Унификация баллонов высокого давления (БВД) комбинированной конструкции с композитной оболочкой и металлическим лейнером, широко применяемых в различных системах использования сжатых и сжиженных газов, является актуальной проблемой. Однако в научной литературе отсутствуют сведения об успешном и обоснованном выборе параметров унифицированных конструкций. В связи с этим предложенный подход, основанный на оптимизации конструктивно-технологических параметров БВД комбинированной конструкции по критериям себестоимости или технологических затрат на намотку композитной оболочки без стоимости материалов, следует считать оригинальным. Исследование показало: при значительной стоимости применяемых материалов второй критерий оказывается более чувствительным; значительного сокращения производственных затрат следует ожидать при глубокой автоматизации намоточного оборудования и умеренном росте его стоимости; при зональной намотке композитной оболочки БВД комбинированной конструкции окружные напряжения имеют меньшие значения по сравнению с меридианальными напряжениями (разница напряжений нарастает от экваториальной плоскости к штуцерам); для зональной намотки характерно колебание значений меридианальных напряжений по угловой координате (амплитуда колебания увеличивается при уменьшении числа зон намотки); для обеспечения прочности БВД комбинированной конструкции толщина лейнера в области штуцера должна выбираться из условия сопротивления окружным нагрузкам. Предложен закон изменения толщины лейнера. Использование рекомендаций по унификации конструктивно-технологических решений производства БВД комбинированной конструкции позволит существенносократить производственные затраты в машиностроении.

The standardization of high-pressure vessels (HPV) comprising composite shells and metallic liners is an important problem. However, the literature on choosing the parameters of the standard structures containing compressed and liquefied gases is still lacking. An approach proposed in this paper implies optimizing HPV structural and technological parameters with respect to the cost criterion or technological cost criterion. The latter includes only the cost of winding a composite shell and does not include the cost of materials. The study has shown that: if the cost of materials is high, the second criterion is more sensitive; production expenses can be considerably reduced by implementing automatic winding at a low cost; the zonal winding of high-pressure combined composite vessels provides lower values of tangential stresses as compared to the meridional stresses. The difference between the tangential and meridional stresses increases from the equator to the sleeves. It is characteristic for the zonal winding that the meridional stresses oscillate in the angular coordinate. Their amplitudes increase with decreasing the number of winding zones. The thickness of the liner near the sleeves is chosen from the condition that the composite structure could withstand angular loads. The liner thickness variation law is suggested. The proposed recommendations concerning the HPV design and technology standardization will significantly reduce production costs in mechanical engineering.