BEV we FCEV-ler üçin adaty tekiz platforma tanklar, termoplastiki we termoset kompozitlerini 25% has köp H2 ammary üpjün edýän skelet gurluşy bilen ulanýar. # wodorod # ugurlar
BMW bilen hyzmatdaşlykda kub tankyň köp sanly silindrlerden has ýokary göwrümli netijeliligi üpjün edip biljekdigini görkezenden soň, Mýunhen Tehniki Uniwersiteti birleşdirilen gurluşy we yzygiderli önümçilik üçin ulaldylan önümçilik prosesini ösdürmek taslamasyna başlady. Surat karzy: TU Dresden (ýokarda çepde), Mýunhen Tehniki Uniwersiteti, Uglerod kompozitleri bölümi (LCC)
Nol zyňyndy (H2) wodorod bilen işleýän ýangyç öýjükli elektrik ulaglary (FCEV) daşky gurşawyň nol maksatlaryna ýetmek üçin goşmaça serişdeleri üpjün edýär. H2 hereketlendirijisi bolan ýangyç öýjükli ýolagçy awtoulagyny 5-7 minutda dolduryp bolýar we aralygy 500 km bolup biler, ýöne önümçiligiň pesligi sebäpli häzirki wagtda has gymmat. Çykdajylary azaltmagyň bir usuly, BEV we FCEV modelleri üçin adaty platforma ulanmakdyr. Häzirki wagtda bu mümkin däl, sebäbi gysylan H2 gazyny (CGH2) 700 barda FCEV-lerde saklamak üçin ulanylýan silindr görnüşli tanklar, elektrik ulaglary üçin seresaplylyk bilen döredilen batareýa bölümleri üçin amatly däl. Şeýle-de bolsa, ýassyk we kub görnüşindäki basyş gämileri bu tekiz gaplama giňişligine sygýar.
“Kompozit konformal basyş gämisi” üçin US5577630A patenti, Thiokol Corp. tarapyndan 1995-nji ýylda berlen arza (çepde) we BMW tarapyndan 2009-njy ýylda patentlenen gönüburçly basyş gämisi (sagda).
Mýunhen Tehniki Uniwersitetiniň (TUM, Mýunhen, Germaniýa) uglerod kompozitleri bölümi (LCC) bu düşünjäni ösdürmek üçin iki taslama gatnaşýar. Birinjisi, Leoben polimer ygtyýarlyk merkeziniň (PCCL, Leoben, Awstriýa) ýolbaşçylygyndaky Polimers4Gidrogen (P4H). LCC iş bukjasyna ýoldaş Elizabet Glace ýolbaşçylyk edýär.
Ikinji taslama Wodorod görkeziş we ösüş gurşawy (HyDDen), bu ýerde LCC gözlegçi Kristian Jaeger tarapyndan ýolbaşçylyk edilýär. Bularyň ikisi hem uglerod süýümli kompozitleri ulanyp, laýyk CGH2 tanky ýasamak üçin önümçilik prosesiniň uly göwrümli görkezişini döretmegi maksat edinýär.
Tekiz batareýa öýjüklerine (çepde) we polatdan ýasalan kub görnüşli 2 basyş gämisine we uglerod süýümi / epoksi birleşdirilen daşky gabykda (sagda) kiçi diametrli silindrler gurlanda çäkli göwrümli netijelilik bar. Surat çeşmesi: 3-nji we 6-njy suratlar Ruf we Zaremba we başgalaryň “Içki dartyş aýaklary bilen II görnüşli basyş gutusy gämisine san taýdan dizaýn çemeleşmesi”.
P4H, uglerod süýümi bilen güýçlendirilen epoksi bilen örtülen birleşdirilen dartyş gaýyşlary / strutslary bilen termoplastiki çarçuwany ulanýan synag kub tankyny ýasady. HyDDen şuňa meňzeş dizaýny ulanar, ýöne termoplastiki birleşýän tanklaryň hemmesini öndürmek üçin awtomatiki süýümli gurluşy (AFP) ulanar.
Thiokol Corp. tarapyndan 1995-nji ýylda “Kompozit konformal basyş gämisine”, 1997-nji ýylda nemes patent DE19749950C2-e çenli patent ýüz tutmasyndan, gysylan gaz gämileriniň gabyk diregine birikdirilen boşlukda “islendik geometrik konfigurasiýa bolup biler”, esasanam tekiz we tertipsiz şekiller bolup biler. elementler, gazyň giňelmegine garşy durmak üçin ulanylýar.
2006-njy ýylda döredilen “Lawrence Livermore” milli barlaghanasy (LLNL) kagyz üç çemeleşmäni suratlandyrýar: inçe diwarly H2 konteýner bilen gurşalan içki ortorombiki panjara gurluşyny (2 sm ýa-da ondanam kiçi öýjükleri) öz içine alýan mikrolattis basyş gämisi we ýelimlenen ownuk böleklerden (inçe, altyburç gabykdan ybarat içki gurluşdan ybarat). Dublikat gaplar, adaty usullary ulanmak kyn bolup biljek has uly gaplar üçin has amatlydyr.
“Volkswagen” tarapyndan 2009-njy ýylda berlen DE102009057170A patenti, kosmosdan peýdalanmagy gowulandyrmak bilen ýokary agramlylygy üpjün etjek ulagda oturdylan basyş gämisini suratlandyrýar. Gönüburçly tanklar iki gönüburçly garşy diwarlaryň arasynda dartyş birleşdirijilerini ulanýarlar we burçlary tegelek.
Aboveokardaky we beýleki düşünjeler Gleiss we Gleiss we başgalaryň “Uzyn barlar bilen kub basyş gämileriniň prosesi ösüşi” kagyzynda getirilýär. ECCM20-de (2022-nji ýylyň 26-30-njy iýuny, Lozanna, Şweýsariýa). Bu makalada, Maýkl Roof we Swen Zaremba tarapyndan neşir edilen TUM gözlegine salgylanýar, gönüburçly taraplary birleşdirýän dartyş zolakly kub basyş gämisiniň tekiz batareýanyň giňişligine gabat gelýän birnäçe silindrlerden has täsirli we takmynan 25% köp üpjün edýändigini ýüze çykardy. ammar
Gleissiň pikiriçe, köp sanly 4 görnüşli silindrleri tekiz halatda oturtmak meselesi “silindrleriň arasyndaky ses ep-esli azalýar we ulgamda H2 gaz geçirijisi gaty uludyr. Umuman aýdanyňda, ulgam kub bankalardan has az saklaýyş ukybyny üpjün edýär.”
Şeýle-de bolsa, tankyň kub dizaýnynda başga meseleler bar. Gleiss: "Elbetde, gysylan gaz sebäpli tekiz diwarlarda egilýän güýçlere garşy durmaly" -diýdi. "Munuň üçin içerde tankyň diwarlaryna birleşdirilen berkidilen gurluş gerek. Compöne bu kompozitler bilen baglanyşykly däl."
Glace we onuň topary, güýçlendiriji dartyş barlaryny basyş gämisine filamentiň sargysy üçin amatly görnüşde girizmäge synanyşdy. "Bu ýokary göwrümli önümçilik üçin möhümdir, şeýle hem zonadaky her bir ýük üçin süýüm ugruny optimizirlemek üçin konteýner diwarlarynyň egrem-bugram görnüşini düzmäge mümkinçilik berýär" -diýdi.
P4H taslamasy üçin kub kub birleşýän tanky ýasamak üçin dört ädim. Surat krediti: “Dynçly kub basyşly gämiler üçin önümçilik prosesiniň ösüşi”, Mýunhen Tehniki Uniwersiteti, Polimers4 Gidrogen taslamasy, ECCM20, 2022-nji ýylyň iýuny.
Zynjyrda gazanmak üçin topar ýokarda görkezilişi ýaly dört esasy ädimden ybarat täze düşünje döretdi. Basgançaklarda gara reňkde görkezilen dartyş zolaklary, MAI Skelett taslamasyndan alnan usullar bilen ýasalan prefabrik çarçuwaly gurluşdyr. Bu taslama üçin BMW dört sany süýümli berkidilen pultruziýa çybyklaryny ulanyp, şemaly çarçuwaly çarçuwany döretdi, soňra bolsa plastmassa çarçuwada galypdy.
Synag kub tankynyň çarçuwasy. TUM tarapyndan güýçlendirilmedik PLA filamentini (ýokarky) ulanyp, altyburç skelet bölümleri, CF / PA6 pultrusion çybyklaryny dartyş ýaýlary (ortasy) edip, soňra bolsa filamenti ýaýyň aşagyna (aşagy) örtýär. Surat karzy: Mýunhen Tehniki Uniwersiteti LCC.
"Ideýa, kub tankyň çarçuwasyny modully gurluş hökmünde gurup bilersiňiz" -diýdi. "Soňra bu modullar galyplaýyş guralyna ýerleşdirilýär, dartyş zolaklary çarçuwaly modullara ýerleşdirilýär, soňra MAI Skelettiň usuly çarçuwanyň bölekleri bilen birleşdirmek üçin strutslaryň töwereginde ulanylýar." köpçülikleýin önümçilik usuly, netijede ammar ýa-da ýadro hökmünde saklanylýan tankyň birleşýän gabygyny örtmek üçin ulanylýar.
TUM tankyň çarçuwasyny gaty gapdallary, tegelek burçlary we ýokarky we aşaky böleginde altyburç nagyşly kub “ýassyk” hökmünde dizaýn etdi, onuň üsti bilen baglanyşyklar goýulyp we berkidilip bilner. Bu raflar üçin deşikler hem 3D görnüşinde çap edildi. "Ilkinji synag tankymyz üçin poliaktik kislotany [bio esasly termoplastiki] ulanyp, altyburç çarçuwaly bölümleri 3D çap etdik, sebäbi aňsat we arzan" -diýdi.
Topar baglanyşyk hökmünde ulanmak üçin SGL Carbon-dan (Meitingen, Germaniýa) 68 sany köp uglerod süýümi bilen güýçlendirilen poliamid 6 (PA6) çybyk satyn aldy. Gleiss: "Bu düşünjäni barlamak üçin hiç hili galyp etmedik, ýöne boşluklary 3D çap edilen bal ary ýadrosyna saldyk we epoksi ýelim bilen ýelimledik. Bu çybyklaryň ýel öwürmek birneme aňsatdygyna garamazdan, soňrak beýan ediljek käbir möhüm meseleleriň bardygyny belleýär.
"Birinji etapda maksadymyz dizaýnyň öndürijiligini görkezmek we önümçilik düşünjesindäki kynçylyklary ýüze çykarmakdy" -diýdi Gleiss. "Şeýlelik bilen dartyş strukturasy skelet gurluşynyň daşky ýüzünden çykýar we çygly süzgüçli sargy ulanyp, uglerod süýümlerini bu ýadro bilen birikdirýäris. Şondan soň üçünji ädimde her galstuk taýajygynyň kellesini egýäris. Termoplastiki, şonuň üçin kelläni üýtgetmek üçin ýylylygy ulanýarys, şonuň üçin gaplaňyň birinji gatyna ýapylýar. diwarlara laminat.
Egremek üçin boşluk gapagy. TUM, süýümleriň saralmagy wagtynda süýümleriň çişmeginiň öňüni almak üçin dartyş çybyklarynyň ujundaky plastik gapaklary ulanýar. Surat karzy: Mýunhen Tehniki Uniwersiteti LCC.
Glace bu ilkinji tankyň düşünjäniň subutnamasydygyny gaýtalady. "3D çap etmek we ýelim ulanmak diňe başlangyç synag üçin boldy we bize ýüze çykan birnäçe meseleler barada düşünje berdi. Mysal üçin, sargy wagtynda filamentler dartyş çybyklarynyň ujy bilen tutuldy, süýümiň döwülmegine, süýümiň zaýalanmagyna we süýümiň mukdarynyň azalmagyna sebäp boldy. gutarmazdan ozal polýuslardan. ”
Topar dürli rekonstruksiýa ssenarileri bilen synag geçirdi. Greýs: "Daş-töweregine seredýänler iň gowy işleýärler" -diýdi. "Şeýle hem, prototip ýazmak tapgyrynda ýylylygy ulanmak we galstuk uçlaryny üýtgetmek üçin üýtgedilen kebşirleýiş guralyny ulanýardyk. Köpçülikleýin önümçilik düşünjesinde, şol bir wagtyň özünde strutsyň ähli ujuny şol bir wagtyň özünde içerki laminata öwrüp we emele getirip biljek has uly gural bolar."
Çyzgylaryň kelleleri üýtgedildi. TUM dürli düşünjeler bilen synag geçirdi we tankyň diwary laminata dakylmagy üçin birleşdirilen baglanyşyklaryň uçlaryny deňlemek üçin kebşirledi. Surat krediti: “Dynçly kub basyşly gämiler üçin önümçilik prosesiniň ösüşi”, Mýunhen Tehniki Uniwersiteti, Polimers4 Gidrogen taslamasy, ECCM20, 2022-nji ýylyň iýuny.
Şeýlelik bilen, laminat ilkinji aýlaw ädiminden soň bejerilýär, ýazgylar üýtgedilýär, TUM filamentleriň ikinji sargysyny tamamlaýar, soňra daşarky tank diwary laminat ikinji gezek bejerilýär. Munuň 5 görnüşli tank dizaýnyna, gaz päsgelçiligi hökmünde plastmassa çyzgysynyň ýokdugyna üns bermegiňizi haýyş edýäris. Ara alyp maslahatlaşmagy aşakdaky Indiki ädimler bölüminde görüň.
"Ilkinji demony kesişlere kesdik we birikdirilen meýdany kartalaşdyrdyk" -diýdi. "Closeakynlaşdyrma, laminat bilen hil taýdan käbir meselelerimiziň bardygyny, strut kelleleriniň içki laminata tekizlemezligini görkezýär."
Bakyň içki we daşarky diwarlarynyň laminatynyň arasyndaky boşluklar bilen baglanyşykly meseleleri çözmek. Üýtgedilen galstuk taýagy kellesi, synag tankynyň birinji we ikinji öwrümleriniň arasynda boşluk döredýär. Surat karzy: Mýunhen Tehniki Uniwersiteti LCC.
Bu başlangyç 450 x 290 x 80mm tank geçen tomus tamamlandy. "Şondan bäri köp ösüş gazandyk, emma içerki we daşarky laminatyň arasynda henizem boşluk bar" -diýdi. "Şeýlelikde, bu boşluklary arassa, ýokary ýapyşykly rezin bilen doldurmaga synanyşdyk. Bu, mehaniki stresleri ep-esli ýokarlandyrýan taýaklar bilen laminatyň arasyndaky baglanyşygy gowulandyrýar."
Topar, islenýän sargy görnüşi üçin çözgütleri goşmak bilen tankyň dizaýnyny we işini ösdürmegi dowam etdirdi. "Synag tankynyň gapdallary doly egrem-bugram däldi, sebäbi bu geometriýanyň egrem-bugram ýoluny döretmegi kyndy" -diýdi. "Ilkinji sargy burçumyz 75 ° boldy, ýöne bu basyş gämisindäki ýüküň öwezini dolmak üçin birnäçe zynjyryň zerurdygyny bilýärdik. Biz henizem bu meseläniň çözgüdini gözleýäris, ýöne häzirki wagtda bazardaky programma üpjünçiligi bilen aňsat däl. Bu indiki taslama bolup biler.
"Biz bu önümçilik düşünjesiniň mümkinçiligini görkezdik, ýöne laminatyň arasyndaky baglanyşygy gowulandyrmak we galstuklary üýtgetmek üçin has köp işlemeli" Synag maşynynda daşarky synag. Boşluklary laminatdan çykaryp, şol bogunlaryň çydap bilýän mehaniki ýüklerini barlaýarsyňyz. ”
“Polymers4Hidrogen” taslamasynyň bu bölegi 2023-nji ýylyň ahyrynda tamamlanar, şol wagta çenli Gleis ikinji görkeziş tankyny tamamlamagy umyt edýär. Gyzykly tarapy, häzirki wagtda dizaýnlar çarçuwada arassa güýçlendirilen termoplastikany we tankyň diwarlarynda termoset kompozitlerini ulanýarlar. Bu gibrid çemeleşme soňky görkeziş tankynda ulanylarmy? Grace: "Hawa" diýdi. "Polymers4Hidrogen" taslamasyndaky hyzmatdaşlarymyz epoksi rezinleri we has gowy wodorod barýer häsiýetleri bolan beýleki birleşýän matrisa materiallaryny ösdürýärler. " Bu işde işleýän iki partnýory, PCCL we Tampere uniwersiteti (Tampere, Finlýandiýa) sanap geçýär.
Gleiss we onuň topary, şeýle hem LCC konformal birleşýän tankdan ikinji HyDDen taslamasy barada Jaeger bilen pikir alyşdy we pikir alyşdy.
"Gözleg pilotsyz uçarlary üçin birmeňzeş birleşýän basyş gämisini öndüreris" -diýdi. "Bu, TUM - LCC Aerokosmos we Geodeziki Bölüminiň we Dikuçar Tehnologiýasy Bölüminiň (HT) iki bölümi bilen hyzmatdaşlyk. Taslama 2024-nji ýylyň ahyryna çenli tamamlanar we häzirki wagtda basyş gämisini tamamlaýarys. Aerokosmos we awtoulag çemeleşmesinden has köp dizaýn. Bu başlangyç düşünje tapgyryndan soň, indiki ädim jikme-jik gurluş modellerini ýerine ýetirmek we päsgelçilik gurluşyny çaklamakdyr."
"Tutuş ideýa gibrid ýangyç öýjügi we batareýany herekete getiriji ulgam bilen gözleg pilotsyz uçary döretmek" -diýdi. Powerokary kuwwatly ýükler wagtynda (ýagny uçuş we gonmak) batareýany ulanar we ýeňil ýük gezelenç wagtynda ýangyç öýjügine geçer. "HT topary eýýäm gözleg pilotsyz uçary bardy we batareýalary hem-de ýangyç öýjüklerini ulanmak üçin güýç güýjüni täzeden düzdi" -diýdi. "Şeýle hem, bu geçirişi barlamak üçin CGH2 tanky satyn aldylar."
"Toparyma, silindr görnüşli tankyň döredip biljek gaplaýyş meselesi sebäpli däl-de, laýyk gelýän basyş tankynyň prototipini döretmek tabşyryldy" -diýdi. "Tekiz tank, ýele garşylygy hödürlänok. Şonuň üçin has gowy uçuş ýerine ýetirersiňiz". Tank ölçegleri takmynan. 830 x 350 x 173 mm.
Termoplastiki AFP laýyk tank. HyDDen taslamasy üçin TUM-daky LCC topary ilki Glace (ýokarda) ulanan çemeleşmesini öwrendi, ýöne soňra AFP (aşakda) ulanylanda birnäçe gurluş modullarynyň kombinasiýasy bilen çemeleşmä geçdi. Surat karzy: Mýunhen Tehniki Uniwersiteti LCC.
"Bir pikir, Elisabet [Gleissiň] çemeleşmesine meňzeýär, beýik egiriji güýçleriň öwezini dolmak üçin gämi diwaryna dartyş ýaýlaryny dakyň. Şeýle-de bolsa, tanky ýasamak üçin egrem-bugram ulanmagyň ýerine AFP ulanýarys. Şonuň üçin basyş gämisiniň aýry-aýry bölümlerini döretmek barada pikir etdik.
"Biz şeýle düşünjäni jemlemäge synanyşýarys, şeýle hem H2 gazynyň aralaşmagyna zerur garşylygy üpjün etmek üçin örän möhüm materiallary saýlamaga synanyşýarys. Munuň üçin esasan termoplastiki materiallary ulanýarys we materialyň AFP enjamynda işleýşine nähili täsir etjekdigini we bejerginiň täsiriniň bardygyny ýa-da ýokdugyny kesgitlemeli.
Bak doly termoplastikadan ýasalar we zolaklary Teijin Carbon Europe GmbH (Wuppertal, Germaniýa) üpjün eder. "Biz olaryň PPS [polifenilen sulfidi], PEEK [polietilen keton] we LM PAEK [pes ereýän polýaril keton] materiallaryny ulanarys" -diýdi. "Soňra haýsysynyň aralaşmagy goramak we has gowy öndürijilikli bölekleri öndürmek üçin haýsysynyň gowudygyny görmek üçin deňeşdirmeler edilýär." Synag, gurluş we proses modelleri we ilkinji görkezişleri indiki ýylyň içinde tamamlamagy umyt edýär.
Gözleg işleri Federal Howanyň üýtgemegi, Daşky gurşaw, energiýa, hereket, innowasiýa we tehnologiýa ministrliginiň we Sanly tehnologiýa we ykdysadyýet ministrliginiň COMET maksatnamasynyň çäginde “Polimerler gidrogen” (ID 21647053) COMET modulynyň çäginde geçirildi. . Authorsazyjylar gatnaşyjy hyzmatdaşlara polimer kompetensiýa merkezi Leoben GmbH (PCCL, Awstriýa), Montanuniversitaet Leoben (polimer in Engineeringenerçiligi we ylym fakulteti, polimer materiallarynyň himiýa bölümi, materiallar ylymlary we polimer synaglary bölümi), Tampere uniwersiteti (In Engineeringenerçilik materiallary fakulteti) minnetdarlyk bildirýärler. ) Ylym), Peak Technology we Faurecia bu gözleg işine goşant goşdy. COMET-Modul Awstriýanyň hökümeti we Stiriýa ştatynyň hökümeti tarapyndan maliýeleşdirilýär.
Loadük göteriji gurluşlar üçin öňünden berkidilen listlerde üznüksiz süýümler bar - diňe aýnadan däl, ugleroddan we aramidden hem.
Birleşdirilen bölekleri ýasamagyň köp usuly bar. Şonuň üçin belli bir bölek üçin usuly saýlamak materiala, bölek dizaýnyna we ahyrky ulanylyşyna ýa-da ulanylyşyna bagly bolar. Ine, saýlama gollanmasy.
“Shocker Composites” we “R&M International” gaýtadan işlenen uglerod süýümi bilen üpjün etmek zynjyryny ösdürýärler, nol gyrmagy üpjün edýär, päk süýümden has arzan we netijede gurluş aýratynlyklarynda üznüksiz süýüme ýakynlaşýan uzynlygy hödürlär.
Iş wagty: 15-2023-nji mart