Разработан метод проектирования цилиндрических баллонов давления с ограничениями по деформациям. Проведено экспериментальное исследование баллонов давления из гибридных материалов для обоснования использования упрощенной модели материала. Представлен графический метод решения данной задачи, позволяющий при заданных углах армирования определять толщины слоев из условия минимума массы. Показано, что минимум массы баллона достигается при условии активного выполнения двух ограничений. Наряду с традиционными методами ограничения деформаций путем: (1) дополнительной намотки материала; (2) перехода на материал с большей жесткостью выявлена возможность (3) — замены кольцевой подмотки на второй спиральный слой, что является новым способом ограничения деформаций. Показано, что при ограничении продольной деформации замена кольцевого слоя на второй спиральный является более эффективным способом, чем переход на более жесткий материал. Получены приближенные формулы для определения оптимального угла армирования второго слоя при различных случаях ограничения деформаций. Разработан численный алгоритм определения оптимальных параметров структуры баллона давления. Приведены численные примеры.