung 40 durch Subtrahieren von 1/2 der Dicke der Verstärkungsschicht 50a bei jeder Position von der zweiten isotonischen Kurve S2. Insbesondere umfasst der Vorgang P50 die folgenden Schritte a1 und a2:

(a1) Spezifizieren eines Punktes durch Subtrahieren von 1/2 der Dicke der Verstärkungsschicht 50a, welche bei jeder Position auf der Außenfläche ausgebildet ist, von der bei dem Vorgang P40 bestimmten zweiten isotonischen Kurve S2 mit Bezug auf jede Position der ersten Auskleidung 40a ausgehend von der Grenze zwischen dem Auskleidungs-Domabschnitt 44a und dem zylindrischen Auskleidungsabschnitt 42 zu der Umgebung des Mundstücks 14; und
(a2) Bestimmen der Gestalt der Außenfläche der zweiten Auskleidung 40 (insbesondere der Gestalt der Außenfläche des Auskleidungs-Domabschnitts 44), so dass diese durch die jeweiligen Punkte läuft, welche bei Schritt a1 spezifiziert werden.

Die bei Schritt a2 bestimmte Gestalt der Außenfläche des Auskleidungs-Domabschnitts 44 dient als die „vorbestimmte gekrümmte Gestalt”.
8 stellt ein Beispiel dar, bei welchem die vorstehenden Schritte a1 und a2 mit Bezug auf drei Positionen bei der ersten Auskleidung 40a durchgeführt werden. Insbesondere wird durch Subtrahieren von 1/2 einer Dicke T1 der Verstärkungsschicht 50a von der zweiten isotonischen Kurve S2 ein Punkt P1 berechnet. Gleichermaßen wird durch Subtrahieren von 1/2 einer Dicke T2 der Verstärkungsschicht 50a von der zweiten isotonischen Kurve S2 ein Punkt P2 berechnet. Ein Punkt P3 wird durch Subtrahieren von 1/2 einer Dicke T3 der Verstärkungsschicht 50a von der zweiten isotonischen Kurve S2 berechnet. Folglich wird bei dem Beispiel von 8 die vorbestimmte gekrümmte Gestalt des Auskleidungs-Domabschnitts 44 der zweiten Auskleidung 40 (in 8 durch die strichpunktierte Linie mit einem Punkt gezeigt) in einer Gestalt bestimmt, welche die berechneten Punkte P1 bis P3 durchlauft.
Wie aus dem Beispiel von 8 klar ersichtlich ist, nimmt die Dicke der Verstärkungsschicht 50a mit einer Verschiebung der Position als das Verarbeitungsziel der Schritte a1 und a2 ausgehend von der Umgebung der Grenze zwischen dem Auskleidungs-Domabschnitt 44a und dem zylindrischen Auskleidungsabschnitt 42 hin zu der Umgebung des Mundstücks 14 zu. Entsprechend erfüllen die zum Berechnen der Punkte P1 bis P3 zu subtrahierenden Werte die Beziehung (T1/2) < (T2/2) < (T3/2).
Folglich entspricht die vorbestimmte gekrümmte Gestalt des Auskleidungs-Domabschnitts 44 bezüglich der endgültig erhaltenen zweiten Auskleidung 40 nicht einer isotonischen Kurve, sondern einer Gestalt, welche in der Umgebung des Mundstücks 14 im Vergleich zu der ersten Auskleidung 40a stärker vertieft bzw. ausgespart ist. Mit anderen Worten, die vorbestimmte gekrümmte Gestalt des Auskleidungs-Domabschnitts 44 entspricht einer Gestalt, welche die Abweichung von der isotonischen Kurve S0 (in 3 mit der unterbrochene Linie gezeigt) oder von der zweiten isotonischen Kurve S2 (in 7 mit der unterbrochene Linie gezeigt) mit einer Verschiebung der Position ausgehend von der Umgebung der Grenze zwischen dem zylindrischen Auskleidungsabschnitt 42 und dem Auskleidungs-Domabschnitt 44 hin zu der Umgebung der Mittelachse AX des zylindrischen Auskleidungsabschnitts 42 (das heißt, der Umgebung des Mundstücks 14) allmählich erhöht.
Zur Einfachheit der Darstellung zeigt 8 das Beispiel, bei welchem die vorstehenden Schritte a1 und a2 mit Bezug auf drei Positionen der ersten Auskleidung 40a durchgeführt werden. Bei dem Entwurfsverfahren der Auskleidungsgestalt (in 5 gezeigt) kann die Anzahl der Positionen, für welche die Schritte a1 und a2 durchgeführt werden, jedoch beliebig bestimmt sein. Eine höhere Anzahl an Positionen ist hinsichtlich einer Verbesserung der Genauigkeit vorzuziehen.
Wie vorstehend beschrieben ist, bestimmt das Entwurfsverfahren der Auskleidungsgestalt gemäß der vorstehenden Ausführungsform die Gestalt der Auskleidung 40 in dem Hochdrucktank 10 der Ausführungsform (in 3 gezeigt) auf einfache Art und Weise.
A-3. Evaluation
9 ist eine Abbildung, welche das Ergebnis einer Leistungsevaluation mit Bezug auf den Hochdrucktank 10 der Ausführungsform darstellt. 10 ist eine Abbildung, welche das Ergebnis einer Leistungsevaluation mit Bezug auf einen Hochdrucktank eines Vergleichsbeispiels darstellt. Die Leistungsevaluation setzt die Finite-Elemente-Methode (FEM) einer CAE(rechnerunterstützten Entwicklungs)-Analyse ein, um die Belastung der Faser 51 in den Verstärkungsschichten 50 und 50a mit Bezug auf die nachfolgenden beiden Hochdrucktanks zu berechnen:

– Hochdrucktank 10 der Ausführungsform: Hochdrucktank, welcher eine zweite Auskleidung 40 umfasst, die durch das Entwurfsverfahren der Auskleidungsgestalt (in 5 gezeigt) erhalten wird; und
– Hochdrucktank eines Vergleichsbeispiels: Hochdrucktank, welcher eine erste Auskleidung 40a bei dem Entwurfsverfahren der Auskleidungsgestalt (in 5 gezeigt) umfasst.

In 9 und 10 gibt eine helle Schraffur einen Bereich mit einer geringen Belastung der Faser 51 an und die Farbe der Schraffur wird mit einer Zunahme der Belastung der Faser 51 hin zu der dunkleren Farbe verändert. Wie dargestellt ist, weist der Hochdrucktank 10 der Ausführungsform (in 9 gezeigt) im Vergleich zu dem Hochdrucktank des Vergleichsbeispiels (in 10 gezeigt) eine Reduktion einer hohen Belastung bei einem Ende des Mundstücks 14 auf. Der Hochdrucktank 10 der Ausführungsform weist ebenso eine Reduktion einer Belastung über einen weiten Bereich auf der Außenfläche der Verstärkungsschicht 50 auf. Der Hochdrucktank 10 der Ausführungsform weist im Vergleich zu dem Hochdrucktank des Vergleichsbeispiels eine Reduktion der durch eine CAE-Analyse berechneten Maximalbelastung um annähernd 5% auf.
Wie vorstehend beschrieben ist, entspricht die Gestalt der Außenfläche des Auskleidungs-Domabschnitts 44 (Domabschnitt) der Auskleidung 40 (in 3 gezeigt) bei dem Hochdrucktank 10 der vorstehenden Ausführungsform der vorbestimmten gekrümmten Gestalt, welche von einer isotonischen Kurve abweicht, und diese bildet die isotonische Kurve S0 (in 3 mit der unterbrochenen Linie gezeigt) bei dem Wicklungsvorgang der Faser 51 auf dem Auskleidungs-Domabschnitt 44 durch Spiralwickeln. Wie vorstehend mit Bezug auf 4 beschrieben ist, reduziert diese Konfiguration den Gesamtbetrag der Abweichungen der Gestaltungen der jeweiligen einzelnen Faserschichten (jeweilige Faserschichten), welche in der Verstärkungsschicht 50 umfasst sind, von der isotonischen Kurve im Vergleich zu der Konfiguration des Auskleidungs-Domabschnitts 44, welcher in einer isotonischen Kurve ausgebildet ist. Folglich stellt diese Konfiguration die ausreichende Festigkeit der Faser 51 in jeder einzelnen Faserschicht sicher, die in der Verstärkungsschicht 50 in dem Hochdrucktank 10 der Ausführungsform umfasst ist, und diese verbessert dadurch die Festigkeit des Hochdrucktanks 10.
Bei dem Hochdrucktank 10 der vorstehenden Ausführungsform entspricht die vorbestimmte gekrümmte Gestalt der Gestalt, welche die isotonische Kurve S0 (in 3 mit der unterbrochene Linie gezeigt) bei der Position annähernd in der Mitte in der Dickenrichtung der Verstärkungsschicht 50 in dem Zustand bildet, bei welchem die Faser 51 gewickelt ist, um die Verstärkungsschicht 50 auszubilden, welche aus einer Mehrzahl von einzelnen Faserschichten (Faserschichten) besteht. Diese Konfigurationen minimiert den Gesamtbetrag der Abweichungen der jeweiligen einzelnen Faserschichten (jeweilige Faserschichten), welche in der Verstärkungsschicht 50 umfasst sind, von der isotonischen Kurve, wie vorstehend mit Bezug auf 4 beschrieben ist. Folglich stellt dies die ausreichende Festigkeit der Faser 51 in jeder einzelnen Faserschicht, welche in der Verstärkungsschicht 50 in dem Hochdrucktank 10 der Ausführungsform umfasst ist, sicher, und verbessert dadurch die Festigkeit des Hochdrucktanks 10 wesentlich.
Zusätzlich entspricht die vorbestimmte gekrümmte Gestalt bei dem Hochdrucktank 10 der vorstehenden Ausführungsform der Gestalt, welche die Abweichung von der isotonischen Gestalt mit einer Verschiebung der Position ausgehend von der Umgebung der Grenze zwischen dem zylindrischen Auskleidungsabschnitt 42 (zylindrischer Abschnitt) und dem Auskleidungs-Domabschnitt 44 (Domabschnitt) der Auskleidung 40 hin zu der Umgebung der Mittelachse AX des zylindrischen Auskleidungsabschnitts 42 (das heißt, der Umgebung des Mundstücks 14) allmählich erhöht (wie in 8 gezeigt ist). Gemäß dieser Konfiguration kann die vorbestimmte gekrümmte Gestalt des Auskleidungs-Domabschnitts 44 der Auskleidung 40 daher auf eine Gestalt eingestellt sein, welche die Charakteristik der Spiralwicklung bei dem Faserwicklungsverfahren berücksichtigt.
B. Modifikationen
Die Erfindung ist nicht auf irgendeinen der Aspekte und der Ausführungsform, wie vorstehend beschrieben, beschränkt, sondern kann durch eine Vielzahl von weiteren Aspekten und Konfigurationen implementiert sein, ohne von dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Einige Beispiel von möglichen Modifikationen sind nachstehend angegeben.
*Modifikation 1:
Die vorstehende Ausführungsform zeigt ein Beispiel der Konfiguration des Hochdrucktanks. Die Konfiguration des Hochdrucktanks kann jedoch beispielsweise durch Hinzufügen einiger Komponenten, Streichen einiger Komponenten oder Verändern einiger Komponenten verschiedenartig verändert, modifiziert oder umgewandelt werden.
Beispielsweise kann die Verstärkungsschicht in dem Hochdrucktank aus einer Faser ausgebildet sein, welche durch irgendeine geeignete Technologie gewickelt ist, die sich von dem Bandwickeln und dem Spiralwickeln (einschließlich dem Spiralwickeln mit großem Winkel und dem Spiralwickeln mit kleinem Winkel), wie vorstehend beschrieben, unterscheidet.
Beispielsweise kann die Verstärkungsschicht in dem Hochdrucktank aus einer Mehrzahl von unterschiedlichen Typen von Verstärkungsschichten mit unterschiedlichen Funktionen (beispielsweise CFRP-Schicht und GFRP-Schicht) ausgebildet sein. Bei dieser Modifikation können die Vorgänge P40 und P50 bei dem Entwurfsverfahren der Auskleidungsgestalt die Berechnung basierend auf der Gesamtdicke der Mehrzahl von unterschiedlichen Typen von Verstärkungsschichten durchführen, oder diese können die Berechnung basierend auf der Dicke einer spezifischen Verstärkungsschicht (beispielsweise CFRP-Schicht) durchführen.
*Modifikation 2
Die vorstehende Ausführungsform zeigt ein Beispiel des Entwurfsverfahrens der Auskleidungsgestalt. Das Entwurfsverfahren der Auskleidungsgestalt kann jedoch beispielsweise durch Hinzufügen einiger Vorgänge, Streichen einiger Vorgänge oder Verändern der Details irgendeines Vorgangs verschiedenartig verändert, modifiziert oder umgewandelt werden.
Beispielsweise stellt der Vorgang P20 die Gestalt der Außenfläche des Auskleidungs-Domabschnitts der ersten Auskleidung auf die erste isotonische Kurve S1 ein. Die Gestalt der Außengestalt des Auskleidungs-Domabschnitts der ersten Auskleidung kann jedoch auf eine unterschiedliche Gestalt zu der isotonischen Kurve eingestellt sein.
Beispielsweise spezifiziert der Vorgang P40 den Referenzpunkt zum Bestimmen der zweiten isotonischen Kurve S2 durch Addieren von 1/2 der Dicke der vorläufigen Verstärkungsschicht zu dem Radius R der Auskleidung. Der Referenzpunkt kann jedoch beliebig spezifiziert sein, solange der Referenzpunkt innerhalb der vorläufigen Verstärkungsschicht eingestellt ist. Beispielsweise kann der Referenzpunkt durch Addieren von 1/n (wobei n eine beliebige positive Zahl bezeichnet) der Dicke der vorläufigen Verstärkungsschicht zu dem Radius R spezifiziert sein. Diese Modifikation reduziert ebenso den Gesamtbetrag der Gestaltungsabweichungen der jeweiligen einzelnen Faserschichten, welche in der Verstärkungsschicht umfasst sind, von der isotonischen Kurve im Vergleich zu der Konfiguration des Auskleidungs-Domabschnitts, welcher in einer isotonischen Kurve ausgebildet ist.
Beispielsweise bestimmt der Vorgang P50 die vorbestimmte gekrümmte Gestalt des Auskleidungs-Domabschnitts durch Subtrahieren von 1/2 der Dicke der vorläufigen Verstärkungsschicht bei jeder Position von der zweiten isotonischen Kurve S2. Der Wert der Dicke, welcher von der zweiten isotonischen Kurve S2 zu subtrahieren ist, kann jedoch beliebig bestimmt werden. Beispielsweise kann der Wert der Dicke, welcher von der zweiten isotonischen Kurve S2 zu subtrahieren ist, gleich 1/m (wobei m eine beliebige positive Zahl bezeichnet) der Dicke der vorläufigen Verstärkungsschicht bei jeder Position sein. Es ist vorzuziehen, dass die Zahl „m” dieser Modifikation identisch zu der Zahl „n” der vorstehenden Modifikation ist. Diese Modifikation bestimmt die Gestalt der für den Hochdrucktank der vorstehenden Ausführungsform verwendeten Auskleidung ebenso auf einfache Art und Weise.
*Modifikation 3
Die Erfindung ist nicht auf irgendeine bzw. irgendeines der Ausführungsform, der Beispiele und der Modifikationen, wie vorstehend beschrieben, beschränkt, sondern diese kann durch eine Vielzahl von anderen Konfigurationen implementiert werden, ohne von dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise können die technischen Merkmale irgendeiner bzw. irgendeines der Ausführungsform, der Beispiele und der Modifikationen gemäß den technischen Merkmalen von jedem der in der KURZFASSUNG beschriebenen Aspekten geeignet ersetzt oder kombiniert werden, um einen Teil oder die Gesamtheit der vorstehend beschriebenen Probleme zu lösen oder um einen Teil oder die Gesamtheit der vorstehend beschriebenen vorteilhaften Effekte zu erreichen. Es kann auf irgendeines der technischen Merkmale verzichtet werden, solange das technische Merkmal hierin nicht als essenziell beschrieben ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2015-103573 [0001]
WO 2011/154994 A1 [0003, 0005, 0005, 0005]
JP 2012-149739 A [0005]
JP 2011-047486 A [0005]

Claims

Hochdrucktank, aufweisend: eine Auskleidung, welche einen inneren Mantel des Hochdrucktanks bildet und einen zylindrischen Abschnitt mit einer zylindrischen Gestalt und Domabschnitte mit einer gekrümmten Gestalt, welche ausgehend von jeweiligen Enden des zylindrischen Abschnitts erweitert sind, umfasst; und eine Verstärkungsschicht, welche durch Wickeln einer Faser auf einer Außenfläche der Auskleidung ausgebildet ist, wobei zumindest einer der Domabschnitte derart konfiguriert ist, dass dieser eine vorbestimmte gekrümmte Gestalt besitzt, welche von einer isotonischen Kurve abweicht und bei einem Wicklungsvorgang der Faser auf dem Domabschnitt durch Spiralwickeln eine isotonische Kurve bildet.
Hochdrucktank nach Anspruch 1, wobei die vorbestimmte gekrümmte Gestalt einer Gestalt entspricht, welche bei einer Position annähernd in der Mitte in einer Dickenrichtung der Verstärkungsschicht auf dem Domabschnitt eine isotonische Kurve ausbildet.
Hochdrucktank nach Anspruch 1 oder 2, wobei die vorbestimmte gekrümmte Gestalt einer Gestalt entspricht, welche eine Abweichung von der isotonischen Kurve mit einer Verschiebung einer Position ausgehend von der Umgebung einer Grenze zwischen dem zylindrischen Abschnitt und dem Domabschnitt der Auskleidung hin zu der Umgebung einer Mittelachse des zylindrischen Abschnitts allmählich erhöht.
Herstellungsverfahren eines Hochdrucktanks, aufweisend: Vorsehen einer Auskleidung, welche einen inneren Mantel des Hochdrucktanks bildet und einen zylindrischen Abschnitt mit einer zylindrischen Gestalt und Domabschnitte, welche ausgehend von jeweiligen Enden des zylindrischen Abschnitts erweitert sind, umfasst, wobei zumindest einer der Domabschnitte derart konfiguriert ist, dass dieser eine vorbestimmte gekrümmte Gestalt besitzt, welche von einer isotonischen Kurve abweicht; und Wickeln einer Faser auf einer Außenfläche der Auskleidung durch Spiralwickeln, um eine Verstärkungsschicht auszubilden, so dass bei dem zumindest einen der Domabschnitte eine isotonische Kurve ausgebildet wird.
Entwurfsverfahren einer Gestalt einer Auskleidung, welche einen inneren Mantel eines Hochdrucktanks bildet, wobei das Entwurfsverfahren der Gestalt der Auskleidung aufweist: Bestimmen einer Gestalt einer vorläufigen Auskleidung mit Domabschnitten, welche von jeweiligen Enden eines zylindrischen Abschnitts mit einer zylindrischen Gestalt erweitert sind und jeweils in einer isotonischen Kurve ausgebildet sind; Bestimmen einer Konfiguration einer vorläufigen Verstärkungsschicht, welche durch Wickeln einer Faser auf einer Außenfläche der vorläufigen Auskleidung ausgebildet wird; Einstellen einer isotonischen Kurve innerhalb der vorläufigen Verstärkungsschicht; und Bestimmen einer vorbestimmten gekrümmten Gestalt des Domabschnitts einer endgültigen Auskleidung basierend auf der eingestellten isotonische Kurve und einer Dicke der vorläufigen Verstärkungsschicht.
Entwurfsverfahren der Gestalt der Auskleidung nach Anspruch 5, wobei das Einstellen der isotonischen Kurve ein Einstellen der isotonischen Kurve bei einer Position annähernd in der Mitte in einer Dickenrichtung der vorläufigen Verstärkungsschicht aufweist.