БАЛОЧНЫЙ УЗЕЛ И ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ ЭЛЕМЕНТ Российский патент 2014 года по МПК F17C3/00 F17C13/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к резервуарам для хранения и транспортировки текучих сред, таких как углеводороды, в том числе имеющего низкую температуру сжиженного природного газа. В частности, изобретение относится к резервуарам для судов и плавучих морских сооружений, которые подвержены воздействию волновых нагрузок, а также к резервуарам для гравитационных (опирающихся на морское дно) морских сооружений и береговым резервуарам, которые подвержены воздействию землетрясений.

Уровень техники

Резервуары могут иметь разные конфигурации, такие как сферы, цилиндры, конусы, раковины, а также призмы. Принципиальным преимуществом призматических форм является то, что они устанавливаются ближе друг к другу, сводя к минимуму объем, занимаемый такими резервуарами. Простые призматические резервуары являются гораздо менее эффективными в конструктивном отношении, поскольку они полагаются на изгибающее действие для мобилизации прочности. Раковины развивают прочность за счет непосредственного растяжения в плоскости раковины. Это обеспечивает большую прочность для такого же количества материала.

Более эффективной конструкцией призматических форм является включение внутренних связей (работающих на растяжение балок). При установке внутренних связей в качестве основного средства сдерживания внутренней нагрузки или внутреннего давления такие усиленные внутренними связями резервуары сравнимы с раковинами по эффективности в конструктивном отношении. Документ WO 2006/001711 2 раскрывает такие резервуары и включен в описание путем ссылки.

Помимо развития конструктивной прочности внутренние связи поглощают удары, вызванные движением волн. Горизонтальные нагрузки, прикладываемые к работающим на растяжение внутренним связям, вызванные ударами волн, поглощаются балками, а для ограничения изгиба балки должны быть соединены в каждом перекрещивании. Балки организованы в чередующиеся слои, где в каждом слое балки ориентированы под прямым углом к балкам соседних слоев.

Усилия от ударов волн вызывают угловое смещение внутренних связей в разных слоях. Крутящие моменты, возникающие в соединениях в каждом перекрещивании, будут чрезвычайно велики по отношению к примененной геометрии соединений, если они (соединения) обеспечивают жесткое сдерживание. Решение этой проблемы было бы очень полезным.

Раскрытие изобретения

Задачей настоящего изобретения является создание соединения между перекрещивающимися под прямым углом балками в чередующихся слоях. Это соединение должно выдерживать относительное угловое смещение балок в чередующихся слоях и в то же время прикреплять балки к поперечным балкам сверху и снизу. Для устранения названной выше проблемы жесткого сдерживания соединение должно иметь податливость при кручении в сочетании с достаточными прочностью на сдвиг и устойчивостью к поперечному изгибу.

Для обеспечения податливости при кручении в сочетании с достаточными прочностью на сдвиг и устойчивостью к поперечному изгибу изобретение использует соединение в форме короткой стойки, имеющей крестообразное поперечное сечение. Крестообразное поперечное сечение может иметь переменную толщину и может также включать отверстия или вырезы для оптимизации распределения напряжений в отношении прочности и усталости. Поперечное сечение может также быть модифицировано таким образом, что включает три или более пластины, пересекающиеся вдоль общей оси.

Короткие стойки могут быть прикреплены привариванием к одной или более базовой пластине, которая, в свою очередь, с помощью болтов, сварки или иных средств присоединяется к внутренним связям.

Задача настоящего изобретения решается путем соединения поперечных внутренних связей последовательностью коротких стоек, податливых при кручении и жестких на изгиб и сдвиг. Настоящим изобретением предлагается следующее.

Система ориентированных под прямым углом друг к другу балок, работающих на растяжение и расположенных чередующимися горизонтальными слоями, для использования в резервуаре. По меньшей мере в некоторых точках перекрещивания балки, ориентированные под прямым углом друг к другу и работающие на растяжение, соединены вертикальными распорными элементами, обладающими жесткостью на изгиб и податливостью при кручении.

В указанной системе балки могут содержать стенки и полки.

В указанной системе распорные элементы предпочтительно присоединены к балкам с помощью болтов, сварки или любых других подходящих крепежных средств.

В указанной системе распорные элементы предпочтительно соединены с балками посредством стенок или полок этих балок.

Также предлагается распорный элемент для использования в системе, описанной выше, который имеет две базовые пластины, соединенные множеством пластин, пересекающихся вдоль общей оси, причем эта ось пересекает обе базовые пластины.

В предпочтительном варианте пересечение пластин имеет крестообразное поперечное сечение и предпочтительно общую ось, перпендикулярную базовым пластинам.

Краткое описание чертежей

Другие подробности изобретения будут описаны далее со ссылкой на варианты осуществления, показанные схематично на прилагаемых чертежах, на которых:

фигура 1 показывает перспективный вид крестообразного распорного элемента,

фигура 2 показывает горизонтальный поперечный разрез, включающий вид сверху базовой пластины,

фигура 3 показывает некоторые альтернативные поперечные разрезы распорного элемента,

фигура 4 показывает вид сбоку крестообразного распорного элемента,

фигура 5 показывает систему из крестообразных распорных элементов и балок, скрепленных этими распорными элементами,

фигура 6 показывает перспективный вид внутренней части резервуара, имеющего систему работающих на растяжение балок.

Осуществление изобретения

Фигура 1 показывает перспективный вид распорного элемента, состоящего из пластин 1, формирующих крестообразную короткую стойку, и двух базовых пластин 2 с отверстиями 3 для приема болтов для прикрепления распорного элемента к перекрещивающимся внутренним связям/балкам. Распорный элемент может быть изготовлен объемной штамповкой или из сваренных пластин, штампованных или катаных профилей.

Фигура 2 показывает поперечный разрез распорного элемента, на котором (разрезе) видны сечение крестообразной короткой стойки, одна из базовых пластин 2 сверху и отверстия 3 для болтов с введенными болтами.

Фигура 3 показывает альтернативные варианты осуществления распорного элемента.

Фигура 4 показывает вид сбоку распорного элемента с пластинами 1, формирующими короткую стойку, и двумя базовыми пластинами 2 с отверстиями 3 для приема болтов.

Фигура 5 показывает типовые элементы системы из внутренних связей/балок 4, показанных как двутавры, и крестообразных распорных элементов 5, присоединенных к стенкам внутренних связей/балок 4.

Фигура 6 показывает перспективный вид внутренней части резервуара, имеющего систему работающих на растяжение балок 4, соединенных крестообразными распорными элементами 5 в точках перекрещивания.

Балочный узел и распорный элемент предназначены для резервуара. Резервуар содержит систему ориентированных под прямым углом друг к другу балок (4), работающих на растяжение и расположенных чередующимися горизонтальными слоями. По меньшей мере в некоторых точках перекрещивания балки, ориентированные под прямым углом друг к другу и работающие на растяжение, соединены вертикальными распорными элементами (5), обладающими жесткостью на изгиб и податливостью при кручении. Также предлагаются распорные элементы, пригодные для такой системы. Технический результат - упрощение сборки резервуара. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Резервуар, содержащий систему горизонтальных, перекрещивающихся под прямым углом балок (4), работающих на растяжение и соединенных в точках перекрещивания, отличающийся тем, что по меньшей мере в некоторых точках перекрещивания балки, ориентированные под прямым углом и работающие на растяжение, соединены вертикальными распорными элементами (5), которые обеспечивают возможность относительного углового смещения, при одновременном сопротивлении сдвигу и изгибу, между смежными балками, ориентированными под прямым углом.

2. Резервуар по п.1, отличающийся тем, что балки имеют стенки и полки.

3. Резервуар по п.2, отличающийся тем, что распорные элементы присоединены к стенкам балок.

4. Резервуар по п.2, отличающийся тем, что распорные элементы присоединены к полкам балок.

5. Резервуар по одному из пп.1-4, отличающийся тем, что распорные элементы присоединены к балкам болтами или сваркой.

6. Распорный элемент (5) для использования в резервуаре, охарактеризованном в одном из пп.1-5, имеющий две базовые пластины (2), соединенные множеством пластин (1), пересекающихся вдоль общей оси, причем эта ось пересекает обе базовые пластины.

7. Распорный элемент по п.6, отличающийся тем, что пересечение пластин имеет крестообразное поперечное сечение и предпочтительно общую ось, перпендикулярную базовым пластинам.