СПОСОБ ОЦЕНКИ ПЛАВУЧЕСТИ И ОСТОЙЧИВОСТИ ПЛАВАЮЩЕЙ КРЫШИ РЕЗЕРВУАРА Российский патент 1995 года по МПК B65D88/34 

Описание патента на изобретение RU2033374C1

Изобретение относится к резервуаростроению, в частности к проектированию и эксплуатации резервуаров с плавающей крышей.

Известен способ оценки плавучести и остойчивости плавающей крыши резервуара, включающий измерение высоты снега на крыше и определение глубины погружения и крена крыши [1]
Недостатком известного способа является низкая точность оценки, обусловленная предположением о распределении снегового покрова на крыше в форме цилиндрического клина. Однако действительная форма распределения снегового покрова на крыше отличается от цилиндрического клина и зависит от многих случайных факторов.

В патентной и научно-технической литературе других аналогов способа оценки плавучести и остойчивости плавающей крыши не обнаружено. Поэтому приведенный выше способ [1] принят за прототип.

Целью изобретения является повышение точности оценки плавучести и остойчивости плавающей крыши резервуара.

Это достигается тем, что поверхность крыши делят на кольцевые сектора, в вершинах каждого из которых измеряют высоту снега, а в пределах площади каждого сектора измеряют плотность снега, вычисляют вес снега на крыше и кренящий момент, действующий на крышу, от снеговой нагрузки, затем устанавливают глубину погружения и угол крена крыши, и сравнивают их с предельно допустимыми значениями.

Сопоставительный анализ предлагаемого технического решения и прототипа показывает, что предлагаемое решение отличается от прототипа тем, что поверхность крыши делят на кольцевые сектора, в вершинах каждого из которых измеряют высоту снега, а в пределах площади каждого сектора измеряют плотность снега, вычисляют вес снега на крыше и кренящий момент, действующий на крышу от снеговой нагрузки, затем устанавливают глубину погружения и угол крена крыши и сравнивают их с предельно допустимыми значениями.

Эти отличия показывают соответствие предлагаемого решения критерию "новизна".

Признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, не выявлены ни в одном из известных решений, описанных в патентной и научно-технической литературе, доступной заявителю. Это дает основание сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 показана схема разделения крыши на кольцевые сектора и обозначены точки измерения высоты снегового покрова; на фиг. 2 переносная снегомерная рейка; на фиг. 3 весовой снегомер типа ВС-43; на фиг. 4 представлена зависимость допустимого угла крена от глубины погружения и радиуса плавающей крыши.

Позицией 1 обозначена рейка коромысла; 2 груз подвижный; 3 стрелка; 4 кольцо; 5 подвес; 6 крюк; 7 дужка; 8 режущая кромка; 9 подвижное кольцо; 10 цилиндр снегозаборника; 11 крышка; 12 лопатка.

На фиг. 4 А h=0,2 м, Б h=0,4 м, B h=0,6 м, Г h=0,8 м, h глубина равномерного погружения плавающей крыши.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Поверхность плавающей крыши разбивают концентрическими окружностями и радиальными линиями на кольцевые сектора. Точки пересечения окружностей и радиальных линий будут являться вершинами кольцевых секторов. После выпадения снеговых осадков в вершинах каждого из кольцевых секторов измеряют высоту снега снегомерной рейкой, и затем в пределах площади каждого сектора измеряют плотность снега весовым снегомером типа ВС-43 [2] После этого определяют вес снега на крыше по формуле
Q=0,25ghij+hi+1,j+hi,j+1+hSij (1)
где g ускорение свободного падения, g9,8 м/с2;
n количество концентрических окружностей, разбивающих поверхность крыши, шт.

k количество радиальных линий, разделяющих поверхность крыши, шт.

ρij плотность снега в пределах площади кольцевого сектора ij, кг/м3;
hij высота снега на крыше в точке пересечения i-той окружности с j-той радиальной линией, м;
Sij площадь поверхности кольцевого сектора ij, м2.

Площадь поверхности кольцевого сектора вычисляют по формуле
SijR2i

-R (2) где Ri больший радиус кольцевого сектора, м;
Ri+1 меньший радиус кольцевого сектора, м.

Определяют кренящий момент от снеговой нагрузки, действующий на крышу, как максимальный из множества кренящих моментов, действующих на крышу относительно каждой из осей 1.0,5 k. Кренящий момент от снеговой нагрузки относительно оси Х определяют по формуле
Mx Mij,x - Mij,x (3) где Mij,X кренящий момент относительно оси Х, действующий на крышу от веса снега на поверхности кольцевого сектора ij, кН˙м.

Мij,x=0,25g [ρij(hij+hi+1.j+hi.j+1+hi+1.j+1)Sij]Lij,x (4) где Lij.x кратчайшее расстояние от геометрического центра сектора ij до оси Х, м.

Lij.x= 0,5(Ri+Ri+1)sin ϕij,x, (5) где ϕij.x угол между линией, соединяющей геометрический центр крыши с геометрическим центром сектора ij и осью Х.

Затем устанавливают глубину погружения плавающей крыши по формуле
h (6) где Gк собственный вес плавающей крыши, кН;
Gв ветровая нагрузка на крышу, кН;
Fтр сила трения уплотняющего затвора о стенку резервуара, кН;
R1 радиус плавающей крыши, м;
jж удельный вес хранимого в резервуаре продукта, кН/м3;
η коэффициент полноты плавающей крыши.

Угол крена плавающей крыши определяют по формуле
α (7) где М кренящий момент от снеговой нагрузки, действующий на плавающую крышу, кН˙м.

Затем, используя диаграмму (фиг. 4), определяют допустимый угол крена при заданном радиусе крыши и определенной по формуле (6) глубине погружения и сравнивают его с фактическим углом крена, определенным по формуле (7).

Проверяют выполнение условия
α < [α] (8) где [α] предельно допустимый угол крена, рад.

Проверяют выполнение условия
h<[h] (9)
где [h] предельно допустимая глубина погружения крыши, равная высоте наружной стенки короба крыши, м.

При выполнении условия (8) будет обеспечена остойчивость крыши, при выполнении условия (9) только плавучесть. Выполнение условий (8) и (9) говорит о том, что при действующей нагрузке будет обеспечена плавучесть и остойчивость крыши и, следовательно, возможна дальнейшая безопасная эксплуатация крыши. Невыполнение условий (8) и (9) как вместе, так и по отдельности, говорит о невозможности дальнейшей безопасной эксплуатации крыши, а следовательно, и резервуара.

П р и м е р. Производят оценку плавучести и остойчивости плавающей крыши резервуара РВС-5000 ПК, вместимостью 5000 м3. Диаметр резервуара 22,8 м, радиус плавающей крыши 11, 125 м, удельный вес хранимого в резервуаре продукта 7,0 кН/м3; собственный вес крыши 345,3 кН; ветровая нагрузка на крышу 105 кН; сила трения уплотняющего затвора 55,726 кН, коэффициент полноты крыши η 0,8.

Поверхность крыши разбили шестью окружностями и двенадцатью радиальными линиями на 72 кольцевых сектора. После выпадения снеговых осадков переносной снегомерной рейкой определили высоту снега в вершинах кольцевых секторов, а затем в пределах площади каждого сектора измерили плотность снега весовым снегомером ВС-43. Результаты замеров приведены в табл. 1, 2.

Затем по формуле (1) определили вес снега на плавающей крыше. Вес снега на крыше равен 89,9 кН. Затем по формулам (3).(5) определили кренящий момент от снеговой нагрузки, действующий на крышу, который составил 346 кН˙м. После этого по формуле (6) вычислили глубину погружения крыши, которая составила 0,2 м. Угол крена крыши, определяемый в дальнейшем по формуле (7), составил 0,007 рад. По диаграмме (фиг. 4) определили предельно допустимый угол крена для крыши радиусом 11,125 м при глубине погружения 0,2 м, который составил 0,053 рад. Следовательно, условие (8) выполнено. Так как высота наружной стенки короба составляет 0,9 м, то условие (9) также выполняется. Таким образом, плавучесть и остойчивость крыши при данном уровне погружения обеспечены, возможна безопасная эксплуатация резервуара.

Использование предлагаемого способа позволяет повышать точность оценки плавучести и остойчивости плавающей крыши при действии на нее снеговой нагрузки, что в конечном итоге повышает надежность работы резервуаров с плавающей крышей за счет исключения возможности потопления крыши от снеговых нагрузок, позволяет выбрать оптимальные сроки для очистки плавающих крыш резервуаров от накопившихся осадков.

Похожие патенты RU2033374C1

название год авторы номер документа
ПЛАВАЮЩАЯ КРЫША РЕЗЕРВУАРА 1998
  • Кузнецов В.А.
  • Шаммазов А.М.
  • Макаренко О.А.
  • Кузнецова А.В.
RU2137689C1
ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЙ РЕЗЕРВУАР ДЛЯ ХРАНЕНИЯ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ 1991
  • Гадельшин Р.З.
  • Каравайченко М.Г.
  • Шнейдер Г.Б.
  • Усманов Р.М.
  • Храмов К.В.
  • Сдобнов А.С.
RU2022112C1
Плавающая крыша резервуара для хранения нефти и нефтепродуктов 1990
  • Гадельшин Рубен Заурович
  • Каравайченко Михаил Георгиевич
  • Бабин Лев Алексеевич
  • Усманов Риф Мударисович
  • Храмов Константин Васильевич
  • Сдобнов Анатолий Сергеевич
  • Шнейдер Григорий Борисович
SU1712264A1
СПОСОБ РАДИАЦИОННОГО МОНИТОРИНГА ЭКОСИСТЕМ ПО ИЗМЕРЕНИЮ РАДИОАКТИВНОСТИ СНЕЖНОГО ПОКРОВА ПРИ ПРОВЕДЕНИИ СНЕГОМЕРНОЙ СЪЕМКИ 1999
  • Маркелов А.В.
  • Минеева Н.Я.
  • Соболев И.А.
  • Дмитриев С.А.
RU2188442C2
Способ определения величины коэффициента остойчивости необитаемого подводного аппарата опытным путем 2020
  • Рылов Николай Иванович
  • Кушнерик Андрей Александрович
RU2736794C1
Плавающая крыша 1982
  • Бетигольскис Марта Игоревна
  • Вышегородская Зоя Юльевна
  • Щербаков Алексей Григорьевич
  • Авилов Владимир Константинович
SU1070078A1
Прибор для измерения остойчивости 1990
  • Колесов Владимир Алексеевич
SU1815654A1
Способ управляемого изменения крена автономного необитаемого подводного аппарата 2024
  • Мартынова Любовь Александровна
  • Пашкевич Иван Владимирович
RU2823820C1
СПОСОБ КОНТРОЛЯ ОСТОЙЧИВОСТИ СУДНА В УСЛОВИЯХ ЭКСТРЕМАЛЬНОГО ВОЛНЕНИЯ 2016
  • Нечаев Юрий Иванович
  • Бухановский Александр Валерьевич
  • Иванов Сергей Владимирович
RU2647357C1
Резервуар для нефти и нефтепродуктов 1984
  • Шнейдер Григорий Борисович
  • Шаяхметов Гади Фазилович
  • Садыков Габит Гатаевич
  • Каравайченко Михаил Георгиевич
  • Евтихин Виктор Федорович
  • Краснов Виктор Иванович
  • Салимов Фанис Сайдикаевич
SU1174342A1

Иллюстрации к изобретению RU 2 033 374 C1

Реферат патента 1995 года СПОСОБ ОЦЕНКИ ПЛАВУЧЕСТИ И ОСТОЙЧИВОСТИ ПЛАВАЮЩЕЙ КРЫШИ РЕЗЕРВУАРА

Использование: изобретение относится к резервуаростроению, в частности к проектированию и эксплуатации резервуаров с плавающей крышей. Сущность изобретения: способ оценки плавучести и остойчивости плавающей крыши включает в себя разделение поверхности крыши на кольцевые секторы, в вершинах каждого из которых измеряют высоту снега, в пределах площади каждого сектора измеряют плотность снега, вычисляют вес снега на крыше и кренящий момент, действующий на крышу от снеговой нагрузки, затем устанавливают глубину погружения и угол крена крыши и сравнивают их с предельно допустимыми значениями. 4 ил., 4 табл.

Формула изобретения RU 2 033 374 C1

СПОСОБ ОЦЕНКИ ПЛАВУЧЕСТИ И ОСТОЙЧИВОСТИ ПЛАВАЮЩЕЙ КРЫШИ РЕЗЕРВУАРА, включающий измерение высоты снега, определение глубины погружения и крена крыши, отличающийся тем, что, с целью повышения точности оценки, перед измерением высоты снега поверхность крыши делят на кольцевые секторы, а высоту снега измеряют в вершинах каждого кольцевого сектора, после чего измеряют плотность снега в пределах площади каждого сектора и вычисляют вес снега на крыше и кренящий момент, действующий на крышу от снеговой нагрузки, затем по измеренным данным устанавливают глубину погружения и угол крена крыши и сравнивают их с предельно допустимыми значениями.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1995 года RU2033374C1

Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
Стернзат М.С
Метеорологические приборы и измерения
Л.: Гидрометеоиздат, 1978, с.135.

RU 2 033 374 C1

Авторы

Гадельшин Р.З.

Каравайченко М.Г.

Даты

1995-04-20Публикация

1991-04-05Подача