כציוד חיוני לאחסון והובלה של גזים בלחץ גבוה-, עקרונות התכנון של בלוני גז מרותכים סובבים סביב אמינות מבנית, רציונליות מכנית והתאמה למדיה. המטרה היא למקסם את הבטיחות ואת תוחלת החיים תוך עמידה בדרישות הקיבולת והלחץ. שלא כמו בלוני גז ללא תפרים, אשר נוצרים באופן אינטגרלי, בלוני גז מרותכים מיוצרים באמצעות גלגול מתכת או ריתוך צינורות. מאפיין תהליך זה מכתיב שהתכנון חייב להשיג איזון בין התאמת חוזק ריתוך, אופטימיזציה של חלוקת מתחים והיתכנות ייצור.
בשלב התכנון הראשוני, יש לקבוע את לחץ העבודה הנומינלי, הנפח, מדיום המילוי ותנאי הסביבה של בלון הגז בהתבסס על תרחיש השימוש. המאפיינים של המדיום משפיעים ישירות על בחירת החומר ודרישות ההגנה המבניות: בעת אחסון גזים דליקים ונפיצים, יש צורך בעיצובים אנטי-סטטיים ועמידים בפני אש משופרים; מדיה קורוזיבית דורשת חומרים בעלי עמידות בפני קורוזיה או שכבות הגנה נוספות. בהתבסס על כך, מתכננים, על פי מפרטי תכנון מיכלי לחץ, מנצלים תיאוריות גמישות ופלסטיות לביצוע חישובי חוזק, ומבטיחים שרמת הלחץ של גוף הצילינדר בלחץ עבודה מרבי ותנודות לחץ פוטנציאליות היא מתחת לגבול המותר של החומר, ושמקדם בטיחות מספק נשמר.
מבנה גז מרותך טיפוסי מורכב מגוף גלילי המחובר למכסי קצה באמצעות ריתוכים היקפיים ואורכיים. הגוף עשוי בדרך כלל מלוח פלדה מגולגל ומרותך. מיקום הריתוך חייב להימנע מאזורי ריכוז מתח, ואופטימיזציה של טכניקות חיזוק ריתוך ושיפוע מפחיתה את ההסתברות לפגמים. בדרך כלל נעשה שימוש במכסות קצה אליפטיים או מכוסים, שכן מבנים אלה משיגים פיזור מתח אחיד יותר בלחץ פנימי תוך הפחתת השימוש בחומרים. הערכת חוזק וניתוח עייפות של הריתוכים הם קריטיים בתכנון, שכן מפרקים מרותכים הם לרוב נקודות תורפה במבנה. תהליכי ריתוך מתאימים וטיפול בחום שלאחר-ריתוך נחוצים כדי להבטיח שהתכונות המכניות של מתכת הריתוך תואמות לאלו של חומר הבסיס, ולמנוע סדקים עקב התפרקות האזור המושפעת מהחום- או מתח שיורי.
יתר על כן, עיצוב הפתחים והחרירים חייב לעמוד בעקרון החוזק השווה, עם טבעות חיזוק מתאימות או אזורים מעובים כדי להבטיח שהאיטום והחוזק של השסתומים, מדי הלחץ וחיבורי אביזרים אחרים אינם מושפעים. הפריסה הכוללת חייבת לשקול גם את קלות הטיפול, ההתקנה והבדיקה, כגון הכללת זיזי הרמה, בסיסים ומקומות בדיקה מסומנים בבירור.
עקרון התכנון של בלוני גז מרותכים הוא בעצם שילוב עמוק של תכונות החומר, מכניקה מבנית ותהליכי ייצור. באמצעות תצורה גיאומטרית מדעית ואופטימיזציה של פרמטרים, בלוני הגז יכולים לשמור על יציבות ועמידות כשהם נתונים ללחץ גבוה, עומסים מחזוריים וגורמים סביבתיים, ובכך לספק ערבויות אחסון והובלה אמינות ליישומי גז שונים.
