KR20170066654A - 압력 용기 및 압력 용기의 제조 방법 - Google Patents

압력 용기 및 압력 용기의 제조 방법 Download PDF

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프랑크 키히
귀도 에닝호르슈트
토르슈텐 텔렌
마르크 틸만스
올레 힌네부르크
아르네 뵈켄하우어
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티쎈크로프 마리네 지스템스 게엠베하
티센크룹 악티엔게젤샤프트
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Abstract

본 발명은, 특히 잠수함용의 내부 또는 외부 압축 하중을 위한 압력 용기로서, 내부 라이너 및 섬유들을 함유하는 섬유층 패키지를 포함하는 벽을 구비하고, 내부 라이너는 섬유층 패키지에 의해 적어도 부분적으로 피복되고, 섬유층 패키지는 제 1 층 및 제 2 층을 포함하고, 제 1 층 내의 서브-영역에서, 섬유들은 내부 라이너 주위에 제 1 섬유 방향을 따라 연장되고, 제 2 층 내에서, 섬유들은 제 2 섬유 방향을 따라 연장되고, 내부 라이너는 압력 용기를 안정화시키기 위한 증가된 재료 두께 영역을 포함하는, 압력 용기를 제안한다.

Description

압력 용기 및 압력 용기의 제조 방법{PRESSURE CONTAINER AND METHOD FOR PRODUCING A PRESSURE CONTAINER}
본 발명은 압력 용기 및 압력 용기의 제조 방법에 관한 것이다.
압력 용기는 예를 들어 압축 공기가 저장되는 압력 실린더의 형태로 충분히 잘 알려져 있다. 해양 환경에서, 예를 들어 잠수함이나 다른 해양 공학 구조물과 관련하여, 이러한 압력 용기는 일반적으로 압력 실린더에서 압축된 유체로 인해 발생하는 내부 압력뿐만 아니라 예컨대 잠수함이 잠수할 때 압력 용기에 작용하는 외부 압력을 견뎌야 한다.
강으로 제조된 압력 실린더가 상기한 하중을 견디기 위해 잠수함에 일반적으로 사용된다. 그러나, 이러한 압력 실린더는 일반적으로 큰 고유 중량을 가지므로, 잠수함의 예컨대 선체의 목표 밸런싱이 추가적인 보상 질량 없이 달성될 수 없다.
본 발명의 과제는, 솔리드 스틸로 제조된 압력 용기에 비해 더 가볍지만 안정적이어서 예컨대 잠수함이 잠수하는 때에 압력 용기에 작용하는 외부 압력의 존재 시에도 또한 사용될 수 있는 압력 용기를 이용가능하게 하는 것이다.
본 발명은 특히 잠수함용의 내부 또는 외부 압축 하중을 위한 압력 용기로서, 내부 라이너 및 섬유들을 함유하는 섬유층 패키지를 포함하는 벽을 구비하고, 내부 라이너는 섬유층 패키지에 의해 적어도 부분적으로 피복되고, 섬유층 패키지는 제 1 층 및 제 2 층을 포함하고, 제 1 층 내의 서브-영역에서, 섬유들은 내부 라이너 주위에 제 1 섬유 방향을 따라 연장되고, 제 2 층 내에서, 섬유들은 제 2 섬유 방향을 따라 연장되고, 내부 라이너는 압력 용기를 안정화시키기 위한 증가된 재료 두께 영역을 포함하는, 압력 용기에 의해 해결된다.
종래 기술에 비해, 섬유층 패키지의 사용에 의해 강화가 유리하게 제공되고, 증가된 재료 두께 영역의 바람직하게 목표된 배열에 의해 안정성의 증가 또는 내충격성의 증가가 제공된다. 특히, 섬유층 패키지에서 섬유의 사용에 의해 섬유-플라스틱 복합재가 생산될 수 있는데, 이 섬유-플라스틱 복합재는 증가된 재료 두께 영역과 함께, 예컨대 잠수함이 잠수할 때에 압력 용기에 작용하는 증가된 외부 압력을 압력 용기가 또한 견디는 것을 보장한다. 솔리드 스틸 압력 용기 대신에 섬유-플라스틱 복합재를 적어도 부분적으로 사용하면, 유리하게는 솔리드 스틸로 제조된 압력 용기에 비해 중량 감소가 가능하다.
유리하게는 치수적으로 안정한 압력 용기이며, 이 용기는 특히 바람직하게는 해양 환경, 특히 잠수함에 사용하기 위해 제공된다. 예컨대, 압력 용기는, 잠수함에서 사용되며 압축 공기 또는 압축 유체가 저장되는 압력 실린더이다. 내부 라이너는 중공 보디로서 구성된다. 특히, 압력 용기가 대칭 축선을 갖고 그리고/또는 압력 용기가 더 나은 공간 활용의 목적으로 그의 기하학적 구현의 측면에서 그의 사용 장소에 적합하게 되는 방식으로 내부 라이너가 형성되게 된다. 예컨대, 압력 용기가 그 단면에서 신장형 (kidney-shaped) 으로 구성되거나 그 단면이 원형 또는 타원형 형상으로부터 분기하도록 구성되는 것을 생각할 수 있다. 압력 용기는 바람직하게는 압력 용기가 사용될 주위에 대한 설치 공간에 따라 적합하게 되도록 구성된다. 특히, 압력 용기는 압축 유체를 저장하는데 사용될 수 있으며, 압축 유체는 바람직하게는 내부 라이너에 의해 형성된 중공 공간 내에 둘러싸인다. 증가된 재료 두께 영역들은 바람직하게는 내부 라이너 상에 일정한 간격으로 배열되고 그리고/또는 내부 라이너 상의 특정 영역에 목표된 방식으로 배열된다. 증가된 재료 두께 영역들은 바람직하게는 내부 라이너의 외측에서의 돌출부 또는 융기부이다. 그러한 증가된 재료 두께 영역에 의해, 압력 용기의 벽은 예를 들어 다이빙하는 때에 증가된 응력이 예상되는 지점에서 목표된 방식으로 보강될 수 있다. 예를 들어, 그러한 증가된 재료 두께 영역이 압력 용기의 대칭 축선을 따라 규칙적인 또는 불규칙적인 간격으로 배열 되는 것을 생각할 수 있다. 더욱이, 증가된 재료 두께 영역이 원통형 영역과 극 캡 (pole cap) 영역 사이에 배열되는 것을 생각할 수 있다. 내부 라이너의 중심 영역에서 대칭 축선을 따른 증가된 재료 두께 영역들의 간격들이 외부 영역에서의 간격들의 크기의 절반이 되도록 하는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명의 유리한 실시형태 및 양태는 종속 청구항에서 그리고 도면을 참조한 설명에서 찾아볼 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 섬유층 패키지가 제 3 층을 포함하고, 섬유들이 제 3 층 내에서 제 3 섬유 방향을 따라 연장되고, 제 2 섬유 방향과 제 3 섬유 방향은 서로 상이하고, 제 2 층들과 제 3 층들이 내부 라이너의 표면에 수직으로 연장되는 방향을 따라 교호한다. 이로써, 내부 라이너는 맨드릴을 형성한다. 특히, 섬유층 패키지는 다수의 제 2 층 및 다수의 제 3 층을 포함하고, 개별적인 제 2 층 및 제 3 층은 서로 교호하며 배열된다. 제 2 층의 섬유들은 바람직하게는 원주방향 와인딩 (circumferential winding) 을 따르고, 제 3 층의 섬유들은 극성 와인딩 (polar winding) 을 따른다. 제 2 층의 섬유들이 제 3 층의 섬유들에 대해 대략 직각으로 연장되는 것을 생각할 수 있다. 더욱이, 섬유들이 제 1 및 제 2 층에 균일하게 각각 분포되게 된다. 따라서, 압력 용기의 보강을 위해 가능한 한 안정적인 플라스틱 복합재가 섬유층 패키지의 형태로 제조될 수 있으며, 제 1 층의 층 두께는 증가된 재료 영역에서 내부 라이너의 최대 높이까지 연장된다. 보상 층으로서 역할하는 제 1 층에 의해, 섬유층 시스템의 나머지가 배치되는, 가능한 한 매끄럽고 평평한 표면이 유리하게 제공될 수 있다. 특히, 보상 층의 섬유들이 적어도 제 1 층을 뒤따르는 제 2 또는 제 3 층의 섬유들에 대해 적어도 비스듬하게, 바람직하게는 본질적으로 직각으로 연장되게 된다. 제 1 층의 섬유들은 바람직하게는, 특히 증가된 재료 두께 영역 주위에 감김이 없이, 내부 라이너의 외측에 원주방향 와인딩에 따라 감겨야 한다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 섬유층 패키지는 보호층에 의해 둘러싸이게 된다. 예컨대, 보호층은 유리섬유-강화 플라스틱이며, 이는 특히 섬유층 패키지에 균일하게 적용된다. 보호층에 의해, 압력 용기가 부식되지 않거나 손상되지 않는 것이 유리하게 보장될 수 있다. 보호층은 바람직하게는 예를 들어 해상 환경에 대한 압력 용기의 사용 영역에 적합하고, 예를 들어 궁극적으로 부식을 야기하는 디포짓 형성 및/또는 파울링을 방지한다. 따라서, 보호층은 한편으로는 파울링, 즉 바나클 (barnacles) 이 최소화되고, 다른 한편으로는 격리 또는 물질 분리에 의해 부식이 방지되는 것을 유리하게 보장할 수 있다. 더욱이, 보호층은 섬유층 패키지를 바닷물로부터 격리시키고, 그 결과, 전류가 흐를 수 없고 전자기 시그니처가 증가되지 않는다. 더욱이, 보호층은 충격이나 점 같은 하중 시에 변하는, 예컨대 흐려지거나 색이 변하는 방식으로 구성될 수 있다. 섬유층 패키지에의 가능한 손상은 이러한 표지 기능에 의해 용이하게 인식될 수 있다. 그리고, 압력 용기가 지퍼를 구비한 포켓에 보관되는 것을 생각할 수 있다. 포켓은 예를 들어 네오프렌 또는 유사한 재료로부터 제조될 수 있다. 표지 기능의 시험을 위해 포켓이 제거될 수 있고, 따라서 검사가 용이해질 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 증가된 재료 두께 영역은 강화 리브로서 구성되게 된다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 내부 라이너가 적어도 부분적으로 원통형으로 형성되고 그리고/또는 극 캡 영역을 포함하도록 된다. 특히, 섬유층 패키지가 원통형으로 형성된 영역에 배열되게 된다. 원통형 영역에서의 섬유층 패키지의 목표된 배열의 결과로서, 압력 용기는 압력 또는 외부로부터의 힘의 적용을 가장 심하게 받는 영역에서 그 안정성에 있어 보강될 수 있다. 극 캡 영역에서, 섬유들은 원통형 영역 내의 해당 섬유 방향에 대한 각도 변화에 의해 상이한 섬유 방향을 따라 연장된다. 특히, 각도 변화는 곡선형 극 영역의 영역 내의 포설 경로 (laying path) 가 회전 표면 상에 배열되도록 선택된다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 섬유들은 섬유층 패키지 내에 이소텐소이드 (isotensoid) 방식으로 배열되게 된다. 특히, 맨드릴로서 작용하는 내부 라이너가 그 표면이 섬유들의 이소텐소이드 포설을 허용하도록 구성되게 된다. 섬유들의 이소텐소이드 포설의 결과로서, 습식 와인딩 동안 포설된 섬유가 미끄러지는 것을 방지하는 것이 유리하게 가능하다. 더욱이, 압력 용기의 모든 지점에서 섬유들에 동일한 하중이 지배하는 것이 유리하게 보장될 수 있다. 따라서, 압력 용기에 작용하는 압력은 유리하게 균일하게 분포될 수 있다.
길이방향 축선에 수직한 분할 선을 갖는 다중 부분 내부 라이너의 경우, 증가된 재료 두께 영역이 의도된 연결부를 따라, 즉 각 경우에 연결될 개별 부분들의 단부들에서 연장되도록 하는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 후속의 견고하게 접합된 연결부들이 특히 용접의 경우에 유리하게 단순화되거나 가능해진다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 제 1 층, 제 2 층 및/또는 제 3 층이 열가소성 또는 열경화성 매트릭스 시스템을 포함하게 된다. 섬유들은 개별 매트릭스 시스템에 의해 내부 라이너 또는 섬유층 패키지에 고정된다. 열경화성 매트릭스 시스템은 바람직하게는, 특히 (에폭시) 수지를 포함하는, 2-성분 수지 시스템이다. 열경화성 매트릭스 시스템의 사용은 양호한 장기간 내성의 이점을 갖는다. 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 폴리에테르 에테르 케톤을 포함하는 열가소성 매트릭스 시스템이 개별 섬유의 고정에 사용되는 것도 또한 생각할 수 있다. 열가소성 매트릭스 시스템의 사용은 압력 용기에 충격 저항성을 부여하고 에너지-흡수 벽을 제공한다는 이점이 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 내부 라이너는 금속, 알루미늄, 또는 열가소성 물질로 제조되게 된다. 예를 들어, 내부 라이너는 스테인리스강으로 제조될 수 있고, 이것으로 비교적 얇은 금속 내부 라이너를 생산할 수 있다. 열가소성 물질은 많은 노력없이 형상부여 방식으로 처리될 수 있으며, 그 결과, 압력 용기의 생산이 유리하게 더 단순화된다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 내부 라이너의 두께는 5 ㎜ 미만, 바람직하게는 2.5 ㎜ 미만, 특히 바람직하게는 1.5 ㎜ 미만에 이르게 된다. 특히 금속 내부 라이너의 경우, 후자는 작은 두께로 인해 용이하게 처리될 수 있고 원하는 모양으로 될 수 있다. 또한, 압력 용기의 금속 비율을 감소시키는 결과로서, 중량이 유리하게 더 감소된다. 더욱이, 섬유층 패키지가 내부 라이너의 표면에 수직인 방향을 따라 내부 라이너보다 2 배 이상, 바람직하게는 4 배 이상, 특히 바람직하게는 10 배 이상 두껍게 된다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 압력 용기의 벽은 바람직하게는, 250 G 까지의 내충격성, 바람직하게는 350 G 까지의 내충격성, 특히 바람직하게는 400 G 까지의 내충격성을 갖게 된다.
본 발명의 다른 주제는 본 발명에 따른 압력 용기의 제조 방법으로서, 내부 라이너가 프로세스 단계 a 에서 준비되고, 프로세스 단계 b 에서 내부 라이너 상에 섬유층 패키지가 포설되는, 압력 용기의 제조 방법이다.
섬유-플라스틱 복합체는 바람직하게는 프로세스 단계 b 에서 포설에 의해 간단한 방식으로 제조된다. 섬유들은 플라스틱-섬유 복합재가 발생하는 방식으로 섬유층 패키지 내에 배열되어서, 압력 용기를 형성하기 위한 유일한 재료로서 솔리드 스틸의 사용을 불필요하게 한다. 섬유들은 바람직하게는 제 2 섬유 방향을 따라 제 2 층 내에 그리고/또는 제 3 섬유 방향을 따라 제 3 층 내에 포설된다. 원통형 영역과 적어도 하나의 극 영역, 바람직하게는 2 개의 대향 극 영역들을 갖는 내부 라이너가 바람직하게는 프로세스 단계 a 에서 준비된다. 또한, 원통형 영역의 제 2 섬유 방향이 극 영역의 제 2 섬유 방향과 상이하게 된다. 특히, 이는 원통형 영역과 극 영역에 대한 제 3 방향에 적용된다.
제 2 섬유 방향은 본질적으로 중공 보디 형상의 내부 라이너 주위의 원주방향 와인딩에 의해 설정되고 제 3 섬유 방향은 본질적으로 원주방향 와인딩에 수직한 극성 와인딩에 의해 설정되도록 하는 것이 바람직하다. 특히, 원통형 영역의 제 2 섬유 방향이 제 3 섬유 방향에 대해 평행하지 않게, 바람직하게는 본질적으로 직각으로 연장되게 된다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 프로세스 단계 a 에서,
- 유동 성형 (flow-forming) 프로세스에 의해 금속 내부 라이너가 제조되거나, 또는
- 사출 블로우 성형 프로세스에 의해 열가소성 내부 라이너가 제조되게 된다.
유동 성형 프로세스를 이용한 금속 내부 라이너의 제조에서, 선삭기에서 맨드릴에 라운드 블랭크 (round blank) 가 바람직하게는 클램핑되고, 그러고 나서 라운드 블랭크는 동시 프레싱 및 전진-이송 압연으로 맨드릴 윤곽에 대응하는 금속 내부 라이너의 원하는 형상으로 변형된다. 이러한 비절삭 프로세스에 의해, 얇은 벽의 금속 내부 라이너가 유리하게 제조될 수 있으며, 그 두께는 2 ㎜ 미만에 이른다. 그리고, 증가된 재료 두께 영역 또는 돌기부가 금속 내부 라이너 상에 간단한 방식으로 제조될 수 있다. 열가소성 내부 라이너의 제조에서, 프리폼이 유리 전이 온도보다 높은 온도로 가열되고, 그 결과, 거대분자가 프리폼을 따라 정렬될 수 있다. 가열된 프리폼은 바람직하게는 블로잉 몰드, 특히 윤곽 툴에 도입되고, 그러고 나서 내부 압력을 받는다. 따라서, 프리폼은 윤곽 툴 또는 블로잉 몰드의 내측의 윤곽에 적응한다. 이러한 사출 블로우 성형 프로세스에 의해, 이음매없이 제조될 수 있고 높은 표면 품질을 갖는 열가소성 내부 라이너가 유리하게 획득될 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 프로세스 단계 b 에서, 섬유들은 열경화성 매트릭스에 함침되고 그러고 나서 감기게 된다. 특히, 섬유들은 건식 연속 섬유들로서 준비되고, 연속 섬유들은 감기기 직전에 열경화성 매트릭스에 함침되거나 또는 액체 열경화성 플라스틱에 의해 침투되게 된다. 특히, 예를 들어 (에폭시) 수지 및 경화제를 포함하는, 2-성분 수지 시스템이 열경화성 매트릭스 시스템으로서 사용된다. 고온 경화 매트릭스 시스템이 바람직하게 제공되며, 고온 경화 매트릭스 시스템은 상승된 유리 전이 온도에 의해 구별되고, 이로써 높은 주위 온도에서도 와인딩의 충분한 강도를 보장한다. 열경화성 매트릭스의 사용의 결과로서, 점도는 유리하게 조정될 수 있고 높은 강도가 달성될 수 있다. 섬유는 바람직하게는, 감기기 전에 일시적으로, 특히 8 ㎜ 이하의 폭을 갖는 로빙 (roving) 으로서 조합되고, 로빙은 금속 또는 열가소성 내부 라이너 상에 감긴다. 특히, 와인딩이 일어날 때, 로빙은 회전하는 내부 라이너 상에 감긴다. 복수의 로빙이 서로 나란히 있는 내부 라이너 상에 포설되는 것을 생각할 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 프로세스 단계 b 에서, 섬유들은 열가소성 매트릭스에 함침되고 그러고 나서 감기게 된다. 특히, 섬유가 테이프로서, 특히 50 ㎜ 이하의 테이프 폭을 갖도록 준비되고, 열가소성 매트릭스로 사전 함침되게 된다. 특히, 열가소성 매트릭스는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 폴리에테르 에테르 케톤을 포함한다. 테이프는 바람직하게는 내부 라이너 상에 감기기 직전에 융착되고 나서 다시 경화된다. 열가소성 매트릭스의 사용은 비교적 신속하게 경화되고 임의의 열적 후처리를 필요로 하지 않는다는 이점을 갖는다.
본 발명의 추가의 세부사항, 특징 및 이점은 도면 및 도면을 참조한 바람직한 실시형태에 대한 이하의 설명으로부터 도출된다. 도면은 단지 본 발명의 사상을 제한하지 않는 본 발명의 예시적인 실시형태를 보여준다.
도 1 은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 압력 용기로부터의 벽의 세부를 보여준다.
도 2 는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 압력 용기를 보여준다.
동일한 부분은 다양한 도면에서 항상 동일한 도면부호가 제공되며, 따라서 각각의 경우에 통상적으로 단 한 번만 명명되거나 언급된다.
도 1 은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 압력 용기의 벽 (10) 의 세부를 개략적으로 도시한다. 여기서 나타낸 벽 (10) 은 예를 들어 적어도 부분적으로 원통 형상인 압력 용기의 대칭 축선 (S) 에 실질적으로 평행하게 연장된다. 그러한 압력 용기는 예를 들어 잠수함 또는 다른 해양 공학 구조물의 일부이다. 압력 용기의 안정성에 대한 높은 요구와는 별도로, 압력 용기가 비교적 낮은 중량을 갖는 것이 바람직하다. 압력 용기의 중량을 줄이기 위해, 압력 용기의 벽 (10) 은 바람직하게는 하이브리드 구조로 설계된다. 이 목적을 위해, 벽은 바람직하게는 금속 또는 열가소성 내부 라이너 (1) 외에 섬유층 패키지 (7) 를 포함하며, 섬유층 패키지 (7) 는 내부 라이너 (1) 를 둘러싸거나 또는 피복한다. 특히, 섬유층 패키지 (7) 는 압력 용기의 중심 또는 압력 용기의 중공 공간의 반대쪽을 향하는 측에, 즉 압력 용기의 외측에 놓인다. 섬유층 패키지 (7) 는 바람직하게는 압력 용기의 보강에 기여하여 본질적으로 형상을 결정하는 내부 라이너 (1) 의 안정화를 보장한다. 섬유층 패키지 (7) 가 다층으로 구성되고 적어도 제 2 층 (3) 및 제 3 층 (4) 을 포함하도록 제공된다. 섬유는 바람직하게는 제 2 층 (3) 에서 제 2 섬유 방향을 따라 그리고 제 3 층 (4) 에서 제 3 섬유 방향을 따라 연장된다. 특히, 제 2 층의 섬유는 극성 와인딩을 따르는 반면, 제 3 층의 섬유는 원주방향 와인딩을 따른다. 극성 와인딩의 경우, 섬유는 바람직하게는, 특히 원통형 영역에서, 본질적으로 축선 방향을 따라, 즉 대칭 축선 (S) 에 평행하게 연장된다. 원주방향 와인딩의 경우, 섬유는 특히 원통형 영역에서 본질적으로 반경 방향을 따라 연장되고, 섬유는 대칭 축선 (S) 주위에 연장되게 감긴다. 섬유가 내부 라이너 주위에 나선형으로 감겨있는 것을 또한 생각할 수 있다. 섬유의 이러한 나선형 배열이 서로에 대해 정확하게 직각으로 더 이상 연장되지 않는 제 2 섬유 방향 및 제 3 섬유 방향을 초래한다는 것은 본 기술분야의 당업자에게 명백하다. 따라서, 제 2 섬유 방향 및 제 3 섬유 방향은, 이상적인 직각 경로로부터의 편차가 10°미만, 바람직하게는 5°미만이라면, 서로 직각으로 연장되는 것으로 여전히 이해되어야 한다. 더욱이, 내부 라이너 (1) 가 증가된 재료 두께 영역 (1') 을 포함하도록 제공되며, 본 실시형태에서 이 영역은 압력 용기의 원통형 영역상의 돌출부 또는 돌기부로서 구성된다. 이러한 증가된 재료 두께 영역 (1') 의 결과로서, 압력 용기의 안정화가 유리하게 지지될 수 있다. 특히, 증가된 재료 두께 영역 (1') 이 작동 조건 하에서, 예를 들어 60 bar 이상의 외부 압력에서, 비교적 높은 응력이 발생하는 압력 용기의 영역에 위치되는 것을 생각할 수 있다. 예를 들어 내부 라이너 (1) 상의 증가된 재료 두께 영역 (1') 이 압력 용기가 그의 원통형 영역으로부터 압력 용기의 극 캡 영역으로 전환하는 전이 영역에 배치되는 것을 생각할 수 있다. 섬유층 패키지 (7) 의 나머지, 특히 제 2 및/또는 제 3 층에 권취용 평탄면을 부여하기 위해 제 1 층 (5) 이 제공되고, 제 1 층 (5) 은 내부 라이너 (1) 주위에 연장되는 제 1 섬유 방향을 따라 감긴 섬유들을 포함한다. 특히, 증가된 재료 두께 영역 (1') 은 제 1 층 (5) 에서 섬유를 감는 동안 와인딩으로부터 생략되고, 그 결과, 증가된 재료 두께 영역 (1') 옆의 영역들은 제 1 층 (5) 및 증가된 재료 두께 영역이 반경 방향을 따라 동일한 높이에서 종료될 때까지 충전될 수 있다.
더욱이, 섬유층 패키지 (7) 가 보호층 (6) 에 의해, 바람직하게는 완전히, 둘러싸이거나 피복된다. 도시된 실시형태에서, 이는 유리섬유-강화 플라스틱의 층이다. 임의의 디포짓에 대한, 즉 파울링에 대한 보호의 목적으로 또는 수송을 위해, 섬유층 패키지 (7) 가 보호층 (6) 또는 포켓 형태의 다른 층에 의해 둘러싸이는 것을 또한 생각할 수 있다.
도 2 는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 압력 용기를 나타낸다. 묘사는 압력 용기가 우측에서는 섬유층 패키지 (7) 를 구비하지 않게 그리고 좌측에서는 섬유층 패키지 (7) 를 구비하게 도시되도록 선택되어 있다. 특히, 증가된 재료 두께 영역들 (1') 이 내부 라이너 (1) 를 따라 그리고 또한 압력 용기를 따라, 특히 대칭 축선 (S) 을 따라 일정한 간격으로 배열되도록 제공된다. 특히, 증가된 재료 두께 영역은 내부 라이너의 외측을 따라 원주방향으로 연장된다.
1 내부 라이너
1' 증가된 재료 두께 영역
3 제 2 층
4 제 3 층
5 제 1 층
6 보호층
7 섬유층 패키지
10 벽
S 대칭 축선

Claims (13)

  1. 특히 잠수함용의 내부 또는 외부 압축 하중을 위한 압력 용기로서,
    내부 라이너 (1) 및
    섬유들을 함유하는 섬유층 패키지 (7)
    를 포함하는 벽 (10) 을 구비하고,
    상기 내부 라이너 (1) 는 상기 섬유층 패키지 (7) 에 의해 적어도 부분적으로 피복되고 (sheathed), 상기 섬유층 패키지 (7) 는 제 1 층 (5) 및 제 2 층 (2) 을 포함하고, 상기 제 1 층 (5) 내의 서브-영역에서, 섬유들은 상기 내부 라이너 (1) 주위에 제 1 섬유 방향을 따라 연장되고, 상기 제 2 층 (2) 내에서, 섬유들은 제 2 섬유 방향을 따라 연장되고, 상기 내부 라이너 (1) 는 상기 압력 용기를 안정화시키기 위한 증가된 재료 두께 영역 (1') 을 포함하는, 압력 용기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 섬유층 패키지 (7) 는 제 3 층 (3) 을 포함하고, 섬유들은 상기 제 3 층 (3) 내에서 제 3 섬유 방향을 따라 연장되고, 상기 제 2 섬유 방향은 상기 제 3 섬유 방향과 상이하고, 제 2 층들 (2) 과 제 3 층들 (3) 이 상기 내부 라이너 (1) 의 표면에 수직으로 연장되는 방향을 따라 교호하는 (alternate) 것을 특징으로 하는 압력 용기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 섬유층 패키지 (7) 는 보호층 (6) 에 의해 둘러싸이는 것을 특징으로 하는 압력 용기.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 증가된 재료 두께 영역 (1) 은 강화 리브로서 구성되는 것을 특징으로 하는 압력 용기.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 섬유들은 상기 섬유층 패키지 (7) 내에 이소텐소이드 (isotensoid) 방식으로 배열되는 것을 특징으로 하는 압력 용기.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 층 (3), 상기 제 2 층 (4) 및/또는 상기 제 3 층 (5) 은 열가소성 또는 열경화성 매트릭스 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 용기.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내부 라이너 (1) 는 금속, 특히 특수강, 또는 열가소성 물질로 제조되는 것을 특징으로 하는 압력 용기.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내부 라이너 (1) 의 두께는 5 ㎜ 미만, 바람직하게는 2.5 ㎜ 미만, 특히 바람직하게는 1.5 ㎜ 미만에 이르는 것을 특징으로 하는 압력 용기.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압력 용기의 상기 벽 (10) 은 바람직하게는, 250 G 까지의 내충격성, 바람직하게는 350 G 까지의 내충격성, 특히 바람직하게는 400 G 까지의 내충격성을 갖는 것을 특징으로 하는 압력 용기.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 압력 용기의 제조 방법으로서,
    상기 내부 라이너 (1) 는 프로세스 단계 a 에서 준비되고, 섬유들은 프로세스 단계 b 에서 상기 내부 라이너 (1) 상에 감겨 상기 섬유층 패키지를 형성하는, 압력 용기의 제조 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    프로세스 단계 a 에서,
    - 유동 성형 (flow-forming) 프로세스에 의해 금속 내부 라이너가 제조되거나, 또는
    - 사출 블로우 성형 프로세스에 의해 열가소성 내부 라이너가 제조되는 것을 특징으로 하는 압력 용기의 제조 방법.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    프로세스 단계 b 에서, 상기 섬유들은 열경화성 매트릭스에 함침되고 그러고 나서 감기는 것을 특징으로 하는 압력 용기의 제조 방법.
  13. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    프로세스 단계 b 에서, 상기 섬유들은 열가소성 매트릭스에 함침되고 그러고 나서 감기는 것을 특징으로 하는 압력 용기의 제조 방법.
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