TR201807528T4 - İç metal kaplamaya sahip yüksek-dirençli kompozit tanklar ve söz konusu yöntemle meydana getirilen tanklar. - Google Patents

Abstract

Mevcut buluş, özellikle bir sıvıyı ve özellikle de çok yüksek basınç altında depolanan gazı tutması için tasarlanan ve imal edilen metal tankların yapılması için bir yöntem ile ilişkilidir.

Description

TARFNAME LC METAL KAPLAMAYA SAHIP YUKSEK-DIRENÇLI KOMPOZIT TAN KLAR VE SOZKONUSUYONTEMLEMEYDANAGEÜREENTANKLAR Açiklama Mevcut bulus, özellikle bir siviyi ve özellikle de çok yüksek basinç altinda depolanan gazi tutmasi için tasarlanan ve imal edilen metal tanklarin yapilmasi için bir yöntem ile iliskilidir, bundan böyle tanklar olarak anilacaktir.

Ozellikle, bulus basinç altindaki gazin depolanmasi ve nakledilmesi ile iliskilidir, buna örnegin metan, etan veya fosil menseili diger gaz karisimlarini içeren yanici gazlar, petrol yan ürünleri dahildir.

Fosil yakit gazlarinin üretiminin tamamen, üretim alanindan siklikla rezervuarlardan uzaga konumlandirilan dagitim ve tüketim noktalarina bu gazlarin nakledilmesinin fizibilitesine dayali oldugu çok iyi bilinmektedir.

Ornegin jeopolitik, çevresel,teknik ve özelliklerde ekonomik kistaslar gibi çesitli sebeplere dayali olarak geleneksel boru hatlari ile gazin nakledilmesi problemli veya imkânsiz oldugu zaman, deniz tasimaciligi tarafindan, uygun bir sekilde donatilmis gemiler tarafindan sunulan avantajlar ve bu yönde isteklilik, ortaya çikmaktadir.

Gemiler uzun süredir ve yaygin bir sekilde gazin tasinmasi için kullanilmaktadir; ancak, bu tasima yöntemi su gerçekten kaynaklanan ciddi sinirlamalarla karsi karsiya gelmektedir; halen gaz halinde olan gazin tasinmasi, teknik olarak uygun olmasina ragmen, ekonomik olarak avantajli degildir, çünkü bu durum çok yüksek bir basinca sikistirilmis gaz ile doldurulmasi için tasarlanan spesifik tanklar ile donatilmis gemilerin imalatini gerektirecektir.

Gerçekte, çok yüksek basinç kosullari altinda isletilmesi için tasarlanan, bu türde tanklarin üretimi su gerçekten kaynaklanan teknik/ekonomik kisitlamalar ile karsi karsiya kalmaktadir; söyle ki bu türde bir tank esasen iç basinca dayanmasi için tasarlanacaktir ve üretilecektir, burada tankin duvarinin son derece dirençli olmasi gerekmektedir, bu yüzden eger geleneksel tekniklere göre üretiliyor ise kalin olmasi da gerekmektedir.

Bu gerekliligin üç teknik/ekonomik kisitlama ile çelistigi açiktir: - ilk olarak, tankin duvarinin kalinliginin arttirilmasi maliyetlidir ve tasima yönteminin ekonomik avantajindan açikça uzaklastiracaktir; - ikinci olarak, degismeden kalan dis hacimler, tankin daha yüksek kalinligi kullanilabilir iç hacimde azalmaya neden olacaktir (tasima kapasitesi), bu da tankin genel giderinin tasinan mallarin hacmine karsin sagladigi kari azaltmaktadir; - üçüncü olarak, tankin duvarinin kalinliginin arttirilmasi otomatik olarak daha fazla tank agirligi ile sonuçlanmaktadir. Eger tanklar gemi ile tasinir ise, bu durumda, her sanayi uzmaninin bildigi gibi açikça görülmektedir ki, elde edilen agirlik artisi daha büyük gemilerin üretimini ve kullanimi gerektirmektedir (daha fazla yer degistirme), bu da dolayisiyla geleneksel yönteme göre üretilen tanklarda depolanan sikistirilmis gazin tasinmasinin ekonomik avantajinda daha fazla azalmaya neden olmaktadir.

Bu kisitlamalarin üstesinden gelmek için tasarlanan çok iyi bilinen bir yöntem gazin sivilastirilmasidir ve bunun normal bir sivi olarak tasinmasidir, atmosferik basinca yakin sartlar altinda uygun tanklarda depolanmasidir. Bu kosullarda, yüksek basinç altinda gemi ile tasimayla ilgili olarak, yukarida tartisilan spesifik sikintili gereklilikler ile birlikte, yukarida belirtilen teknik/ekonomik kisitlarin, esasen üstesinden gelinmektedir.

Ancak, bu yöntem diger, farkli teknik/ekonomik kisitlari beraberinde getirmektedir, bu da gaz sivilastirma tesisinin geminin yükleme noktasinin yukari yönünde saglanmasi gerekliligi gerçeginde yatmaktadir, öte yandan ilgili yeniden-gaz haline getirme tesislerinin de yüklemenin bosaltim noktasinda hazir hale getirilmesi gerekliligidir.

Bu önemli dezavantajlar su anlama gelmektedir; tesislerin sermayesi ve isletim maliyetlerine dayali olarak nakliyenin genel maliyeti önemli ölçüde artmaktadir, buna gazin sivi hale getirilmesi için gerekli enerjini maliyeti de dahildir.

Yukarida kisa ve öz bir sekilde özetlenen tüm degerlendirmeler sanayi uzmanlari tarafindan iyi bilindiginden ötürü, burada ilaveten tartisilmayacaktir.

Yukarida belirtilen sinirlamalarin üstesinden gelmek için, genellikle 100 Barin üzerinde olan bir yüksek basincin altinda gazin tasinmasi için uygun tanklarin tasarimi ve üretimi için çesitli teknikler gelistirilmistir.

US 6,425,172 numarali Patent Dökümaninda açiklanan yöntem iyi bilinmektedir.

Metal bir iç kaplamadan baslayan bir tankin üretimi ile iliskilidir (bundan sonra “iç kaplama” olarak atifta bulunulacaktir), bu daha sonra reçine-emprenyeli fiber-donatili yapisal kompozitlerin bir veya daha fazla katmani ile örtülmüstür, bir isitma yöntemi ve daha sonra da yavas sogutma yöntemi ile emprenye edilen kompozit malzemenin çesitli fiberleri arasinda çekme geriliminin gerilimlerinin dengelenmesi gerçeklestirilmektedir.

Bu yöntem amaçlari çok iyi bilinen bir özsürtünme islemi ile birlestirilebilir.

Yüksek basinca dayanmasi için tasarlanan silindirik çelik tanklar normal olarak bu yönteme tabi tutulmaktadirlar, tanki bir iç basinca maruz birakmayi içermektedir, burada malzeme kendi elastik limitinin ötesinde gerdirilmektedir, böylece tank sinirli kalici deformasyona ugramaktadir. Bu da malzemenin kalici olarak sertlesmesine ve uzamasina neden olmaktadir, bu durum iç katmanlarda daha da fazla olmaktadir.

Bunlar, basinç serbest birakildiktan sonra, dis katmanlar üzerine bir gerilme uygulamaktadir. Dis katmanlarin, halen kendi elastik sinirlari içerisinde olan, bu sekilde gerdirilmesi, sifir basinçta dahi iç katmanlarin etrafindabir ön-gerilme durumu olusturacaktir. Iç katmanlar, halihazirda ön-gerilmeli olarak basinca tabi tutulduklari zaman ve ayni isletim yüküne tabi tutulduklari zaman, daha düsük gerilim durumunda olacaklardir. Ozetle, iç kaplamanin kalinligini ve agirligini azaltmak için öte yandan da güvenlik etmenlerinin korunmasi veya arttirilmasi için, asinma direnci azaltilmaksizin ancak bazi durumlarda arttirilarak elastik deformasyonun araliginin genisletilmesi için, bu özsürtünme teknigi kullanilmaktadir.

Kompozit malzemelerden yapilan basinç altindaki tanklara uygulanan bu öz- sürtünme teknigi, metalin akma mukavemeti ve tankin test basincina erismek ve asmak için yeterli basincin uygulanmasini içermektedir, bu genellikle isletim basincinin 1.5 katidir, böylece tankin isletim 'ömrü boyunca deformasyon kalicidir ve stabildir, hatta yürürlükte olan yönetmelik tarafindan istenilen gerekli yeniden yapilan testlerden sonra dahi. Bu plastik deformasyon yalnizca metal duvari içermektedir, hem eksenel hem de çevresel yönlerde Öte yandan kompozit malzemeden yapilan dis katman, kendi elastik araliginda kalmaktadir. Bu özellik karbon, cam ve aramid fiberleri için tipiktir.

Yukarida belirtildigi gibi, özsürtünme yöntemi tamamlanmis tank üzerinde gerçeklestirilmektedir, yani kompozit malzeme ile örtüldükten sonra. Bu genellikle tankin içine bir sivinin girilmesi ile gerçeklestirilmektedir, 'özellikle yüksek basinçli bir sivinin girilmesiyle, boylece iç iç kaplama kalici olarak deforme olmaktadir. Bu deformasyon %0.95-1.8!i asabilir. Bu fiberlerin kirilmasinda uzamanin %1.9 ila 3.6 arasinda degistigini göz önünde bulundurursak, ve buna ilaveten isletim basincina iliskin 2.35 ila 3.6 araliginda olan güvenlik etmenini göz önünde bulundurursak, hidrolik test sirasinda maksimum uzamanin asilabilecegini söyleyebiliriz: - %0.95 karbon ve aramid fiberler için, ° %1.8 cam için.

Bu teknik tankin herhangi bir sekilde daha büyük bir hacmi ile veya tankin tamaminin artan çevresel ve eksenel dayanimi ile iliskili olarak herhangi Önemli bir gelistirme saglamamaktadir, çünkü bu faktörler iç kaplamanin kirilma yüküne ve kompozit malzemenin kirilma yüküne dayalidir, bunlar özsurtünme yontemi tarafindan kayda deger bir sekilde modifiye edilmemektedirler.

Harici olarak karbon, cam veya isi ile sertlesen reçineler veya termoplastiklere katilmis reçineler ile emprenye edilmis Kevlar fiberleri tarafindan güçlendirilen metal iç kaplama ile birlikte olan silindirler durumunda, iç kaplamanin ve kompozit malzemenin elastik modülü, sirasiyla çok farkli olabilir. Burada birkaç örnek bulabilirsiniz: modülüne sahiptir; - en yaygin olarak kullanilan karbon fiber ve epoksi reçine kompozitleri 138,000 ve 175,000 N/mm2 araliginda degisen bir E modülüne sahiptir; modülüne sahiptir.

Sanayi açisindan bakildiginda, en pahali olmayan kompozitler genellikle seçilmektedir, bu da fiberglas kompozitlerdir. Ancak, eger çelik iç kaplama/fiberglas kompozit kombinasyonunu seçmemiz gerekir ise (en ekonomik kombinasyon), çok farkli bir esneklik modülüne sahip olacagiz. Bu su anlama gelmektedir, yükleme yönteminin birinci asamasinda (ayarlanmis basinca tank ilk olarak yüklendigi zaman), spesifik stresin çogunlugu, osE* s (Hooke kanunu), kompozitinkinden 3 kat daha fazla E esneklik modülune sahip olan iç kaplama tarafindan emilecektir, öte yandan uyumlu bir sekilde, iç kaplama ve kompozitin arayüzeylerinden gerilmesi esdegerdir.

Eger minimum bir izin verilebilir güvenlik katsayisini uyarlamamiz gerekir ise, Örnegin 3 gibi, isletim basincina bagli olarak, tankin veya geminin isletim basincinin 3 katindan daha az olmayan bir basinçta patlayacagi anlamina gelmektedir.

Eger patlama basincinda kompozit malzemenin fiberleri kirilir ise, bunlarin maksimum izin verilebilir y'L'ike ulastiklari anlamina gelmektedir, veya baska bir deyisle, bunlarin maksimum deformasyonunun saglandigi anlamina gelmektedir, ve bundan dolayi da, fiberglas atfen uzama halen %3.6'dir.

Yukarida belirtildigi gibi bu fiberlerin davranisi uygulamada kirilma noktasina dogru düz dogrusal oldugundan 'ötürü, daha sonra hem isletim basincina = 3.6/3 =% 1.2 ayni zamanda da test basincina karsilik gelen deformasyonlari hesaplayabiliriz, bu, mevcut standartlara göre, normalde isletim basincinin= 1.5 X 1.2 =%1.8 1.5 katinda ayarlanmaktadir.

Bu deformasyonlar ile birlikte, çelik alasimlar ayni zamanda da alüminyum alasimlar birlikte plastik araliginda iyidirler.

Buna ilaveten, mevcut standartlar tarafindan gerektigi gibi, sonraki periyodik hidrolik yeniden testlerde kalici ve stabil bir deformasyon elde etmek için, bu deformasyonun yüzde ile arttirilmasi gereklidir, hatta minimal olsa dahi.

Bu akil yürütme biçimi kuvvetler esitligini göz önünde bulunduran diger temel iliski ele alinir ise daha fazla geçerlidir.

Gerilme o ayrica F/A olarak tanimlanmaktadir, burada F yük veya toplam kuvvettir, ve A kuvvetin uygulandigi yüzeydir.

Bir yandan hacimleri arttirirken 'Öte yandan maliyetlerin ve agirliklarin azaltilmasi için, genel dis ebatlari degistirmeksizin, malzemelerin kalinliginin azaltilmasi gerekmektedir, yani A degerinin, bu da kalinlik islevidir. Gerçekte, birim uzunlugu ile birlikte bir duvarin en kesitini göz Önünde bulundurur isek, sunu söyleyebiliriz A: 8 x 1 ve bundan dolayi da: Bu su anlama gelmektedir, eger yükleme basinci ile dogrudan baglantili olan F, ayni kalir ise, 8 ne kadar küçük olur ise o o kadar yüksek olur, ve E sabit oldugundan Su sekilde takip etmektedir, mevcut standartlarin gerektirdigi güvenlik katsayilarinin kullanimi, ve maliyetlerin ve agirliklarin azaltilmasi için minimum iç kaplama kalinligi ile, özsürtünme yontemi (bundan sonra “ozsürtünme” olarak atifta bulunulacaktir) söz konusu gemilerin ve tanklarin üretimi ve sertifikasyonu için kaçinilmaz ve sonuç olacaktir.

Bu yöntem ayrica düzgün bir sekilde uygulanir ise, belirli avantajlara sahiptir.

Gerçekte, özsürtünme basinci serbest birakildigi zaman, iç kaplamanin duvarlari sikistirmaya tabi tutulmaktadirlar, böylece, iç basinç bir kez daha ayni tank üzerinde uygulandigi zaman, iç kaplama üzerindeki stres daha düsük olacaktir. Bu su anlama gelmektedir iç kaplama malzemesinin o medyan degeri daha küçük olacaktir ve deneylerin gösterdigi gibi, asinma davranisi dolayisiyla iyilesecektir.

Ancak, kullanilacak olan malzemelere, ayni zamanda da duvarlarin ebatlarina, çok dikkat edilmelidir, çünkü asiri plastiklik veya malzemenin düsük esnekligi malzemenin kendisinin asiri çalisma sertlesmesini baslatabilir, daha sonra gevreklesme ve azalma ile birlikte, hatta asinma ömrünün siddetli bir sekilde azalmasi ile sonuçlanabilir.

Tanka girilen gaz veya genellikle de sivi eger iyi bilinen bir olay olan stres korozyonuna veya açiga çikan hidrojenden kaynaklanan gevreklesmeye neden olabilen yabanci maddeler içeriyor ise, risk daha büyük hale gelmektedir.

Ozsürtünmeden sonra, eger kalici deformasyonlar çok fazla ise, bundan dolayi ayrica iç kaplamanin duvarlarinin içine kompozit tarafindan baslatilan sikistirma stresi de çok yüksek olacaktir. Bu kosullarda çok iyi bilinen bir olay meydana gelebilir, yani "eksenel yüke bagli elastik instabilite”, veya belverme, bu durum iç kaplamanin tankin içine çökmesine neden olacaktir, daha sonra da duvarlardan kompozitin ayrilmasina neden olabilir.

Bu olaydan kesinlikle kaçinilmalidir, çünkü bu olay, tankin birkaç sefer yüklenmesi ve bosaltilmasindan sonra metal iç kaplamanin duvarlarinin toplu olarak çökmesine neden olacaktir.

Bu olaydan kaçinmak için, düsük esneklik modülüne sahip malzemeler kullanilmalidir. Bu da plastik veya polimerlerden yapilan iç kaplamanin kullanimina yol açmaktadir. Ancak bu türde plastik veya polimerik malzemelerden yapilan tanklar mükemmel bir sizdirmazlik saglamamaktadir çünkü polimerik malzemeler gaz geçirimlidir. Buna ilaveten, mevcut teknolojiler büyük ebatlarda tanklarin üretimini saglamamaktadir (2 ila 3m çapinda ve 10-12 m uzunlugunda). Ayni tankin çesitli uzak noktalarinin birlestirilmesi dahi, özellikle metalden yapilmasi gerekli olan çikislarla birlikte ojivlerin, çözülmesi kolay olmayan problemlere neden olmaktadir, çünkü baglanti problemlidir ve lokal sizintilar meydana gelmektedir. arttirmak ve yüksek iç basinca olan direncini arttirmak için tasarlanmis bir iç iç kaplama ve kompozit malzemeden yapilmis bir dis kabuk ile donatilmis, türde bir tank iyi bilinmektedir. Gerçekte, bu patentlerin konusu olan tanklar otomotiv sanayiinde uygulama için gaz yakiti depolama tanklari olarak kullanilmak üzere tasarlanmislardir, özellikle yüksek basinç altinda hidrojeni gaz durumunda tutmak için tasarlanmislardir.

Söz konusu patentler söz konusu tanklarin ve özellikle bunlarin iç kaplamalarinin bir ön-gerdirme islemine maruz kalmasi yönteminden bahsetmektedir, yani normal özsürtünme yöntemini gerçeklestirmeden önce iç kaplamanin ön gerilime maruz kalmasindan bahsetmektedir.

Yukarida belirtilen patentlerden birincisi iç kaplamanin bir ön isleminden bahsetmektedir, burada sonraki, kompozit malzeme ile örtülmeden önce, kisaltilmasi için boylamasina sikistirilmaktadir; daha sonra kompozit malzeme ile örtülmektedir, bu da polimerize/stabilize oluncaya kadar isitilmaktadir.

Tarik daha sonra baslangiç ön-gerdirme durumundan serbest birakilmaktadir (sikistirmaya bagli kisalma) ve özsürtünme islemine maruz birakilmaktadir.

Uygulamada, bu islem ile iç kaplama baslangiçta gerdirilen dis kabuga bagli olarak kismen sikistirilmaktadir, bu islem özsürtünme isleminin küçük ölçeklisini önceden yapmaktadir.

Yukarida belirtilen patentlerden ikincisi bir özsürtünme islemi ile takip edilen tekyönlü bir ön gerilmeye dayali bir islemden bahsetmektedir, tercihen malzeme üzerinde çok fazla gerilmeye neden olmamak için bunlar tekrarlamali bir sekilde yapilmaktadir.

Ancak, bu türde yöntemler, her ne kadar teknolojinin son hali üzerinde kesin bir gelistirmeyi temsil etse dahi ve açiklanan uygulama için öze olarak tasarlanmis olsa dahi, çok fazla büyük ebatlara sahip, ve yüzlerce bar düzeyinde daha yüksek isletim basinçlarina sahip tanklar üzerinde uygulamak için uygun degildir. Daha da önemlisi, hacim/agirlik oranina bagli olarak önemli gelismeler sunmamaktadirlar. ön biçimden kaliplanan bir duvara sahip bir basinçli tanktan bahsetmektedir. Yüzde kir veya daha fazla bir duvar kalinligi azalmasi bir savaklamada gerçeklestirilmektedir ve baska bir savaklamada y'uzde yetmislik veya daha fazla bir duvar kalinligi azalmasi gerçeklestirilmektedir. On biçim istege bagli olarak bir bloktan sicak biçimlendirme ters kutu ekstr'uzyon yöntemi ile,derin çekme ile veya baskilama ile bir ham levha-metalden, ve ilave malzeme olmaksizin tabani çekilmis ve kapatilmis bir borudan üretilmektedir.

Tanklarin üretimi için bir yöntemin tasarlanmasi istenecektir, ve mevcut bulusun baslica amacidir, su özelliklere sahiptir: - kapatilmis kesintisiz bir metal tank olarak tasarlanmis bir iç iç kaplama, - ve uygun bir sekilde emprenye edilmis kompozit malzemenin bir veya daha fazla katmanini içeren bir dis kabuk, - söz konusu tankin içine girilen gazin basincina mükemmel dayanim özellikleri sunmak için tasarlanan, - birkaç yüz m3 düzeyinde, yüksek kapasiteli tanklarin 'üretiminde özellikle avantajlidir, - ve iç kaplama kalinligi bakimindan 'önemli bir gelisimi temsil etmektedir, yani agirligi ve 'üretim maliyetleri bakimindan, malzemelerden üretilebilir.

Buna ilaveten, söz konusu yöntem basit olmalidir ve iyi bilinen yöntemler kullanilarak Bu ve diger amaçlar bir yöntem ve ekli istemlere g'ore üretilmis ilgili bir tank Bulusun özellikleri ve avantajlari sinirlayici olmayan örnek yoluyla ve ekli Sekillere atfen saglanan, asagidaki açiklamada anlasilir hale getirilmektedir, burada: Sekil 1 teknikte yaygin bir sekilde kullanilan çeligin bazi türleri için esneklik egrisinin jenerik ve tipik bir formunu göstermektedir; Sekil 2 bulusa göre ve teknikte yaygin kullanilan iki farkli ve ilgili ön- gerdirme/isleme sertlesmesi islemlerine maruz kaldigi zaman östenitik paslanmaz çelik için esneklik egrisinin iki farkli biçiminin basitlestirilmis bir taslagini göstermektedir; Sekil 3 farkli isleme sertlesmesi kosullarina maruz kalan bu türde malzemenin deneysel biçiminin basitlestirilmis bir taslagini göstermektedir; Sekiller 4A, 48 ve 4C bulusa göre bir iç kaplama ön-gerilmeli kalibinin birçok isletim durumlarinin bazi son derece basitlestirilmis ve sembolik taslaklarini göstermektedir; Sekil 5 Sekil 4B,ye iliskin olarak bir iç kaplama genlesme yönteminin modifiye edilmis ve islevsel bir versiyonunu göstermektedir; Sekil 6 bir iç kaplama isleme sertlesmesi yönteminin birinci asamasinin sembolik bir örnegidir; Sekil 7 Sekil 6rda gösterilen asamadan sonra üretilen iç kaplamanin basitlestirilmis bir dis üstten görünümünü göstermektedir; Sekil 8 yukaridaki Sekil &ya göre birinci asamadan sonra iç kaplama isleme- sertlesmesinin ikinci asamasinin sembolik bir örnegini göstermektedir; Sekil 9 Sekil 8rde gösterilen ikinci asamadan sonra üretilen iç kaplamanin basitlestirilmis bir dis üstten görünümünü göstermektedir; Sekil 10 sembolik olarak bir üretim kalibinin ve ilgili bir iç kaplamanin gelistirilmis bir yapilandirmasini sembolik olarak göstermektedir; Sekil 11 Sekil 10rdaki iç kaplamanin dis duvarinin gelistirilmis farkli bir yapilandirmasinin bir kismini sematik olarak göstermektedir; Sekil 12 bulusa göre bir iç kaplamayi gerçeklestirmek için tercihen kullanilan bazi malzemelerin esneklik modülünün profilini sematik olarak göstermektedir; Sekil 13 Sekil 13'teki malzemelerin egrilerinin konumlandirilmasini ve profillerini, bulusun gelistirilmis bir üretim adimina göre sematik olarak gösterilmektedir; Sekil 14 Sekil 10'da genel olarak gösterilen bir iç kaplamanin dis duvarinin bir kisminin büyütülmüs halini göstermektedir; Sekil 14A Sekil 14'te örnek olarak gösterilen çizgilerle birlikte temin edilen duvara sahip bir iç kaplamanin son kismini göstermektedir.

Açiklama ve istemlerde atfedilen bir iç iç kaplama ve dis kabuktan olusan bir hipotetik tank kompozit malzemeden yapilmaktadir.

Ornegin alüminyum alasimlari veya çelik gibi geleneksel malzemeler kullanilarak ve veya metal levhadan, borudan veya demir çubuktan bu türde bir bilesenini tanimlamak için teknigin son teknolojileri kullanilarak mevcut üretim yöntemlerine göre iç kaplamanin yapilmasi tasarlanmistir; buna ilaveten, hem söz konusu iç kaplamanin hem de kompozit malzemeden yapilan ilgili dis kabugun biçim olarak silindirik olmasi tasarlanmistir, her ne kadar açikça bu basitlestirme bu açiklamanin yalnizca kolaylastirilmasi için yapilmis olsa dahi, tanklar mevcut bulusun avantajindan faydalandigindan ötürü, herhangi bir biçimde veya geometride üretilebilir.

Sizinti olmaksizin, minimum agirliklarda, maksimum iç ebatlarda ve minimum maliyetlerde, 300 bar veya daha fazla bir isletim basinçlari ile büyük-ebatli tanklarin tesis edilmesi için, akil yürütme biçimine göre, hem kompozitin kalinliginin (uyarlanan güvenlik katsayilari korunarak) hem deiç kaplama duvarlarinin kalinliginin azaltilmasi ile, metal bir iç kaplamanin kullanilmasi gereklidir, Öte yandan özellikle iç kaplama çok ince oldugu zaman ve maruz kaldigi sikistirma kuvveti çok yüksek oldugu zaman belverme tehlikesinden kaçinilmaktadir.

Bazi durumlarda, sikistirilmis dogal gazin (CNG) tasinmasi gerilme korozyonu ve açiga çikan gevreklesme problemlerini ortaya çikarmaktadir. Bu durumda en uygun malzemeler belirli alüminyum alasimlardir ve 'östenitik paslanmaz çeliklerdir, bunlar tüm kimyasal asindiricilara karsi son derece dayaniklidir. Sonraki, 50°C sicakligin altinda, örnegin deniz suyu ortaminda CI-iyonlari tarafindan ataklara karsi bile iyi dayanmaktadirlar.

Teknikte yaygin bir sekilde kullanilan, önceden isleme sertlesmesi islemlerine maruz birakilmis, yani yük altinda uzama, çesitli türlerdeki çelik için esneklik egrisinin biçimini gösteren, Sekil 1,e atfen: bu egrilerin birbirinden büyük 'ölçüde degisiklik gösterebildigi de tamamen açiktir, ve bu fark açik olan dogalarindan kaynaklanmakla kalmayip ayrica belirli bir oranda isleme sertlesmesi isleminin uzantisindan veya derinliginden kaynaklanmistir.

Sekil 3te atfen su sekilde gözlenebilir, eger elastik davranis araligindan plastik davranis araligina (yani kalici deformasyon) geçisin meydana geldigi ilgili malzemenin durumunu tanimlayan A, B, C noktalari göz 'önünde bulundurulur ise, bu noktalar ilgili ve farkli x-koordinatlarinda konumlandirilmaktadir, yani ilgili ve farkli esneklik degerleri (e) (yatay eksen). Söz konusu egriler gözlemlenerek su sekilde bir çikarim yapilabilir, isleme sertlesmesinin derecesi arttigindan ötürü, esneklik araligi artmaktadir, yani esneme haddine erismeden önce, elastik-aralik deformasyonu artmaktadir.

Sekil 2iye atfen, bu türde iki egrinin sematik bir grafik rekonstrüksiyonunun büyütülmüs halini gözlemler isek, çeligin belirli bir türüne atfen, yukarida açiklanan durumu daha iyi gözlemleyebiliriz. egrisi ayni türde çeligin elastik biçimini temsil etmektedir, her ne kadar önceden bir ara degere isleme sertlesmesi gerçeklesmis olsa dahi (bundan sonra geleneksel olarak 1/2H) olarak atifta bulunulmaktadir).

Fark edilebildigi gibi, kalinti deformasyonuna erismek için (a), yani kalici deformasyon, çekme gerilimi kaldirildiktan sonra, %0.2,ye esit, X-ekseni üzerinde (“D2" noktasi) bir deformasyon baz, sertlesmemis metal üzerine uygulanmalidir.

Eger öte yandan, ayni malzeme önceden isleme sertlesmesine maruz kalmis ise, ayni kalinti deformasyonunu elde etmek için, X-ekseni üzerindeki “D3” noktasina karsilik olarak neredeyse %O.65'Iik bir esneklik empoze edilmelidir, yani kayda deger bir sekilde daha yüksek bir deger.

Gerilimin kaldirilmasindan sonra söz konusu malzemelerin davranisina, ve özellikle de “D2” noktasindan “D1” noktasina dönüse, ve “D3” noktasindan “D1” noktasina analog dönüse dayali olarak, bu yaygin bilgidir, teknikte iyi bilinmektedir, ve böylece kisalik için çikarilacaktir.

Ostenitik paslanmaz çelikler, ve özellikle AISI 304, kimyasal ataga dayanima ve mükemmel kaynak yapilabilirlige ilaveten, belirli mekanik özelliklere sahiptir, bu da kompozit malzemenin bir veya daha fazla katmani ile sonradan örtülmesi planlanan tanklar için iç kaplamalarinin üretiminde kullanimini uygun hale getirmektedir.

Gerçekte, bu türde östenitik paslanmaz çelik, eger isleme sertlesmesine maruz kalir ise, radikal bir sekilde mekanik özelliklerini modifiye etmektedir. Çesitli isleme sertlesmesi kosullarina maruz kalan bu malzemenin deneysel egrisini sematik olarak gösteren, Sekil &te gösterildigi gibi, su gözlem yapilabilir, tavlanmis veya çözülmüs durumda (alt egri) malzemeden baslayarak, eger baz malzeme isleme sertlesmesinin üç farkli oranina maruz kalir ise (1/4H; 1/2H; 2/3H), artan bir sekilde gevreklesme ve kirilma yüklerinin daha yüksek seviyeleri elde edilmektedir, öte yandan malzeme kalinti plastisitesinin dikkat çeken bir rezervini tesis etmektedir. bulunmaktadir, yani siradan düsük-alasimli karbon çeligine benzer, isleme sertlesmesi yapilmamis.

Sekil 2*ye tekrar dönersek; yukarida açiklandigi gibi ayni akil yürütme yöntemini takiben, eger yük altinda %1-1.1 araliginda bir deformasyon elde etmek istersek (bu isleme sertlesmesi uygulamasi yapilip yapilmamasina dayali olarak, iki “potansiyel” kalinti deformasyonuna sahip olacagiz, ve tam anlamiyla: - baz için, isleme sertlesmesi yapilmamis metal, yaklasik %0.92 ("D5" noktasi), - ve isleme sertlesmesi yapilmamis malzeme için yaklasik %0.64 (“D6” noktasi).

Esasen, ve kisaca anlatmak için, söz konusu noktalar D5 ve D6 arasindaki mesafenin “kazanci” temsil ettigi de simdi dogrulanabilir, yani baz çelik ile karsilastirildiginda, önceden isleme sertlesmesine maruz kalan çeligin alt kalinti esnekliginde bulunan isleme sertlesmesi islemi avantaji (D6'nin X-ekseni degeri Bu 'Özellik, yani kirilma yükünün büyük çapta istikrari ile birlestirilen 'Önemli derecede azaltilmis kalinti deformasyonu, malzemenin maruz kaldigi esneklik yöntemi ile birlikte, mevcut bulusun esasidir.

Gerçekte, bulusun ana fikri su gözleme dayanmaktadir; yük altinda %1-1.1:Iik deformasyon kompozit malzeme ile brtüldükten sonra ve bizim ayni zamanda dogal olarak iç kaplamanin üzerine empoze etmek istedigimiz, Özsürtünme deformasyonuna neredeyse tam olarak karsilik gelmektedir.

Ancak, belirtilen gibi çelik benzeri bir tür kullanilarak üretilen bir tank, eger kompozit malzemenin geleneksel olarak brtülmesi ile tamamlanmadan 'Önce, önceden kayda deger bir dereceye (Sekil 2 “K” egrisi) isleme sertlesmesine maruz kalmamis ise, özsürtünme basinci serbest birakildigi zaman kompozitin gerilimsel durumu altta yatan iç kaplamanin düsük kalici deformasyonuna dayali olarak söz konusu isleme sertlesmesi yönteminin gerçeklestirilmedigin halinden daha düsük olacaktir. Sonuç olarak, ayrica iç kaplamanin duvarlari tarafindan sürdürülen sikistirma derecesi de kayda deger bir sekilde azaltilacaktir.

Uygun bir esneklik modülü elde etmek amaciyla iç kaplama ve kompozitin kalinliginin uygun bir sekilde hesaplanmasi ile, farkli türde fiberlerin birlestirilmesi ile, ve örtme ve özsürtünme yöntemi ile ilerlemeden önce uygun bir isleme sertlesmesine iç kaplamanin çeliginin maruz birakilmasi ile, minimum agirlik ve maliyet ile birlikte maksimum tasima kapasitesi ile karakterize edilen bir tankin elde edilmesi olasidir (yani ayni isletim basinci, güvenlik ve dis ebatlar katsayisi). Nihai olarak, iç kaplamanin örtülmesi ve özsürtünmenin gerçeklestirilmesi ile ilerlemeden Önce, iç kaplama çeliginin uygun bir isleme sertlesmesi vasitasiyla, iç kaplamanin asinma ömrünü arttirmak için ortalamanin (0) sifira mümkün oldugunca yakin oldugu bir derecede üzerinde sikistirma durumu uygulanabilir.

Uygulamada, yine Sekil 2*ye atfen, belirli bir kalinti deformasyonu (nokta DES) tanimlanarak, mevcut bulusun gerekli esneklik egrisini elde edebilmek için ve böylece, sonraki bir 'Özsürtünme islemi sirasinda, çeligin istenilen bir pozisyonda olmasi için isleme-sertlesmesi/ön-gerdirme yöntemini tanimlamamizi ve yürütmemizi sagladigi da açiktir.

Kisaca, çelik üzerinde gerçeklestirilecek olan isleme sertlesmesi durumu hem esneklik egrisine hem de sonraki özsürtünme yöntemine göre, geriye dogru seçilmesini saglamaktadir, buradan D4 noktasi ve böylece malzeme üzerinde gerçeklestirilecek olan isleme-sertlesmesinin degeri, hesaplanmaktadir.

Yukarida açiklanan çözüme bir alternatif olarak, iç kaplamanin ön isleme sertlesmesinde, iç kaplamanin kalinligi arttirilacaktir, spesifik yükleri azaltmak için ve bundan dolayi da esneklikleri azaltmak için, tüm diger kosullar esit kalmaktadir.

Ancak, bu çözüm, yani iç kaplamanin kalinliginin arttirilmasi, bizim tam olarak kaçinmak istedigimiz seydir.

Mevcut bulus, tercihen biçim olarak silindirik olan, bagli bir dis duvarin isleme- sertlesmesi/genlesmesini içeren bir isleme maruz kalan kompozit malzemenin katmani ile örtülmeden önce, geleneksel iç kaplama ile donatilmis bir tankin tasarlanmasi ile bu problemi çözmektedir.

Genlesme yöntemi geleneksel yönteme göre gerçeklestirilecektir, yani bir sivinin, tercihen bir sivinin, iç kaplamanin içine girilmesi ile, ve bu sivinin çok yüksek bir basinca maruz birakilmasi ile, böylece iç kaplamanin silindirik yüzeyi deforme edilmektedir, çevresel ve eksenel olarak genlesmektedir; uygulamada esasen silindirik olan iç kaplamanin hem çapi hem de uzunlugu genlesmektedir.

Bu sayede kütle arttirilmaksizin ve böylece iç kaplamanin agirligi arttirilmaksizin iç hacim açikça önemli ölçüde arttirilmaktadir.

Bu da bizim elde etmek istedigimiz sonuçlardan birisidir.

Bulusa göre, bu sonuç asagidaki prosedürler ve yöntemler vasitasiyla elde edilebilir: . Ilk olarak, iç kaplamanin üretimi için en biçimlendirilebilir davranisa sahip bir çeligin seçilmesi ve kullanilmasi gereklidir, yani kirilmada uzamanin %50 Bu gereklilik yukarida belirtilen ihtiyaca dayalidir, yani iç kaplamanin yapildigi metal büyük oranda genisleyebilmelidir/genlesebilmelidir öte yandan da deforme olabilirligin yeterli bir rezervini tesis edebilmelidir, ve kirilma noktasindan çok uzak bir deformasyon araligi dahilinde kalmalidir, bundan dolayi da asinma ömrünü olumsuz olarak etkileyecek olan gevreklesme durumundan kaçinilacaktir; - Ikinci ve es zamanli olarak, bu genlesme yöntemi sirasinda malzemenin uygun bir isleme sertlesmesi durumunu elde etmesi saglanmalidir, böylece elastik oraninin arttirilmasi ve her iki yönde arttirilmasi saglanmaktadir (eksenel ve çevresel).

Gerçekte, mevcut bulusun önemli kosullarinin birisinin gözlenmesi gereklidir, yani söyle ki, yukarida açiklanan genisleme/genlesme asamasi ile birlikte iç kaplamanin sinirli ancak ilave verim araligi için gerilmesi halen olasidir; bu yöntem tank tamamlandiktan sonra ve kompozit malzemenin bir katmani ile örtüldükten sonra sonraki bir özsürtünme asamasi sirasinda yürütülmelidir. Bu sayede, kompozit malzeme uygulandiktan sonra, özsürtünme asamasi sirasinda, iç kaplamanin duvarlari üzerinde kalici deformasyonun kalibre edilmesi olasi olacaktir (bunu azaltmak için), böylece özsürtünme basinci serbest birakildigi zaman, kompozit malzeme iç kaplamanin duvarlarinin metalini asiri derecede sikistirmamaktadir, böylece yukarida belirtilen belverme engellenmektedir.

Tüm bunlar çogunlukla düsük sicakliklara maruz kalan basinç altindaki tanklar için geçerlidir.

Bu durumu elde etmek için, önceden belirlenmis bir degere sertlestirilebilen (yani isleme sertlesmesi gerçeklestirilmis) türde bir çeligin seçilmesi gerekmektedir. Bu deger su sekilde olmalidir, bu sekilde deforme olan iç kaplamanin siradan geleneksel bir kompozit malzeme katmani ile örtülmesinden sonra, ilgili esneklik modülünün egrisinin ortak isletim noktasi, özsürtünmeden sonra, asagidaki kosullari yerine getirmektedir: - iki malzeme, çelik ve kompozit, hidrolik sertifikasyon testi sirasinda dahi, kendi ilgili esneklik egrileri araliginda olmalidirlar, burada deger isletim basinci degerinin %150'sine kadar çikabilir; - sonraki özsürtünme yönteminden sonra, ve isletim kosullari altinda, tankin duvarini içeren her iki malzemenin isletim noktasi, hem iç kaplamayi hem de kompozit malzemenin katmanini içeren, su sekilde bulunmaktadir: - iç kaplama için, akma dayanimi seviyesinden önce, ve daha uygun bir sekilde bir ortalama stres degeri (0) ile birlikte söyle ki tank bos oldugu zaman isletim basincinda gerilme /o/, eksi sikistirma/CI, mümkün oldugunca Oya yakindir; - kompozit malzeme için, isletim basincinda, o uyarlanmis güvenlik katsayisi tarafindan dayatilan limitler dahilinde kalmalidir.

Bulusa göre, Sekiller 4A, 48 ve 4Ctye atfen, iç kaplama çeliginin genislemesi/genlesmesine neden olmasi için tasarlanan bu ön-gerdirme islemi, eger iç kaplama esasen silindir ise, silindir biçiminde, bir harici kalip (1) kullanilarak gerçeklestirilmektedir, ebatlar yalnizca iç kaplamayi (2) tamamen kaplamakla kalmayip ayrica iç kaplamanin silindirik yüzeyi boyunca büyük ölçüde sabit olan, dogrusal ve yariçapsal ebatlarin “L" bir araliginin söz konusu kalibin (1) iç duvarlari (3) ve iç kaplamanin dis yüzeyleri (4) arasinda kalmasini saglamaktadir.

Uygulamada, dis kalip (1) ve iç kaplama (2) benzer bir “A" yüksekligi özelligine sahip esasen eseksenli silindirik geometrilere sahiptir, ortalanmaktadir böylece iç kaplamanin (2) iç geometrisi, tamamen, kalibin (1) iç duvari (3) tarafindan belirlenen, harici geometri içerisinde oturmaktadir.

Iç kaplamanin (2) ve kalibin (1) iç duvarinin (3) bu iki geometrisi arasinda, esasen halka-seklinde ve uzatilmis içi bos bir bosluk (12) olusturulmaktadir.

Asagidaki ardisik-düzenlenmis asamalara göre, iç kaplama kompozit malzeme ile örtülmeden önce, bulusun yöntemi söz konusu iç kaplama ön-gerdirme isleminin yapilmasini içermektedir: a) çelik iç kaplamayi (2) kalibin (1) içerisine yerlestirilmesi, (çeligin ideal türünün belirlenmesi için olan kriterler bakimindan, konu asagida ele alinmaktadir), (Sekil 4A); b) kalibin (1) iki yarisinin, 1A ve 18, tamamen kapatilmasi, böylece kaplamanin (2) kapatilmasini saglayan silindirik kalip kavitesini c) iç kaplama giris kapaklarinin kapatilmasi (iç kaplama bir veya daha fazla kapaga sahip olabilir, ancak bu Özellik yöntem için önemli degildir); d) basinçlandirilabilen bir sivinin iç kaplamaya girilmesi; bu sivi amaca uygun herhangi bir sivi olabilir, ancak teknik ve ekonomik sebeplerle, her ne kadar ekonomik olarak avantajli oldugundan ötürü su tercih edilebilir olsa dahi örnegin yag gibi bir sivi ile iç kaplamanin doldurulmasi daha iyi olacaktir; e) kaplamanin duvarlari, özellikle de silindirik yüzeyinin tamami, iç kaplamanin genlesmesini engelleyen kalibin (1) iç silindirik yüzeyi ile yüz yüze geldigi noktaya kadar genlesinceye kadar ve genisleyinceye kadar söz konusu sivinin basinçlandirilmasi (Sekil 4C). Uygulamada, “üfleme” yöntemine kavramsal olarak benzer bir yöntem evrensel olarak, örnegin, domestik kullanim için hava üflemeli plastik siseler (PET) için, veya hidrolik preste biçimlemenin iyi bilinen teknik yöntemine uygulanmistir; f) iç kaplama bu asamaya ulastiktan sonra, basinci alinmistir, kalip (1) açilmistir ve iç kaplama asagida açiklandigi gibi sonraki islemlere maruz kalacak olan kaliptan çekilmektedir.

Bu noktada açiktir ki; eger uzama (veya ölçümün dikkate alinmasina dayali olarak genisleme) hatta belirli belirsiz metalin akma mukavemeti orani dahilinde olan bir noktaya ulasir ise, akma-dayanimli dis silindirik yüzey (isleme sertlesmesi gerçeklestirilmis çelik) özelligine ayrica kendi iç hacminin kayda deger bir genlesmesi özelligine sahip bir iç kaplama elde edilecektir, su degerden (yalnizca silindirik kisim V1=a.1:.r2 yeni degere geçmektedir: V2 = a .11. (r+L) 2 burada- r -silindirik iç kaplamanin baslangiç yariçapini temsil etmektedir, ve - a - silindirik yüzeyin yüksekligini, veya uzunlugunu temsil etmektedir.

Yukarida belirtildigi gibi, L genlesme/genislemeden önce iç kaplamanin yüzeyi ve kalibin (1) iç yüzeyi (3) arasindaki dogrusal mesafeyi temsil etmektedir.

Kullanilan malzemenin agirligi gibi miktar arttirilmadan, ve bundan dolayi da maliyet arttirilmadan, yani dogrudan örnegin üretim maliyeti veya dolayli örnegin tasima maliyeti arttirilmadan, kayda deger bir sekilde tankin iç hacminin arttirilabilmesinin mümkün oldugu açikça görülmektedir.

Yukarida açiklanan isleme-sertlesmesi yönteminin gerçeklestirilmesi için uyarlanan araçlar ve yöntemler asagidaki esaslar temel alinarak avantajli bir sekilde gelistirilebilir: - bir kapali tankin içine (bizim konumuzda bir iç kaplama) bir akiskanin (bizim konumuzda bir sivi) girilmesi yöntemi sirasinda, sunlar çok iyi bilinmektedir, - söz konusu tankin içerisindeki basincin hizli bir sekilde çok yüksek bir degere ulastigi yerde, - söz konusu tankin dis duvarlarina karsin uygulanan basinç esasen sabit kalirken (bizim konumuzda söz konusu kalibin (1) iç duvarlari (3) ve iç kaplamanin dis yüzeyleri (4) arasinda olusturulan yüzük-seklindeki kavitenin (12) içerisinde), iç kaplamanin içindeki basincin degerinden kademeli bir sekilde daha düsük olan bir degerde, söz konusu iç kaplamanin yüzeyi üzerinde istenmeyen düzensiz bir deformasyon kolaylikla meydana gelebilir (bir “baloncuk" gibi).

Bu olay kolaylikla, takip eden düzensiz bir isleme-sertlesmesi ile birlikte, iç kaplamanin kendisinin düzensiz bir nihai deformasyonuna neden olabilir, öte yandan mevcut bulus isleme-sertlesmesi yönteminin düzenli ilerlemesine dayalidir.

Riskten kaçinmak için, önerilen gelistirme söz konusu boslugun (12) içine bir akiskanin tercihen bir sivinin nasil girilecegini ögretmektedir, bu sivi tamamen söz konusu boslugu(12) tamamen doldurmaktadir ve bu ayarlanabilir, kademeli bir sekilde artan bir karsi basinca basinçlandirilmaktadir.

Söz konusu bosluktaki söz konusu karsi-basinç iç kaplama içindeki basinç arttikça artmalidir, özellikle iç kaplamanin deformasyonunun homojen bir sekilde meydana gelmesini saglamak için, iç kaplamanin iki duvarina karsin A basinci avantajli bir sekilde sabit veya yari sabit kalmalidir: - her ikisi de iç kaplamanin tüm uzantisi boyunca olmalidir, - ve zaman içinde, örnegin iç kaplama basinçlandirma asamasi sirasinda (isleme-sertlesmesi) hiçbir farkli basinç tepe noktasi bulunmamaktadir.

Bu yöntemin kendisi sanayi uzmanlarinin kapsami dahilindedir, bundan dolayi yürütme detaylari kisa ve öz olmasi için atlanmistir.

Mevcut gelistirme ile ve Sekil 5'e atfen burada sunu belirtmek uygun olacaktir, kalibin gövdesi (1 B) içerisinde, iç kaplamanin içindeki basinç artisina göre ayarlanacak, istenilen karsi basinçtaki akiskanin söz konusu boslugun (12) içine girmesini saglamak için bir kanal (13) saglanmalidir.

Her birisinin, ayni malzeme kullanilarak 'üretilen bir tekil iç kaplama için olasi ilgili esneklik egrisini temsil ettigi, 'L'iç egri C1, 02, 03,11 gösteren, Sekil 3% simdi inceleyebiliriz, burada herbir egri farkli ebatlarda 3 farkli kalip kullanilarak elde edilebilen isleme-sertlesmesi derecesini temsil etmektedir, burada C1 egrisi malzemenin en az uzamasi ile elde edilebilen y'uk egrisini temsil etmektedir, ve CS malzemenin en son uzamasi ile elde edilebilen y'uk egrisini temsil etmektedir.

Herhangi bir yanlis anlasilmadan kaçinmak için, yöntem asagidaki sekilde örneklenebilir: eger ayni türde malzeme kullanilarak ayni zamanda ayni ebatlara sahip üç tamamen esdeger iç kaplama yapilir ise,ve eger söz konusu iç kaplamalar yukarida anlatilan yönteme maruz kalir ise, ancak, 'üç kalip birbirinden yalnizca “L” ebadina dayali olarak farki olur ise, yani iç kaplama ve kalibin iç yüzeyi arasindaki ilk boslugun genisligi veya yariçapsal uzunlugu, yukarida anlatilan 3 egri elde edilebilir, burada yukarida açiklanan ilgili ön-gerilme veya isleme-sertlesmesi isleminden sonra herbir egri herbir iç kaplamanin yük egrisini göstermektedir.

Bundan dolayi, kompozit malzemenin dogasina ve kalinligina dayali olarak, özsürtünme yönteminin özelliklerine dayali olarak, ve isletim basincina dayali olarak, Sekil site gösterilen egriler bizim her türde çelik için bu gereklilikleri yerine getirmek amaciyla isleme-sertlesmesinin derecesini tanimlamamizi saglamaktadir.

Kisaca, verilen bir (o) ve belirli bir (a) kesisimi, her türde malzeme için, ilgili egri ve bundan dolayi da isleme sertlesmesinin ilgili derecesi ve sonuç olarak kullanilacak olan kalibin ilgili ebadini tanimlamaktadir.

Yukarida açiklanan ön-gerilme/isleme-sertlesmesi isleminin gerçeklestirilmesi amaciyla kullanilacak olan yönteme iliskin olarak, deneyimli okuyucu sunu gözlemleyecektir; söz konusu isleme-sertlesmesi iç kaplamanin duvarlarinin tekil farklilasmamis genlesmesi ile elde edilemez, çünkü sonraki, merkezi silindirik yüzeyin daha fazlasini veya daha azini ve iki yari küresel uç yüzeyleri içermektedir.

Bundan dolayi, bu farkli yüzeyler tarafindan saglanan direncin farkli derecesi göz önünde bulunduruldugunda, iç kaplamanin içerisine basinçlandirilmis sivinin basit bir sekilde girisi, herhangi bir ilave ölçüm olmaksizin, iç kaplamanin duvarlarinin farkli bölümleri üzerinde farklilastirilmis isleme-sertlesmesini/deformasyonu kaçinilmaz bir sekilde olusturacaktir, ve böylece yüzey bölümü üzerinde kabul edilebilir ve optimal bir deformasyon ancak kalan bölüm üzerinde optimal olmayan bir deformasyon söz konusudur Bu dezavantajin üstesinden gelmek için, iç kaplama iki ardisik asama sunan bir Isleme-sertlesmesi yöntemine tabi tutulmaktadir, burada: - birinci asama sirasinda, iç kaplamanin ilk kismi genlesmistir/isleme- sertlesmesine tabi tutulmustur, öte yandan diger kisim suni olarak korunmustur ve bloke edilmistir böylece ilgili genlesmeden herhangi bir - daha sonra, ikinci bir asama gerçeklestirilmistir, burada yukaridaki operasyonlar tersine çevrilmislerdir, yani kaplamanin birinci, önceden isleme- sertlesmesine maruz kalan kismi bloke edilmistir ve genlesmeden muaf tutulmustur, öte yandan ikinci, henüz isleme-sertlesmesine tabi tutulmayan kisim deformasyon islemine tabi tutulmustur.

Sekiller 6 ila 9'a atfen, iIk kalip (20) bu amaçla hazirlanmaktadir, su sekilde profillere ve genel ebatlara sahiptir, iç kaplamanin (2) etrafina kapatildigi zaman, Sekil Gida gösterildigi gibi, iç kaplamanin (2) yari küresel uç kisimlarina (2A) bakan kalibin iki bölümü (20A), iç kaplamanin (2) ilgili söz konusu yari küresel uç kisimlari (2A) ile ayni “M” ebadini sergilemektedir.

Iç kaplamanin silindirik kismi, buna ilaveten, birinci iç ebat olan “D-1”i sergilemektedir.

Söz konusu silindirik kismin aksine, iç kaplamanin silindirik kismi (28) istenilen nihai deformasyona karsilik gelen "D-2” mesafesinde bir pozisyon almaktadir.

Böylece kapatilan, iç kaplama; kalibin karsi silindirik yüzeyi (208) ile iç kaplamanin silindirik kisminin (28) temas ettigi noktaya kadar gerekli iç basinca tabi tutulmaktadir, böylece istenilen nihai yariçapsal ebat elde edilmektedir.

Söz konusu ilk deformasyon asamasindan sonra, iç kaplama Sekil 77de gösterilen biçimi almaktadir, burada iç kaplamanin silindirik yüzey kisminin nihai biçimi “200" olarak tanimlanmaktadir; bu durumda söz konusu silindirik kismin “DS” çapi il çapin Bu ilk asamada iç kaplamanin yari küresel kismi (2A) yalnizca çok az olarak modifiye edilmektedir, çünkü bunun boylamsal ebadi “M” kalibin soz konusu yüzey kisimlari (20A) tarafindan bloke edilmis olarak kalmaktadir, öte yandan iki ilgili çevre uzunlugu kisimlari söz konusu ebada “D3” kadar iç kaplamanin silindirik yüzey kisminin genlesmesini takip etmesi için zorlanmaktadirlar.

Daha sonra, iç kaplama kaliptan (20) çikarilmaktadir ve Sekil 8'de gösterildigi gibi ikinci bir kalibin (30) içine girilmektedir, bu da bu türde ebatlara sahip silindirik bir yüzeyi sunmaktadir söyle ki; söz konusu kalip (30) yukarida açiklandigi gibi önceden tasarlanmis iç kaplamanin etrafina kapatilmaktadir: - halihazirda deforme edilmis, söz konusu silindirik yüzey (20C), mükemmel bir sekilde adapte olmaktadir ve söz konusu ikinci kalibin (30) iç yüzeyine (SOA) yaslanmaktadir, - öte yandan ikinci kalibin yari küresel kisimlari (308) kaplamanin henüz deforme olmamis ilgili yari küresel yüzeylerinden (2A) önceden belirlenmis bir mesafede “P” pozisyon almaktadir.

Bu noktada, söz konusu yari küresel yüzeyleri (2A) yeniden ikinci kalibin (30) Söz konusu yari küresel uç kisimlari (308) ile temas ve yaslanma durumuna getirmek için, iç kaplamanin içi yeniden basinçlandirilmaktadir.

Söz konusu ikinci genIesme/isleme-sertlesmesi asamasinin sonunda, iç kaplama Sekil 9=da gösterildigi gibi olacaktir, kisaca, soz konusu "D-3”7e esdeger silindirik kisim çapi sergileyecektir, ve söz konusu önceden belirlenmis mesafe “P” ile iki kat arttirilan iç kaplamanin (bakiniz Sekil 8) orijinal uzunluguna “LO” esdeger bir toplam uzunluk “LT” sergilemektedir (Sekil 9).

Sonuç olarak, söz konusu ikinci asamanin sonunda iç kaplamanin tamami istenilen biçimde bastanbasa deforme edilmektedir, yani önceden belirlenmis genel deformasyon/isleme-sertlesmesini elde etmek için maksatli olarak tasarlanan, farklilastirilmis deformasyon yariçaplari ve hatta deformasyon basinçlari ile birlikte.

Kullanilacak malzemeler ile ilgili olarak, en uygun türler Östenitik paslanmaz çeliklerdir, bunlara dupleks-türde olanlar dahildir; özellikle, bu amaçla belirlenen en iyi çelik AlSl 304'tür, tercihen daha kaynak yapilabilir AlSl 304L versiyonudur, çok düsük bir karbon içerigi ile karakterize edilmektedir. paslanmaz çelik türü tanimlanmaktadir, bundan dolayi bunun spesifik özellikleri kisalik için burada atlanmistir.

Yukarida açiklanan yöntemler deneysel olarak bulusun amaçlarini elde etmek amacina tamamen uygun gösterilmistir; ancak, kayda deger bir sekilde gelistirilmis yöntem sonuçlarinin yukarida belirtilen, önceden iki spesifik termal isleme maruz birakilan türde paslanmaz çelik kullanilarak kolaylikla elde edilebilir: - birinci termal islem “çözünürlestirmedir”, yani östenittekarbidlerin difüzyonudur; bu islem daha yumusak, daha biçimlendirilebilir bundan dolayi da daha kolay islenebilir bir alasimin elde edilmesi için gerçeklestirilmektedir; - ikinci islem, tavlama, erime sicakligindan daha az olan bir sicakliga çeligin isitilmasini, daha sonra yavas ve/veya kontrollü bir sogutma yapilmasini içermektedir; bu ikinci termal islem iç kalinti gerilimlerini gidermek için yapilmaktadir ve plastik deformasyonun etkilerini ortadan kaldirmak için yapilmaktadir, bu etkiler önceki kaynaklardan veya yerel iç gerilimler olusturabilen termal islemlerden kaynaklanabilir.

Söyle ki çözünürlestirme ve tavlama islemleri teknikte iyi bilinmektedir ve yaygin bir sekilde kullanilmaktadir, bunlarin detayli açiklamasi yapilmamistir.

Nihai olarak, söz konusu termal ve mekanik islemlerin yürütülmesinin daha avantajli olup olmadigina bakilmasi da ayrica gereklidir, yari bitirilmis tank olarak halihazirda biçimlendirilen iç kaplama üzerinde degil (kompozit malzemenin nihai örtülmesini içermeyen) ancak iç kaplamanin `üretilmesi için kaçinilmaz bir sekilde kaynak yapilmasi gereken metalin tekil levhalari üzerinde, özellikle isleme-sertlesmesi/ön- gerilme islemleri.

Gerçekte, tekil metal levhalar 'üzerinde isleme sertlesmesi/ön-gerilme isleminin gerçeklestirilmesi, iç kaplamayi olusturmak için birlikte kaynak yapilmadan önce, tasarruf ettirmektedir ve verimliligi ve üretkenligi gelistirmektedir, özellikle yukarida açiklanan isleme-sertlesmesi yöntemini gerçeklestirmek için ekstra-büyük kaliplarin saglanmasi ihtiyaci üstün geldigi zaman.

Birbirilerine kaynak yapilmadan önce tekil metal levhalarin isleme-sertlesmesi olasiligi teknikte iyi bilinen bir islemdir, ayni metal levha 'üzerinde iki ayri asamada gerçeklestirilen iki boyutlu t'urde soguk-haddeleme yöntemini kullanmaktadir, böylece levhanin yüzeyinin bastanbasa kontrol edilebilir ve homojen bir isleme sertlesmesi saglanmaktadir.

Iki veya daha fazla asamada soguk haddeleme ile her bir tekil metal levha yöntemi teknikte iyi bilindiginden ötürü, burada detayli bir sekilde açiklanmamaktadir.

Esasen, bulusun yöntemi sunlari olasi hale getirmektedir: - tankin iç hacminde istenilen büyük ölçüde artisi saglamak için iç kaplamanin harici bölümünün genlestirilmesi/isleme-sertlesmesinin gerçeklestirilmesi, iç kaplama kalinligi arttirmaksizin aksine azaltarak iç gömlegi tesis etmektedir ve böylece iç kaplamanin kendisinin agirligini ve maliyetini kabul edilebilir sinirlar dahilinde tutmaktadir, - es zamanli olarak, genlesmenin sonraki özsürtünme yönteminin amaçlarini negatif olarak etkilemeyecegi sekilde yöntemler ve malzemeler kullanilarak söz konusu genlesmenin gerçeklestirilmesi, yani söz konusu ön-gerilmeli (bundan dolayi da ön-genlesmeli) iç kaplamanin geleneksel bir özsürtünme islemine maruz birakilmasi olasiligini korumaktadir, - dogal olarak, söz konusu iç kaplama kompozit malzemenin teknikte iyi bilinen geleneksel bir katmani ile örtüldükten sonra, - öte yandan tankin tamaminin ikinci bir gerilmesinin gerçeklestirilmesi halen olasilik dahilindedir söyle ki iç kaplama, söz konusu özsürtünme gerilmesinden sonra, halen kullanilan malzemenin özellikleri sayesinde sahip oldugu elastik davranisa dayali olarak, belirli bir miktar ile büzme kapasitesini korumaktadir, ancak belvermeye iliskin nihai risk ile birlikte elastik kararsizlik oranina girmemektedir.

Buna ilaveten, yukarida açiklanan ön-gerilme islemi ilave avantajlar sunmaktadir, söyle ki iç kaplamanin metal yapisinda herhangi bir hatayi derhal ortaya koymaktadir; özellikle, bir yapisma testi burada gerçeklestirilmektedir, ve iç kaplamanin kaynaklarindaki herhangi bir kusur otomatik olarak belirlenmektedir.

Tankin üretimi ile ilerledigimizde, iç kaplamanin ön-geriliminin söz konusu ayri yönteminin sonunda, sonraki uygun kompozit malzemenin bir veya daha fazla katmani ile örtülmektedir, bu sekilde tamamlanmis olan bir özsürt'ünme islemine tabi tutulmaktadir, bu sonuç olarak tankin özellikleri riske atilmaksizin gerçeklestirilebilir, iç kaplamanin istenilen ön-sikismasi saglanmaktadir, bu da, iç kaplamanin ön- sikistirma durumuna birakilmasi, sifir sikisma durumuna girmesi ve nihai olarak normal bir gerilme durumuna erismesi ancak büyük miktarda dahi, eger özsürtünme islemi gerçeklesmemis ise olacagi durum ile kiyaslandiginda azaltilan bir gerilme degeri ile birlikte oldugu, sonucu ile yüksek basinçta gazin girisini saglamaktadir.

Prototiplerin yapilmasi ve gerçek bir ortamda bunlarin denenmesi yönteminde, yukarida açiklanan degerlendirmelerin ve bulusun hipotezlerinin tutarliligini dogrulamak için,ve teknikte iyi bilinen ilave elemanlarin göz önünde bulundurulmasi için, iç kaplamanin ve ilgili tankin yapilmasi yönteminde ilave gelistirmeler tanimlanmistir ve asagida açiklanmaktadir: A) Bu türde gelistirmelerin birincisi su gerçege dayalidir, 'Ön-gerilme vasitasiyla sertlesmesinden önceki kalinligi ile kiyaslandiginda belirgin bir sekilde daha inoedir; gerçekte bu söz konusu isleme-sertlesmesi ile elde edilmek istenendir.

Ancak, bu islem, henüz açiklanan avantaja ilaveten, ayrica belverme etkisine karsi yani kompozit malzemenin katmani onun etrafina örtüldi'ikten sonra, kemer seklinde iç kaplama duvarinin içeriye dogru bükülmesi, iç kaplamayi daha savunmasiz yapma hususunda iyi bilinen dezavantajini beraberinde getirmektedir.

Bu belverme riski su gerçekten kaynaklanmaktadir, yukarida belirtilen Özsürti'inmeden sonra, kompozit malzemenin söz konusu katmani kendi esneklik araligindadir ve bundan dolayi altta yatan kaplamaya kayda deger, devam eden içeriye dogru bir yariçapsal sikistirma kuvveti uygulamaktadir.

Bu tehlikeli durumdan kaçinmak için, deneysel olarak su tespit edilmistir, eger iç kaplamanin orijinal olarak silindiri biçiminde olan dis duvari biçimlendirilir ise böylece dalgali veya mahyali ve oluklu bir görünüm kazanmaktadir, Sekil 10'da gösterildigi gibi bir dizi paralel oluk sergilemektedir, söz konusu biçimlendirmeden 'önce, ilk iç kaplama ile kiyaslandiginda belvermeye kayda deger bir sekilde iyilestirilmis bir dayanim sunmaktadir.

Gerçekte, sirasiyla oluklu biçimlendirmeden önceki iç kaplamayi ve söz konusu biçimlendirmeden sonraki iç kaplamayi gösteren sekiller 9 ve 10,a atfen, tekrar edilen deneyler sunu göstermektedir, iç kaplamanin dis duvarinin belvermesi için egilim, söz konusu duvarin esasen silindirik oldugu, oluklu/mahyali olmadigi önceki durum ile kiyaslandiginda, söz konusu dis duvar oluklu/mahyali olduktan sonra kayda deger bir sekilde azalmaktadir. Ancak iç kaplamanin bu ondülasyonun yukarida detayli bir sekilde açiklanan isleme-sertlesmesi islemine maruz kaldiktan sonra yapilmamasi gerektigi ancak söz konusu isleme-sertlesmesi islemin sirasinda yapilmasi gerektigini de hemen ifade etmeliyiz. olarak numaralandirilan, iç kaplamanin dis yanal yüzeyini kaplayan ve biçimlendiren iç yüzeylere sahip uygun kaliplar kullanilarak gerçeklestirilmelidir; iç kaplamanin eksenine dikey olan ilgili düzlemler üzerinde yatan bu oluklar dalgalar ve mahyalar biçiminde yüzük biçiminde düzenlenmektedir, bundan dolayi iç kaplamanin kendisinin yanal duvari üzerinde bir kimsenin elde etmek istedigi ilgili oluklarin 408, 41 B, 428, 438... “ters” ayna görüntüsü olarak tasarlanmaktadirlar.

Gerçekte, ilk silindirik iç kaplamanin çemberleme siralamasi bu sekilde elde edilmektedir; yukarida açiklandigi gibi, bu çemberlemenin amaci iç kaplamanin içeriye dogru yariçapsal bükülmezliginin arttirilmasi ve bundan dolayi da kayda deger bir sekilde gelistirilmesidir, bundan dolayi da söz konusu çemberlemenin elde edildigi eklenmesi söz konusu olmaksizin belverme riskinin azaltilmasidir. Çemberleme amaci, genel olarak dairesel en kesite sahip, içeriye dogru uygulanan yariçapsal gerilime maruz kalmis, yapisal elemanlarin dayaniminin arttirilmasidir; esasen uygun bir sekilde zorlama-dayanimli malzeme kullanilarak sürekli veya süreksiz bir örtmeden olusmaktadir.

Sekil 11te atfen, farkli bir biçimin çemberlemesi gösterilmektedir, burada iç kaplamanin boylamsal eksenel en kesiti sunu göstermektedir çemberleme mahyalari esasen ilgili ikizkenar yamuklarin biçimine sahip dis bantlardan 4OC, 41C, 420... olusmaktadir, öte yandan, özellikler bu türde “çemberler” silindirik dis profillerden 4OD, 41D, 42D...0Iusmaktadir.

Söz konusu durumda, bu türde bir 0ndülasyonun varligi, “çemberleme”ye esdeger elde edildiginde, iç kaplamanin agirliginin esit olmasi avantajini sunmaktadir, disaridan içeriye dogru uygulanan baskilardan kaynaklanan deformasyonlara dayanimi kayda deger bir sekilde artmaktadir; bu sayede, isleme sertlesmesinin ilave bir sinirli miktari iç kaplama üzerinde gerçeklestirilebilir, örnegin iç kaplama duvarinin agirligi gibi, kalinligin ilave sinirli azalmasi ile sonuçlanmaktadir.

Mevcut sartlarda bu firsatin asiri alakali oldugu açik olacaktir, burada bulusun baslica amaci özellikle iç kaplamanin ve ilgili tankin agirliginin azaltilmasini, tüm diger kosullarin esit kalmasini saglamaktir.

Yine gözlenmektedir ki, belirli sinirlar dahilinde, söz konusu ondülasyon/çemberlemenin derinlik ebadi “H” buna bagli olarak ve bundan dolayi, dogrusal olmasa dahi, ilgili iç kaplamanin dis dayanimini iyilestirmektedir; akiskan içerik tarafindan uygulanan iç yariçapsal gerilimlere bagli 0Iarak,bu durum bir kimsenin iç kaplamadan elde etmek istedigi dayanim derecesine göre ondüIasyonlarin/çemberlemenin derinligini belirlemek için kullanilir.

Son olarak, oranlarin avantajli bir kombinasyonu Sekil 14'e atfen; yukarida açiklandigi gibi bir ondülasyon/çemberleme yöntemine maruz kalan bir iç kaplamanin ebatlari arasinda gözlenmistir, gerçekte, deneysel olarak gösterilmistir ki oran, kendi yüksekligine veya derinligine “H” herbir tekil mahyanin genisliginin “L” en iyi isletim sonuçlarini sunmaktadir, yani L/H orani 1 ila 6 araligindadir, yani 15 L/H s 6.

Buna ilaveten, söz konusu 0ndülasy0nlarin biçimlendirildigi iç kaplamanin çesitli ebatlari arasinda ilave oranlar tanimlanmistir; bu oranlar, bireysel olarak veya birlikte dogrulandigi zaman, iç kaplamanin ana performansinda kayda deger bir gelistirme saglamistir, yani isletim sirasinda yariçapsal genlesmeye dayanimi.

Oranlar sunlardir: - 3 s L/Ri s 15, - 20 s R/H s 100, burada kullanilan semboller Sekil 14lte gösterilmektedir, Özellikle: . Re iç kaplama yüzeyinin d'uz, oluklu olmayan kismi (50) ve bitisik mahyanin (52) bitisik egimli kenari (51) arasindaki bükülme yariçapini temsil etmektedir, - Ri ayni mahyanin (52) iki bitisik egimli kenarlari (51 ve 53) arasinda kavisli düsük tepecigin Vi bükülme yariçapini temsil etmektedir.

Buna ilaveten, yine deneysel olarak gösterilmistir, oluklu duvarin kalinligina “S” yariçapin (R) optimal oranlari (bakiniz Sekil 14A) asagidaki aralikta bulunmaktadir: 100 < R/S < 1250.

Hatta 'özellikle, mahyanin genisligine “L” bagli olarak “H” minimum degerleri için (bakiniz yukaridaki iliski 1 s LIH S 6) L/H'nin yaklasik 6'ya esit oldugu yerde, yani L/H z 6,eger R/S yaklasik 100*e esit ise daha iyi sonuçlarin elde edilebildigi tespit edilmistir, söyle ki: Öte yandan eger L/H z 1 olmali ise, o halde egerR/S = 1250 tesis edilir ise en iyi kosullar elde edilebilir.

Onceki iliski ortalama anlamindadir, su gerçegi açiklamaktadir, diger kosullar ve özellikler de iç kaplama özellikleri degismeden kalmaktadir, söz konusu mahyalarin çapina ters bir sekilde iliskilendirilmelidir, yani iç kaplama kalinligi S” genisledikçe, Böylece, mevcut gelistirme çift avantaj sunmaktadir: - bir yandan disariya dogru deformasyona iç kaplama dayanimi kayda deger bir sekilde artmaktadir, ve bu avantaj önceden tanimlanmis dayanimin orijinal degerine dönmek için, iç kaplamanin kendisinin agriligini azaltarak, uygun bir sekilde, ancak dogrusal degil, kullanilmaktadir; - ikinci avantaj su gerçegi içermektedir, söz konusu ondülasyon/çemberleme yöntemi kaliplar vasitasiyla dogrudan gerçeklestirildiginden ötürü, herhangi bir özel çemberleme cihazinin 'üretimine gerek yoktur, bundan dolayi bu türde cihazlarin montaji ile baglantili olarak herhangi bir ekstra is/islemden kaçinilmaktadir.

Sanayi uzmanlari, hem performans hem de üretim tekniklerine iliskin olarak, iç kaplamalarin söz konusu türleri tarafindan temin edilen daha fazla verimlilik göz çevrildigi hususunu hemen gerçeklestirmelidir.

B) Sekiller 12 ve 13'e atfen, asagidaki gelistirmeler tasarlanmistir ve asagida açiklanmistir: lütfen g'ozlemleyin, yani egrilerin Kartezyen düzlemindeki "s" "0" biçimi asagidaki üç malzemenin davranisini temsil etmektedir: Asagidaki düsünceler akla gelmektedir: diyelim ki, iç kaplama üzerinde isleme- sertlesmesi veya ön-gerilme yöntemi gerçeklestirildikten sonra, sonraki teknige göre sürekli fiberglas ve karbon fiberin bir kompozit katmani ile örtülmektedir.

Bu kosullarda tank tamamlandiktan sonra ve isletime sokulduktan sonra yani yaklasik 300 bar veya hatta daha fazla yüksek basinç altinda basinçlandirildiktan sonra, tankin sonraki yariçapsal genislemesi fiberglas ve karbon fiberin kompozit katmanini olusturan iki malzemenin yariçapsal genislemesine esdeger olarak iletilmektedir.

Ve iç kaplama soz konusu fiberlerle dairesel olarak örtüldügünden 'ötürü, bu yariçapsal genisleme ayni fiberlerin ilgili ve esdeger bir boylamsal genislemesine dönüstürülmektedir.

Ancak, söz konusu kompozit katmanin iki bileseni, sürekli fiberglas ve karbon fiber, söz konusu esdeger boylamsal uzantisina bagli olarak farkli davranmaktadir.

Sekil 12'ye atfen sunu gözlemleyebiliriz, söz konusu fiberlerin iki kompozitin ayni genlesme degerinde “81” , bunlarin reaksiyonu kayda deger bir sekilde farklidir; gerçekte fiberglasin kompoziti bir stres degeri “V1” ile reaksiyona girmektedir, ancak karbon fiberin kompoziti, bir stres degeri “C1” üreterek reaksiyona girmektedir, ilgili esneklik modülleri arasindaki fark göz 'önünde bulunduruldugunda, bu “V1” den kayda deger bir sekilde yüksektir.

Bu su anlama gelmektedir; iç kaplamanin genisleme gerilimi kompozit örtünün iki bilesenine son derece dengesiz bir sekilde iletilmektedir, ve daha dogrusu, gerilimin büyük kismi “C1” noktasinda karbon fiberin kompoziti tarafindan etkisiz hale getirilmektedir, 'öte yandan sürekli fiberglasin kompoziti, “V1” noktasina eriserek, çok daha az gerilmeye maruz kalmaktadir.

Ilk hipotez olarak performans göstermeyen veya beklenen performansin altinda kalan fiberglasin tamamen ortadan kaldirilmasi ile, ve tamamen karbon fiber kullanilmasi ile örtünün üretimine iliskin yöntemin tamamini basitlestirmek mümkündür.

Ancak, bu hipotetik çözüm ekonomik açidan tamamen kabul edilemezdir, karbon fiberin ayni agirlikta fiberglastan yaklasik 8-10 kat daha pahali olmasi gibi basit ve açik bir sebep için; bu etmen karbon fiberin kompozitinin tek basina kullanilmasi olasiligini ortadan kaldirmaktadir.

Alternatif olarak, karsi hipotezde, tek basina fiberglasin kompozitinin kullanilmasina karar verilebilir, amaç için yeterli olan, bunun büyük bir miktari kullanilabilir; ayrica bu hipotez, reddedilebilir, çünkü kesintisiz fiberglasin karbon fiberden çok daha agir oldugu gerçektir, ve daha fazlasi boylece eger biz iç kaplamanin genlesme basincina dayanmasi için fiberglas miktarinin çok fazla olmasi gerektigini düsünürsek, esnekligin iki modülü arasindaki önemli farki göz önünde bulundurabiliriz.

Bu sinirlama su gerçege dayali olarak tamamen kabul edilemez; mevcut bulusun bütün amaci bütün olarak tanklarin olusturulmasidir, bu bir yandan ayni seviyede performans saglamaktadir, bilinen teknige göre üretilen tanklardan çok daha az agirliktadir, ve daha fazla degildir eger sürekli fiberglas tek basina kullanilmasi gerekiyor ise.

Teknik-ekonomik durum tüm yönleriyle analiz edilmistir, ve genel maliyetleri ve nihai agirligi açisindan, tankin tamaminin üretiminde optimum uzlasmanin elde edilmesini saglayan bir yöntem belirlenmistir. Çözüm asagidaki gibi açiklanmaktadir: Sekil 13ie atfen, yukarida açiklanan isleme sertlesmesi islemine maruz kaldiktan sonra, bekleme durumuna dönen iç kaplama, fiberglasin kompozitinin tekil ve nispeten hafif katmani ile ilk olarak örtülmektedir, daha sonra teknige göre bir özsürtünme islemine tabi tutulmustur.

Bu islem tamamlandigi zaman ve iç kaplama yeniden hareketsiz duruma döndügü zaman durum asagidaki gibidir: Sekil 13tte fiberglas katmani pozitif bir deger "ov"yi veren bir durumdadir, çünkü sonraki malzeme daima kendi elastik araliginda kalmaktadir ve,özsürtünme isleminden sonra, altta yatan iç kaplama ile genislemede gergin olmasina ragmen, deformasyon "s" tarafindan bakildiginda neredeyse orijinal durumuna dönmüstür.

Fiberglas örtünün üzerini örten kompozit tarafindan sikistirilarak gerginlestirilen iç kaplama, öte yandan, "oa" noktasi ile Sekil 13'te gösterildigi durumdadir, yani, negatif gerginlik (sikistirma) durumundadir, ancak gerçekte herhangi bir kayda deger deformasyon sergilememektedir ("oa" noktasinin x-koordinati esasen sifirdir).

Bu noktada, fiberglasin kompoziti ile tek basina önceki özsürtünme isleminden sonra, iç kaplama fiberglasin katmani üzerine yerlestirilen karbon fiberin ilave ve nihai bir katmani ile örtülmektedir.

Bu nihai örtme islemi dogal bir sekilde gerçeklestirilmektedir, yani karbon fiberin kompoziti herhangi bir sekilde gerdirilmeden veya gerilmeden, Sekil 13ite bu "oc" noktasi ile "0" (sifir) noktasinda, gösterilmektedir çünkü herhangi bir gerginlige maruz birakilmamaktadir ve bundan dolayi da herhangi bir deformasyondan zarar görmemektedir.

Bundan dolayi, bu nihai durumda tankin tamami asagidaki üç bilesenden yapilmaktadir: - “A" çizgisi ile gösterilen, iç kaplamanin çeligi, - ve önceki iki katman arasina yerlestirilen ve “V” çizgisi ile gösterilen fiberglasin kompoziti.

Söz konusu tank isletime girdigi zaman, yani basinçlandirildigi zaman, isletim kosullari açikça degismektedir, ve seçilen malzemelerin parametreleri su sekilde ayarlanabilir söyle ki, yeni iletim kosullarinda iki fiber örtücü malzemenin kosullarinin ilgili noktalari, ilgili çizgiler “V” ve “C” boyunca, yaklasik olarak kapali çizgi “Z” ile baglanan ayni aralik dahilinde yatmaktadir.

Söz konusu kapali çizgi daha sonra iki söz konusu kompozit malzemenin olasi çalisma alanini temsil etmektedir.

Bu durumda istenilen durumun elde edildigi de açiktir, yani iç kaplamanin gerginligi sifir oldugu zaman, ve “A1” noktasinda bulundugu zaman, önceden sikistirildigindan ötürü, yani negatif “da” ile, örtünün iki tipindeki dikey eksen "o” boyunca olan gerilmeler, fiberglas ve karbon fiber, benzer degeri almaktadir; örten fiberlerin iki farkli katmani ile esasen benzer bir sekilde altta yatan kaplamanin genlesme gerginliginin telafi edildigini göstermektedir.

Tankin biçimlendirilmesi için bu yöntem genel anlamda geçerlidir çünkü ilgili gerginlik tarafindan bakildigindan gerekli olandan fazla miktarda örtme malzemesinin kullanilmasini engellemektedir. Açikça görülmektedir ki, bu genel tasarim yöntemi gerekliliklere göre ince ayarlanmalidir ve kalibre edilmelidir, böylece karsilasilabilecek tüm olasi degiskenler kapsanmaktadir, özellikle bilesenlerin maliyeti, agirliklari ve mekanik özellikleri.

Ancak, bu yöntemin mantikli bir sekilde bir projenin baslatilmasini mümkün hale getirdigi gözlenmistir, çünkü iç kaplamanin çeliginin yükünü benzer bir sekilde her iki türde örtü üzerine dagitma sorunu önceden çözülmüstür.

Bütün bir tankin imalatina iliskin yukarida açiklanan yöntem ilave bir gelistirme saglamaktadir; gerçekte, halihazirda fiberglasin ilk katmani ile örtülen altta yatan iç kaplama, karbon fiberin nihai katmani ile örtüldükten sonra, eger, belirli kosullar altinda, ve yukarida açiklanan yönteme göre tank karbon fiberin katmani ile örtüldükten sonra, ikinci, ve daha fazla sinirli bir özsürtünme islemi gerçeklesir ise, genel isletim kosullarinin ve özellikler tankin tamaminin dayanim özelliklerinin ilaveten gelistirilebildigi de gözlenmistir.

Bu ikinci özsürtünme islemi, teknikte bilinen, tankin özelliklerinin ilaveten gelistirilmesi etkisine sahiptir, çünkü fiberglasin yalnizca birinci katmani ile örtülen iç kaplama üzerinde gerçeklestirilen önceki özsürtünme isleminin avantajlari riske atilmaksizin hareketsiz iç kaplama çeliginin ilk sikistirma degerini arttirmaktadir.

Nihai olarak, fiberglasin kullaniminin bulusun herhangi bir uygulamasi için yalnizca genel ve tercih edilebilir bir malzeme olarak önerilmis oldugu akilda tutulmalidir; ancak, her bir sanayi uzmaninin anlamasi gerektigi gibi, benzer özelliklere sahip herhangi bir diger malzeme, esasen, sürekli fiberglas için bir alternatif olarak kullanilabilir.

Ozellikle, karbon fiberden kayda deger bir sekilde düsük bir esneklik modülüne sahip kullanilabildigini de belirtmek isteriz.

Onceki düsünceler degerlendirilmistir ve yalnizca teknik degerlendirmelere dayali olarak sunulmustur, söyle ki kullanilan malzemenin çalisma özelliklerinin degerinin en yüksek dereceye çikarilmasidir.

Ancak gerçek üretim ortaminda önceki düsünceler üretim konusunda belirleyici bir karar sunmak için kendi kendine yeterli sayilmamaktadir; gerçekte, mevcut bulusun amacinin tankin tamaminin nihai ekonomik karinin gelistirilmesi oldugundan ötürü, nihai verimli kararda çesitli bilesenlerin maliyeti üzerinde kati bir degerlendirme açik bir sekilde kapsam disi birakilamaz.

Bu türde bir degerlendirmede karbon fiberin maliyetinin fiberglasin maliyetinden son derece fazla oldugu açiktir, ve karbon fiberin kompoziti ile birlikte ikinci bir katmanin henüz açiklanan gerçeklestirilmesi hipotezi ayni kompozitin daha büyük bir miktarinin kullanimini gerektirmektedir, çünkü açikça görülmektedir ki ikinci katman birinci katmandan daha genistir (ilgili iki silindirik geometri sirasiyla farkli yariçaplar sergilemektedir).

Durumun nihai sonucu su sekilde olacaktir, böyle üretilen tankin tamami, her ne kadar malzeme kullanimi açisindan teknik olarak optimize edilmis olsa dahi, nihai genel maliyet bakimindan optimize edilmis olmayacaktir.

Optimum bir genel çözüm belirlemek için verimli bir yapilandirma sunulmaktadir, - önceden isleme-sertlesmesine maruz kalan iç kaplamanin birinci kaplama katmani karbon fiber ve epoksi reçinenin kompozitinden olusmaktadir, olusmaktadir.

Eger iki farkli elastik modül ile birlikte iki farkli kompozit katman uygulanir ise henüz yazilanlar geçerlidir.

Hatta henüz ele alinan durumda dahi, Önceden önerilen düsünceler geçerlidir, yani karbon fiber ve epoksi reçinenin kompoziti ile birlikte birinci katman uygulandiktan sonra, bu sekilde elde edilen tank önceki teknige göre bir 'özsürtünme yöntemine maruzu birakilmaktadir.

Buna ilaveten, 'Önceki durumda oldugu gibi, ve herbir spesifik duruma dayandirilmasi gereken teknik-ekonomik düsüncelere dayali olarak, karbon fiberin kompozitinin birinci katmani üzerinde fiberglasin kompozitinin sonraki ve nihai katmani avantajli bir sekilde temin edilebilir.

Claims (20)

ISTEMLER

1. Bir iç kaplama ve bir dis kabuk içeren yüksek dayanimli bir tankin 'üretilmesi için bir yöntem olup, söz konusu iç kaplama (2) silindirik bir biçim sergileyen bir kapali metal konteyner olarak biçimlendirilmektedir, soz konusu iç kaplamanin (2) dis duvarlari, 'önceden belirlenmis bir seviyeye kadar eksenel ve boylamsal bir on- gerilme sertlesmesini uygulayabilen bir mekanik isleme tabi tutulmaktadir, söz konusu yontem asagidaki adimlari içermektedir: 21) iç duvarinin, söz konusu iç kaplamayi (2) barindirabilen bir silindirik hacmi içsel olarak sinirladigi ebatlara sahip bir kalibin (1) saglanmasi; b) söz konusu kalibin (1) içine söz konusu iç kaplamanin (2) çevrelenmesi; c) söz konusu iç kaplamanin (2) içerisinde kapatilmasi için söz konusu kalibin (1) tamamen çevrelenmesi; d) söz konusu iç kaplamanin (2) giris kapilarinin kapatilmasi; e) söz konusu iç kaplamanin (2) içine, basinçlandirilabilen bir akiskanin verilmesi; f)söz konusu kalibin (1) iç yüzeyini (3) karsilayincaya degin söz konusu iç kaplamanin (2) duvarlari (4) ve özellikle t'um silindirik yüzeyi genisletilinceye ve gerdirilinceye kadar söz konusu akiskanin basinçlandirilmasi ile söz konusu iç kaplamanin (2) söz konusu dis duvarlarinin (4) söz konusu mekanik isleme tabi tutulmasi; söz konusu y'ontem asagidaki adimlari içermesi ile karakterize edilir: g)s'oz konusu iç kaplamanin (2) iç hacminin basincinin alinmasi ve söz konusu konteynerin söz konusu kalibin (1) içinden çikarilmasi; h) soz konusu dis kabugun olusturulmasi için, kompozit malzemenin bir veya daha fazla katmani ile söz konusu iç kaplamanin (2) bir dis kaplamasinin gerçeklestirilmesi; i) söz konusu tank üzerinde bir öz-sürtünme isleminin uygulanmasi.

2. Istem 1'e göre yöntem olup, 'özelligi söz konusu kalibin (1) iç duvarinin ebadinin düzeyinin ve tercihen yariçapinin (r+L) belirlenmesi, Örnegin söz konusu iç kaplamanin (2) duvarinin (4) yariçapinin (r) dogrusal ve yariçapsal olarak gerilmesinin (L), akma dayanimi seviyesinin önceden belirlenmis bir degere yükseltilmesi ile ilgili malzemenin, elastik alani degistirdigi bir ebatta olmasi ile karakterize edilir.

. Istem 2*ye göre yontem olup, 'özelligi söz konusu iç kaplamayi (2) olusturan malzemenin akma dayanimi durumuna erismeden önce yüksek esneme gösteren bir çelik olmasi ve tercihen bir östenitik paslanmaz çelik, ayrica Dupleks türde

. Istem 3'e göre yöntem olup, östenitik paslanmaz çelik seçildigi zaman, 'özelligi söz konusu östenitik paslanmaz çeligin, AlSI 304,e göre bir çelige uyan veya buna benzeyen 'özellikler sergileyen bir çelik olmasi ve tercihen daha fazla kaynaklanabilir bir çelik olmasi (AISI 304L) ile karakterize edilir.

. Istem 1,e göre yöntem olup, 'özelligi soz konusu iç kaplamanin (2) içinin basinçlandirilmasi adimi sirasinda, ayni iç kaplamanin (2) dis duvari üzerinde faaliyet gösteren bir ayarlanabilir karsi-basincin temin edilmesi ile karakterize

. Istem 5'e göre yöntem olup, 'özelligi söz konusu iç kaplamanin içi ve dis yüzeyi arasinda önceden belirlenmis degerler dahilinde bir basinç farkinin korunmasi için söz konusu ayarlanabilir karsi-basincin belirli bir seviyede kontrol edilmesi ile karakterize edilir.

. Istem ile göre yöntem olup, 'özelligi söz konusu iç kaplamanin (2) metal malzemesi üzerinde elde edilen gerilimin ilgili akma dayanimi alani dahilinde kalacagi sekilde söz konusu öz-sürtünme isleminin tankin tamami üzerinde gerçeklestirilmesi ile karakterize edilir.

. Istem 3'e göre yöntem olup, 'özelligi söz konusu çelik ön-gerilme isleminin, iki farkli kalip (20, 30) ile iki ayri adimda gerçeklestirilmesi, birinci adimda söz konusu iç kaplamanin (2) birinci kaliba (20) verilmesi ve yalnizca çevresel baglamda (208) kontrollü bir deformasyona tabi tutulmasi ve ikinci adimda söz konusu iç kaplamanin (2) ikinci bir kaliba (30) verilmesi ve esasen eksenel (P, LT) olan kontrollü bir deformasyona tabi tutulmasi ile karakterize edilir.

Istem 1'e göre yöntem olup, 'özelligi söz konusu ön-gerilme isleminin, söz konusu iç kaplamanin (2) bir tavlama/çözünürlestirme termal islemine maruz birakilmasindan sonra gerçeklestirilmesi ile karakterize edilir.

Istem 1'e göre yöntem olup, 'özelligi söz konusu iç kaplamanin (2) duvarinin, birden çok ondülasyon (4GB, 415, 428...) ile biçimlendirilmesi ile karakterize

Istem 1ie göre yöntem olup, 'özelligi söz konusu ön-gerilmeli sertlestirme isleminden sonra, söz konusu iç kaplamanin (2), düsük bir esneklik modülüne sahip bir birinci katman, tercihen sürekli bir fiberglas ile kaplanmasi ve ardindan, soz konusu iç kaplama (2) ve söz konusu birinci katman ile olusturulan soz konusu düzenegin bir öz-sürtünme islemine tabi tutulmasi ile karakterize edilir.

Istem 11te göre yöntem olup, 'özelligi söz konusu oz-sürtünme isleminden sonra, söz konusu iç kaplama (2) ve söz konusu birinci katman ile olusturulan söz konusu düzenegin, ilaveten orta esneklik modülüne sahip bir ikinci katman ve tercihen karbon fiber veya KEVLAR ile kaplanmasi ile karakterize edilir.

Istem 12'ye göre yöntem olup, 'özelligi söz konusu ikinci katman ile kaplandiktan sonra, söz konusu tankin tercihen düsük birimli olan bir ikinci 'Öz-sürtünme islemine tabi tutulmasi ile karakterize edilir.

Istem 1'e göre y'ontem olup, 'özelligi söz konusu 'ön-gerilme sertlestirme isleminden sonra, söz konusu iç kaplamanin (2), yüksek esneklik modülü sergileyen, tercihen karbon fiber kompozit olan malzemenin birinci katmani ile kaplanmasi ve ardindan, söz konusu iç kaplama (2) ve söz konusu birinci katman ile olusturulan söz konusu düzenegin bir öz-sürtünme islemine tabi tutulmasi ile karakterize edilir.

15.Istem 115e göre yöntem olup, 'özelligi söz konusu `öz-sürtünme yönteminden sonra, söz konusu iç kaplama (2) ve söz konusu birinci katman ile olusturulan söz konusu düzenegin, ilaveten düsük esneklik modülü sergileyen, tercihen fiberglas kompozit olan bir malzemenin bir katmanini içeren bir ikinci katman ile kaplanmasi ile karakterize edilir_

16. istem 10'a göre yontem olup, 'özelligi soz konusu birden çok olugun, söz konusu ön-gerilmeli sertlestirme Islemi sirasinda olusturulmasi, söz konusu birden çok olugun esasen dairesel ve paralel olmasi, herhangi bir tekil 0ndülasy0nun genisligi L” ve yüksekligi veya derinligi H” arasindaki oranin 1 ve 6 arasindaki bir aralikta bulunmasi (15 L/H S 6) ile karakterize edilir.

17. istem 10*a göre yöntem olup, 'özelligi konteyner duvarinin düz ve ondülasyonlu kismi ve bitisik ondülasyonun (52) komsu egimli kenari (51) arasindaki bükülme yariçapi (Re) ile herhangi bir tekil ondülasyonun genisligi L” arasindaki oranin 3 ve 15 arasindaki bir aralikta (35 L/Re s 15) bulunmasi ile karakterize edilir.

18. Istem 10'a göre yöntem olup, 'özelligi ayni ondülasyonun (52) iki komsu kenari (51, 53) arasinda düsük kavisli tepeciginin (Vi) bükülme yariçapi (Ri) ile herhangi bir tekil ondülasyonunun genisligi “L” arasindaki oranin 3 ve 15 arasindaki bir aralikta (35 L/Ri S 15) bulunmasi ile karakterize edilir.

19. istem 10*a göre bir yöntem olup, 'özelligi söz konusu iç kaplamanin (2) yariçapi bir aralikta (205 R/H s 100) bulunmasi ile karakterize edilir.

20. istem 16iya göre yontem olup, 'özelligi ortalama durum L/H=6 gerçeklestiginde soz konusu iç kaplamanin yariçapi “R” ve ilgili dis duvarin kalinligi “8” arasindaki oranin yaklasik olarak R/S = 100 olmasi ve ortalama durum UH=1 gerçeklestiginde R/S=1250 olmasi ise ile karakterize edilir.