本发明涉及气瓶设计，更为具体来说，本发明涉及一种扁平轻型纤维缠绕内衬的复合材料气瓶设计方法及装置。
背景技术：
1、由于航天器承力筒直径大，气瓶具有安装布局受限、轻量化要求高、设计强度临界、刚度要求高、直径大、椭球比大、充压后变形大等特点。
2、目前，传统的复合材料气瓶设计方法已无法适应直径大、椭球比大、结构扁平、膨胀变形大和载重大的设计。
技术实现思路
1、本申请实施例提供了一种扁平轻型纤维缠绕内衬的复合材料气瓶设计方法及装置。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。
2、第一方面，本申请实施例提供了一种扁平轻型纤维缠绕内衬的复合材料气瓶设计方法，该方法包括：
3、采用等张力椭球组合式封头设计方式，设计复合材料气瓶的构型；
4、根据所述等张力椭球组合式封头设计方式设计时产生的缠绕张力，计算所述复合材料气瓶的正压力值；
5、根据所述正压力值，采用多层多角度逐级扩孔缠绕设计，在所述构型的复合层上缠绕所述复合材料气瓶的安装裙。
6、可选的，所述采用等张力椭球组合式封头设计方式，设计复合材料气瓶的构型，包括：
7、采用等张力设计结构，设计复合材料气瓶的构型肩部靠柱段位置；
8、采用椭球设计结构，设计所述复合材料气瓶的构型封头靠接头位置；
9、通过设计所述构型肩部靠柱段位置和所述构型封头靠接头位置，设计所述复合材料气瓶的构型；
10、将所述等张力设计结构和所述椭球设计结构作为所述等张力椭球组合式封头设计方式。
11、可选的，所述等张力椭球组合式封头设计方式包括：封头螺旋缠绕方式和扩孔缠绕方式。
12、可选的，所述根据所述等张力椭球组合式封头设计方式设计时产生的缠绕张力，计算所述复合材料气瓶的正压力值，包括：
13、
14、式中，σ为正压力值；f为缠绕张力，单位n；n为缠绕层数；r为芯模半径，单位mm；a为纱宽。
15、可选的，所述多层多角度逐级扩孔缠绕设计包括：子午线的缠绕线型设计。
16、可选的，所述在所述构型的复合层上缠绕所述复合材料气瓶的安装裙，包括：
17、采用耳片外挂式安装方式，在所述构型的复合层上的腰部柱段、质心附近或赤道圆附近缠绕所述复合材料气瓶的安装裙。
18、可选的，所述在所述构型的复合层上缠绕所述复合材料气瓶的安装裙，包括：
19、所述复合层和所述安装裙之间界面的缓冲层铺设设计、所述安装裙圆周上的开纵槽设计。
20、第二方面，本申请实施例提供了一种扁平轻型纤维缠绕内衬的复合材料气瓶设计装置，该装置包括：
21、构型设计模块，用于采用等张力椭球组合式封头设计方式，设计复合材料气瓶的构型；
22、计算模块，用于根据所述等张力椭球组合式封头设计方式设计时产生的缠绕张力，计算所述复合材料气瓶的正压力值；
23、缠绕模块，用于根据所述正压力值，采用多层多角度逐级扩孔缠绕设计，在所述构型的复合层上缠绕所述复合材料气瓶的安装裙。
24、第三方面，本申请实施例提供一种计算机存储介质，计算机存储介质存储有多条指令，指令适于由处理器加载并执行上述的方法步骤。
25、第四方面，本申请实施例提供一种终端，可包括：处理器和存储器；其中，存储器存储有计算机程序，计算机程序适于由处理器加载并执行上述的方法步骤。
26、本申请实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
27、在本申请实施例中，所述扁平轻型纤维缠绕内衬的复合材料气瓶设计方法，首先采用等张力椭球组合式封头设计方式，设计复合材料气瓶的构型；然后根据所述等张力椭球组合式封头设计方式设计时产生的缠绕张力，计算所述复合材料气瓶的正压力值；最后根据所述正压力值，采用多层多角度逐级扩孔缠绕设计，在所述构型的复合层上缠绕所述复合材料气瓶的安装裙。本申请通过等张力椭球组合式封头构型设计方式，螺旋缠绕与扩孔缠绕相结合的多层多角度逐级扩孔缠绕设计，解决了椭球比在1.8～2.3之间，直径在φ600mm～φ1000mm内的扁平气瓶在高压膨胀产生轴向22mm～35mm大变形下易拉断、易开裂的技术难题；通过对缠绕张力产生的正压力计算，有效实现了超薄壁(壁厚0.5mm～0.8mm)金属内衬的缠绕稳定性，避免了缠绕过程中内衬失稳和缠绕层间分层的现象。
28、在本申请实施例中，所述扁平轻型纤维缠绕内衬的复合材料气瓶设计方法，首先采用等张力椭球组合式封头设计方式，设计复合材料气瓶的构型；然后根据所述等张力椭球组合式封头设计方式设计时产生的缠绕张力，计算所述复合材料气瓶的正压力值；设计所述复合层和所述安装裙之间界面的缓冲层铺设、设计所述安装裙圆周上的开纵槽；最后根据所述正压力值，采用多层多角度逐级扩孔缠绕设计的沿子午线缠绕线型铺层方式设计、耳片外挂式安装方式，在所述构型的复合层上的腰部柱段、质心附近或赤道圆附近缠绕所述复合材料气瓶的安装裙。本申请通过金属安装裙与非金属复合层异种材料之间二次上裙方式，安装裙与复合层之间界面采用缓冲层铺设设计方式，安装裙圆周上开纵槽设计，解决了安装裙与复合层两种异种材料间等应力衔接和一致性协同变形的技术难题，实现了气瓶高压状态下缩胀自如；通过针对大直径、扁平气瓶在腰部柱段位置设计安装裙，耳片外挂式安装裙设计结构，既具备了大载重气瓶抗振动、抗冲击的能力，稳定运行，又实现了轻量化设计，自重38kg，载重能力在200kg～2000kg，迎合了未来发展趋势对大型航天器用轻型复合材料气瓶的实际安装需求；通过沿子午线缠绕线型铺层方式设计，有效实现了复合层变壁厚铺层，提升了强度发挥系数。
29、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
1.一种扁平轻型纤维缠绕内衬的复合材料气瓶设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的扁平轻型纤维缠绕内衬的复合材料气瓶设计方法，其特征在于，所述采用等张力椭球组合式封头设计方式，设计复合材料气瓶的构型，包括：
3.根据权利要求1所述的扁平轻型纤维缠绕内衬的复合材料气瓶设计方法，其特征在于，所述等张力椭球组合式封头设计方式包括：封头螺旋缠绕方式和扩孔缠绕方式。
4.根据权利要求1所述的扁平轻型纤维缠绕内衬的复合材料气瓶设计方法，其特征在于，所述根据所述等张力椭球组合式封头设计方式设计时产生的缠绕张力，计算所述复合材料气瓶的正压力值，包括：
5.根据权利要求1所述的扁平轻型纤维缠绕内衬的复合材料气瓶设计方法，其特征在于，所述多层多角度逐级扩孔缠绕设计包括：子午线的缠绕线型设计。
6.根据权利要求1所述的扁平轻型纤维缠绕内衬的复合材料气瓶设计方法，其特征在于，所述在所述构型的复合层上缠绕所述复合材料气瓶的安装裙，包括：
7.根据权利要求1所述的扁平轻型纤维缠绕内衬的复合材料气瓶设计方法，其特征在于，所述在所述构型的复合层上缠绕所述复合材料气瓶的安装裙，包括：
8.一种扁平轻型纤维缠绕内衬的复合材料气瓶设计装置，其特征在于，包括：
9.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行如权利要求1-7任意一项的方法步骤。
10.一种终端，其特征在于，包括：处理器和存储器；其中，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序适于由所述处理器加载并执行如权利要求1-7任意一项的方法步骤。
