КОРПУС СОСУДА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ Российский патент 2013 года по МПК F17C1/04 F16J12/00 

Изобретение относится к области к области производства сосудов для хранения, транспортировки жидкостей, газов под давлением и может быть использовано как устройство, обеспечивающее восстановление функциональности корпуса сосуда высокого давления при образовании в нем пробоины.

Известен композитный газовый баллон высокого давления, содержащий внутренний тонкостенный металлический лейнер (герметичный корпус) и внешнюю органопластиковую оболочку вокруг всей поверхности лейнера, который выполнен сварным, содержащим среднюю цилиндрическую часть (обечайку) и две донные (также включающие элементы обечаек, т.е. открытые с торцов цилиндрические части), соединенные со средней частью посредством подкладных колец (патент РФ №2077682 от 29.04.1994, МПК: F17C 1/06).

Известен сосуд высокого давления, включающий герметичный корпус с днищами, по меньшей мере, двумя элементами обечаек, каждая из которых имеет, по меньшей мере, один открытый торец, и силовую оболочку из, по меньшей мере, одного слоя армированной пластмассы, при этом элементы обечаек с открытых торцов контактируют между собой внахлест, при этом нахлесточный контакт элементов обечаек осуществляется с использованием герметизирующего слоя адгезивного состава и образованием клеевого соединения, при этом величина взаимного нахлеста элементов обечаек рассчитывается по формуле, а силовая оболочка выполнена с перехлестом клеевых нахлесточных соединений и заходом на днища (патент РФ №2338955, МПК: F17C 1/16).

К недостаткам известных сосудов следует отнести трудности устранения пробоин в корпусе сосуда при наличии в нем избыточного давления, ограниченную область применения по давлению среды в сосуде, ограничения доступа к месту пробоины аварийно-спасательными средствами, непосредственное участие обслуживающего персонала.

Известен способ повышения сопротивления сосуда, нагруженного внешним давлением, преимущественно к ударным волновым нагрузкам, преимущественно подводной лодки, корпус которой выполняют не менее чем из двух оболочек со связями между ними, при этом внешнюю оболочку выполняют сообщающейся с внешней водной средой, а пространство между оболочками заполняют гибкими оболочками, внутренняя полость которых находится под воздействием газа под давлением (патент РФ №2132285, МПК: B63B 3/13, B63B 3/16, B63B 3/20 - прототип).

Защита обеспечивается следующим образом.

При воздействии ударной волны на поверхность подводной лодки, волна частично воспринимается внешней оболочкой и вместе с жидкостью воздействует на гибкие оболочки между оболочками корпуса. Гибкие оболочки деформируются и гасят большую часть энергии ударной волны.

Внешняя и внутренняя оболочки корпуса образуют объемную силовую конструкцию вместе с силовыми связями, и внешняя оболочка помогает сохранять форму внутренней силовой оболочке, причем приложение нагрузки сдвигается во времени, при этом будет воздействовать фактор обратной волны, которая будет создавать внутреннее давление на внешнюю оболочку корпуса, что приведет к снижению суммарной нагрузки, а связи будут испытывать растяжение.

Основными недостатками данного технического решения является необходимость создания и изменения давления между оболочками в соответствии с глубиной, иметь значительное расстояние между оболочками корпуса, чтобы компенсировать изменение давления и достаточную толщину воздушного слоя для компенсирования ударной нагрузки.

Задачей предложенного изобретения является создание корпуса сосуда высокого давления, конструкция которого обеспечит герметизацию пробоины и восстановление функциональности корпуса в кратчайшие сроки при его пробитии, без участия обслуживающего персонала.

Решение указанной задачи достигается за счет того, что в предложенном корпусе сосуда высокого давления, содержащем наружную силовую оболочку, внутреннюю перфорированную оболочку, образующие межкорпусное пространство, разделенное на отсеки и сообщающееся с внутренним рабочим объемом сосуда, согласно изобретению, в указанных отсеках расположено устройство для восстановления функциональности корпуса сосуда высокого давления, выполненное в виде одного, предпочтительно, двух-трех, слоев листовой накладки из эластичного материала, зафиксированных одним краем на конструктивных элементах межкорпусного пространства с возможностью перемещения незакрепленной части листа/ов накладки по нормали к поверхности силовой оболочки корпуса и, как минимум, в одном направлении вдоль поверхности силовой оболочки корпуса.

В варианте исполнения в накладке, выполненной из двух или более слоев, листы смежных слоев уложены внахлест, с перекрытием друг друга, и закреплены за противоположные края к противоположным элементам межкорпусных отсеков.

В варианте исполнения ближний к силовой оболочке слой накладки выполнен из листа, размер которого в направлении, перпендикулярном закрепленному краю, больше, чем размер отсека в данном направлении, при этом противоположный край листа взаимодействует с элементом конструкции отсека межкорпусного пространства с образованием прогиба листа и поджатием листов других слоев накладки к внутренней оболочке.

Техническим результатом, достигаемым заявляемым изобретением, является создание корпуса сосуда высокого давления, который обеспечивает, при наличии избыточного давления внутри сосуда, восстановление функциональности при его пробитии - герметизация пробоины в кратчайшие сроки и без участия обслуживающего персонала.

Технический результат достигается за счет того, что корпус сосуда высокого давления, содержащий наружную силовую оболочку, внутреннюю перфорированную оболочку, образующие межкорпусное пространство, сообщающееся с внутренним рабочим объемом сосуда и разделенное на отсеки, предпочтительно прямоугольной формы, конструктивными элементами, содержит накладку из эластичного материала, предпочтительно состоящую из двух или более слоев, уложенных внахлест друг на друга, установленную в отсеках межкорпусного пространства. При этом один край листов фиксируют на конструктивных элементах, причем у смежных слоев фиксируют противоположные края. При пробитии, под воздействием перепада давления, незакрепленная часть листа перемещается к поверхности силовой оболочки, одновременно смещаясь и вдоль ее поверхности. Таким образом, происходит смещение отверстия пробоины в накладке относительно пробоины в силовой оболочке. Накладка перекрывает пробоину в силовой оболочке и за счет эластичности материала накладки происходит герметизация пробоины.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 изображена конструктивная схема установки листовой накладки из одного слоя эластичного материала в межкорпусном пространстве; на фиг.2 изображена конструктивная схема установки листовой накладки из двух слоев эластичного материала в межкорпусном пространстве; на фиг.3 показано положение конструктивных элементов в момент возникновения пробоины при установке листовой накладки из одного слоя эластичного материала в межкорпусном пространстве; на фиг.4 - показано положение конструктивных элементов в момент возникновения пробоины при установке листовой накладки из двух слоев эластичного материала в межкорпусном пространстве; на фиг.5 показано положение конструктивных элементов после герметизации пробоины при установке листовой накладки из одного слоя эластичного материала в межкорпусном пространстве; на фиг.6 показано положение конструктивных элементов после герметизации пробоины при установке листовой накладки из двух слоев эластичного материала в межкорпусном пространстве.

Корпус сосуда высокого давления содержит наружную силовую оболочку 1, внутреннюю оболочку 2, образующие межкорпусное пространство 3, сообщающееся с внутренним рабочим объемом сосуда 4 и разделенное на отсеки, предпочтительно прямоугольной формы, конструктивными элементами 5. Внутри межкорпусного пространства 3 установлена накладка 6 из эластичного материала, состоящая из одного, предпочтительно, из двух или более слоев указанного материала, уложенных внахлест друг на друга. Один край слоев накладки 6 зафиксирован на конструктивных элементах 5, причем у смежных слоев зафиксированы противоположные края.

Предложенная конструкция корпуса сосуда высокого давления, при наличии избыточного давления внутри сосуда, работает следующим образом.

При возникновении пробоины (условно не обозначена) в силовой оболочке 1 через образовавшееся отверстие происходит падение давления в объеме между листами накладки 6 и силовой оболочкой 1. Под воздействием перепада давления незакрепленная часть листа накладки 6 перемещается к поверхности силовой оболочки 1, одновременно смещаясь и вдоль ее поверхности.

Таким образом, происходит смещение отверстия пробоины в накладке 6 относительно пробоины в силовой оболочке 1. Накладка перекрывает пробоину в силовой оболочке 1 и за счет эластичности материала накладки 6 происходит герметизация пробоины.

Использование предложенного технического решения позволит создать конструкцию корпуса сосуда высокого давления, обеспечивающего герметизацию пробоины и восстановление его функциональности при его пробитии в кратчайшие сроки, без участия обслуживающего персонала.

Корпус сосуда предназначен для хранения, транспортировки жидкостей, газов под давлением. Корпус содержит силовую наружную оболочку, внутреннюю перфорированную оболочку, образующие межкорпусное пространство, сообщающееся с внутренним рабочим объемом сосуда и разделенное на отсеки, предпочтительно прямоугольной формы, конструктивными элементами. В отсеках межкорпусного пространства расположено устройство для восстановления функциональности корпуса сосуда высокого давления, выполненное в виде одного, предпочтительно двух-трех слоев листовой накладки из эластичного материала, зафиксированных одним краем на конструктивных элементах межкорпусного пространства с возможностью перемещения незакрепленной части слоя или слоев накладки по нормали к поверхности силовой оболочки корпуса и как минимум в одном направлении вдоль поверхности силовой оболочки корпуса. Технический результат - повышение надежности. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Корпус сосуда высокого давления, содержащий силовую наружную оболочку, внутреннюю перфорированную оболочку, образующие межкорпусное пространство, сообщающееся с внутренним рабочим объемом сосуда и разделенное на отсеки, предпочтительно прямоугольной формы, конструктивными элементами, характеризующийся тем, что в отсеках межкорпусного пространства расположено устройство для восстановления функциональности корпуса сосуда высокого давления, выполненное в виде одного, предпочтительно двух-трех, слоев листовой накладки из эластичного материала, зафиксированных одним краем на конструктивных элементах межкорпусного пространства с возможностью перемещения незакрепленной части слоя или слоев накладки по нормали к поверхности силовой оболочки корпуса и, как минимум, в одном направлении вдоль поверхности силовой оболочки корпуса.

2. Корпус по п.1, отличающийся тем, что в накладке, выполненной из двух или более слоев, листы смежных слоев уложены внахлест, с перекрытием друг друга, и закреплены одним краем к противоположным элементам межкорпусных отсеков.

3. Корпус по любому из пп.1 или 2, отличающийся тем, что ближний к силовой оболочке слой накладки выполнен из листа, размер которого в направлении, перпендикулярном закрепленному краю, больше, чем размер отсека в данном направлении, при этом противоположный край листа взаимодействует с элементом конструкции отсека межкорпусного пространства с образованием прогиба листа и поджатием листов других слоев накладки к внутренней оболочке.