ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к усовершенствованиям в резервуаре цистерн, используемых для транспортировки наливных грузов, таких как вода, молоко, топливо, химикаты и аналогичные жидкости. В частности, но не исключительно, настоящее изобретение относится к устройствам, препятствующим смещению наливных грузов в цистернах, транспортируемых тягачами по дорогам общего пользования.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Грузовые перевозки наливных грузов являются неотъемлемой частью современной экономики всех стран. Несмотря на то, что значительный объем перевозок наливных грузов осуществляется железнодорожным транспортом, до сих пор существует особая необходимость в перевозках таких грузов по дорогам общего пользования.
Как правило, грузовое дорожное транспортное приспособления снабжено цистерной, установленной на платформе позади грузового автомобиля, либо в альтернативном варианте цистерну можно транспортировать позади грузового автомобиля, установив ее на седельно-цепное устройство. В качестве примера первого варианта цистерна может быть установлена на платформу стандартного грузового автомобиля для транспортировки воды. Во втором варианте тягач может транспортировать цистерну для перевозки молока.
Проблема, возникающая при транспортировке жидкостей, перевозимых в цистернах, заключается в постоянном перемещении жидкости внутри цистерны в процессе транспортировки. Например, при прохождении автоцистерной крутого поворота или закругления дороги происходит смещение наливного груза внутри цистерны, в результате чего возникает повышенная опасность опрокидывания автоцистерны ввиду возникших сил, воздействующих вдоль одной стороны внутренней поверхности цистерны. Опрокидывание автоцистерн на движущиеся рядом автомобили или потеря устойчивости по иным причинам приводили к многочисленным смертельным случаям или травмам на дорогах общего пользования.
Опасность опрокидывания повышается в том случае, когда цистерна заполнена не полностью, в результате чего жидкость перемещается более свободно внутри цистерны. Таким образом, в областях применения жидкостей, в которых транспортировка частично заполненных цистерн является общепринятой практикой, риск опрокидывания возрастает. Например, автоцистерна для перевозки воды, предназначенная для доставки многочисленных небольших по объему партий груза за один рейс, будет заполнена лишь частично на протяжении большей части пути. Аналогичным образом, автоцистерна для перевозки молока, предназначенная для вывоза мелких партий молока из многочисленных ферм за один рейс, также будет заполнена лишь частично в течение большей части времени нахождения в рейсе. В качестве другого примера можно привести автоцистерну для перевозки сжиженных газов (бензовоз), которая, как правило, заполнена частично с учетом расширения жидкости, ввиду потенциального изменения температурного режима в процессе транспортировки.
С помощью конструкций известного уровня техники предпринимались попытки решить проблему опрокидывания автоцистерн за счет ограничения высоты цистерн, что, в свою очередь, позволяло снизить центр тяжести груза. Цистерны для перевозки наливных грузов, как правило, имеют круглую или овальную форму в поперечном сечении в целях обеспечения относительно низкого центра тяжести. Такая геометрическая форма также позволяет противостоять деформации, вызываемой направленными наружу силами, оказывающими давление на стенки при постоянном смещении жидкого груза внутри цистерны. Нетрудно понять, что цистерны, имеющие круглую или овальную форму поперечного сечения, являются относительно неэффективными в плане вместимости по сравнению с цистернами, имеющими квадратную или прямоугольную форму поперечного сечения. Недостаточная вместимость повышает стоимость транспортировки единицы объема наливного груза.
Другие подходы известного уровня техники включают интегрирование электронных контроллеров скорости и средств регулирования тягового усилия в систему грузовых автомобилей, предназначенных для перевозки жидких грузов. Такое оборудование не является достаточно эффективным и не позволяет предотвратить потерю устойчивости транспортного средства при волнении большого количества жидкости внутри цистерны.
Аспектом настоящего изобретения предусматривается устранение или решение проблемы известного уровня техники путем создания цистерны, характеризующейся низкой склонностью к опрокидыванию при перевозке жидких грузов. Дополнительный аспект предусматривает создание варианта, являющегося альтернативой решениям известного уровня техники, или решений, позволяющих добиться устранения проблемы опрокидывания цистерны.
Рассмотрение документов, актов, материалов, устройств, статей и т.д. включено в настоящее описание изобретения исключительно в целях создания контекста для настоящего изобретения. Не предполагается и не утверждается, что любое или все из указанных сведений образовывали часть базы известного уровня техники или являлись общеизвестными и общедоступными сведениями в области, относящейся к настоящему изобретению, так как они существовали до даты приоритета каждого пункта формулы изобретения к указанной заявке.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩЕСТВА ИЗОБРЕТЕНИЯ
В первом аспекте, но не обязательно в самом широком аспекте, настоящее изобретение предусматривает создание цистерны для перевозки наливных грузов, включающей внутреннюю решетчатую конструкцию, образующую секции, (которые могут представлять собой сообщающиеся секции, за счет чего обеспечивается определенное перемещение жидкости между секциями), при этом секции сконфигурированы таким образом, чтобы в процессе использования предотвращалось или замедлялось перемещение жидкости между смежными секциями образующей секции решетчатой конструкции, благодаря чему при перемещении жидкости внутри цистерны, обеспечивалось бы уменьшение кинетической энергии, передаваемой от жидкости стенкам цистерны, по сравнению со случаем, при котором секции полностью отсутствуют.
В одном примере осуществления настоящего изобретения цистерна для перевозки наливных грузов включает боковую стенку, на которую жидкость внутри цистерны оказывает давление при воздействии возникающей при движении на повороте силы на цистерну, при этом возникающая при движении на повороте сила имеет вектор, направленный к боковой стенке, и при этом секции образованы одной или более стенками, предназначенными для предотвращения или замедления перемещении жидкости в направлении боковой стенки.
В одном примере осуществления настоящего изобретения цистерна для перевозки наливных грузов является удлиненной по форме, и секции образованы одной или более стенками, идущими в основном по длине цистерны, при этом одна или более стенок в основном параллельны продольной оси цистерны.
В одном примере осуществления настоящего изобретения цистерна для перевозки наливных грузов имеет удлиненную форму, и секции образованы, по меньшей мере, приблизительно 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 или 12 стенками, идущими в основном по длине цистерны, при этом, по меньшей мере, приблизительно 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 1 1 или 12 стенок в основном параллельны продольной оси цистерны.
В одном примере осуществления настоящего изобретения первая секция и вторая секция имеют общую стенку, и общая стенка включает приспособления для регулирования потока жидкости, сконфигурированные таким образом, чтобы при перемещении жидкости обеспечивалось существенное замедление потока жидкости между секциями.
В одном примере осуществления настоящего изобретения стенки первой секции и второй секции соединены впритык, и при этом соединяющиеся впритык стенки включают приспособления для регулирования потока жидкости, сконфигурированные таким образом, чтобы при перемещении жидкости обеспечивалось существенное замедление потока жидкости между секциями.
В одном примере осуществления настоящего изобретения приспособления для регулирования потока жидкости сконфигурированы таким образом, чтобы при заполнении цистерны и (или) опорожнении цистерны обеспечивалось в основном беспрепятственное протекание жидкости между первой и второй секциями.
В одном примере осуществления настоящего изобретения приспособления для регулирования потока жидкости включают одно или более отверстий.
В одном примере осуществления настоящего изобретения большинство секций образующей секции решетчатой конструкции имеют общую стенку с другой секцией или включают стенку, примыкающую к другой секции.
В одном примере осуществления настоящего изобретения секции образующей секции решетчатой конструкции выполнены из двух или более слоев секций, при этом два или более слоев секций выполнены с помощью одной или более горизонтальных перегородок.
В одном примере осуществления настоящего изобретения стенки секций образующей секции решетчатой конструкции являются в основном плоскими.
В одном примере осуществления настоящего изобретения каждая секция образующей секции решетчатой конструкции является в основном неподвижной по отношению к остальным секциям.
В одном примере осуществления настоящего изобретения образующая секции решетчатая конструкция сконфигурирована таким образом, чтобы в основном обеспечивалась ее жесткость.
В одном примере осуществления настоящего изобретения образующая секции решетчатая конструкция сконфигурирована таким образом, чтобы обеспечивалось ее удаление из цистерны в виде цельного элемента.
В одном примере осуществления настоящего изобретения цистерна является открываемой с целью обеспечения удаления образующей секции решетчатой конструкции.
В одном примере осуществления настоящего изобретения цистерна является открываемой сверху.
В одном примере осуществления настоящего изобретения упруго-деформируемый материал размещен между кромкой решетчатой конструкции секций и стенкой цистерны.
В одном примере осуществления настоящего изобретения цистерна включает, по меньшей мере, две боковые стенки, которые являются в основном плоскими.
В одном примере осуществления настоящего изобретения цистерна является в основном прямоугольно-призматической по форме или имеет круглый или овальный профиль поперечного сечения.
В одном примере осуществления настоящего изобретения объем цистерны составляет приблизительно более 1000, 2000, 3000, 4000, 5000, 10000, 15000, 20000, 30000, 40000 или 50000 литров.
В одном примере осуществления настоящего изобретения, цистерна объем цистерны составляет приблизительно менее 50000, 40000, 30000, 20000, 15000, 10000, 5000, 4000, 3000, 2000 или 1000 литров.
В одном примере осуществления настоящего изобретения цистерна сконфигурирована таким образом, чтобы обеспечивалось ее крепление к дорожному транспортному средству или транспортировка цистерны дорожным транспортным приспособлением.
В одном примере осуществления настоящего изобретения все материалы, контактирующие с жидким грузом, являются материалами, пригодными для применения в пищевой промышленности.
Во втором аспекте настоящее изобретение предусматривает создание комплекта элементов, включающего: цистерну для перевозки наливных грузов и решетчатую конструкцию, образующую секции, , сконфигурированную таким образом, чтобы в процессе использования предотвращалось или замедлялось перемещение жидкости между смежными секциями образующей секции решетчатой конструкции, благодаря чему при перемещении жидкости внутри цистерны обеспечивалось бы уменьшение кинетической энергии, передаваемой от жидкости стенкам цистерны, по сравнению со случаем, при котором секции полностью отсутствуют.
В одном примере осуществления комплекта элементов образующая секции решетчатая конструкция представляет собой конструкцию в соответствии с приведенным в данном документе описанием.
В одном примере осуществления комплекта элементов стенки цистерны для перевозки наливных грузов находятся в основном в несмонтированном виде, при этом составные элементы имеют в основном плоскую форму.
В одном примере осуществления комплекта элементов большинство деталей комплекта элементов являются в основном плоскими по форме.
В третьем аспекте настоящее изобретение предусматривает создание способа изготовления цистерны для перевозки наливных грузов, при этом способ включает следующие этапы: создание цистерны для перевозки наливных грузов; создание решетчатой конструкции, образующей секции и сконфигурированной таким образом, чтобы в процессе использования предотвращалось или замедлялось перемещение жидкости между смежными секциями образующей секции решетчатой конструкции, благодаря чему при перемещении жидкости внутри цистерны обеспечивалось бы уменьшение кинетической энергии, передаваемой от жидкости стенкам цистерны, по сравнению со случаем, при котором секции полностью отсутствуют; и размещение образующей секции решетчатой конструкции в цистерне.
В одном примере осуществления способа третьего аспекта образующая секции решетчатая конструкция представляет собой конструкцию в соответствии с приведенным в данном документе описанием.
В четвертом аспекте настоящее изобретение предусматривает создание способа очистки цистерны для перевозки наливных грузов в соответствии с приведенным в данном документе описанием, при этом способ включает следующие этапы: извлечение решетчатой конструкции сообщающихся секций из цистерны для перевозки наливных грузов или иным образом выдвижение секций наружу; и проведение очистки образующей секции решетчатой конструкции и внутренней поверхности цистерны.
В одном примере осуществления способа четвертого аспекта способ включает этап размещения очищенной решетчатой конструкции секций внутри цистерны.
В пятом аспекте настоящее изобретение предусматривает создание транспортного средства для перевозки наливных грузов, включающее колесное шасси и любую из цистерн для перевозки наливных грузов в соответствии с приведенным в данном документе описанием.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
ФИГ. 1 A – схематическое изображение формы цистерны предшествующего уровня техники в поперечном сечении, заполненной наливным грузом (заштрихованная часть) на 60% ее объема.
ФИГ. 1 B – схематическое изображение формы цистерны настоящего изобретения в поперечном сечении, заполненной наливным грузом (заштрихованная часть) на 60% ее объема, при этом цистерна включает решетчатую конструкцию взаимно соединенных секций. Цистерна также включает съемную крышку.
ФИГ. 1C – схематическое изображение формы прицепа-цистерны предшествующего уровня техники в поперечном сечении, заполненной наполовину ее объема. На ряде схем слева направо проиллюстрирован результат воздействия возникающей при движении на повороте силы, перемещающей жидкость к правосторонней боковой стенке, оказывающую давление на стенку, что приводит к опрокидыванию прицепа-цистерны.
ФИГ. 1D – схематическое изображение формы прицепа-цистерны в поперечном сечении, включающей удлиненную по форме цистерну для перевозки наливных грузов настоящего изобретения, заполненную наполовину ее объема. Цистерна для перевозки наливных грузов включает ряд из 7 вертикальных параллельных друг другу стенок, идущих также параллельно продольной оси цистерны для перевозки наливных грузов. При приложении возникающей при движении на повороте силы не происходит опрокидывание прицепа.
ФИГ. 2A – вид в плане цистерны настоящего изобретения, включающей решетчатую конструкцию в основном кубовидных секций.
ФИГ. 2B – вид в плане цистерны настоящего изобретения, включающей решетчатую конструкцию в основном треугольных секций.
ФИГ. 3A – покомпонентное изображение в плане цистерны, имеющей треугольные секции (аналогично примеру осуществления на ФИГ. 2B), позволяющее более ясно проиллюстрировать расположение стенок.
ФИГ. 3B – изометрическое изображение компонентов из четырех стенок, используемых в конструкции примера осуществления настоящего изобретения на ФИГ. 3A.
ФИГ. 4 – вид в плане цистерны настоящего изобретения, включающей ряд блоков, расположенных между образующей секции решетчатой конструкцией и внутренними поверхностями цистерны.
ФИГ. 5A – изометрическое изображение трехслойной формы образующей секции решетчатой конструкции, на котором положение двух горизонтальных перегородок выделено более темных цветом.
ФИГ. 5B – вид в плане одной из двух (идентичных) горизонтальных перегородок, иллюстрирующий отверстия большого и малого размера.
ФИГ. 6A – вид с лицевой стороны круглой стенки, используемой (в сочетании с дополнительными идентичными или аналогичными круглыми стенками) для формирования решетчатой конструкции секций внутри цилиндрической цистерны.
ФИГ. 6B – изометрическое изображение круглой стенки на ФИГ. 6A.
ФИГ. 6C – вид с лицевой стороны полукруглой стенки, используемой (в сочетании с дополнительными идентичными или аналогичными полукруглыми стенками) для формирования решетчатой конструкции секций внутри цилиндрической цистерны. Горизонтальная перегородка размещена между двумя противоположными полукруглыми стенками.
ФИГ. 6D – изометрическое изображение круглой стенки на ФИГ. 6C.
ФИГ. 6E – исключительно схематическое изображение ряда круглых стенок (тип которых показан на ФИГ. 6A и 6B) при их расположении внутри цилиндрической цистерны.
ФИГ. 7 – схемы, иллюстрирующие геометрические формы цистерн, используемые для расчетов центра тяжести.
ФИГ. 8 – схемы, иллюстрирующие различное воздействие перемещения центра тяжести в цистерне, снабженной продольными вертикальными стенками по сравнению с цистернами, в которых отсутствуют такие стенки.
ФИГ. 9 – схемы, иллюстрирующие геометрические формы емкостей высокого давления, подвергшихся испытанию на влияние толщины стенок.
ФИГ. 10 – схема цистерны, снабженной тремя продольными вертикальными стенками, размещенными в ее резервуаре.
ФИГ. 11 A – схематическое представление трех основных форм, которые могут быть использованы при конструировании цистерны для перевозки наливных грузов настоящего изобретения. Верхняя форма приведена в поперечном разрезе, в то время как нижняя форма дана в изометрическом изображении.
ФИГ. 11 B – схематическое представление трех основных форм, которые могут быть использованы при конструировании цистерны для перевозки наливных грузов настоящего изобретения. Верхняя форма приведена в поперечном разрезе, в то время как нижняя форма представлена на изометрическом изображении.
ФИГ. 12A – вид с торца варианта цистерны для перевозки наливных грузов, имеющей боковые стенки, которым придан гофрированный профиль для повышения их прочности. Торцевые стенки в данном примере осуществления также имеют гофрированный профиль, хотя гофрирование при этом не показано для большей ясности.
ФИГ. 12 B – изометрическое изображение цистерны для перевозки наливных грузов на ФИГ. 12A. Торцевые стенки в данном примере осуществления также имеют гофрированный профиль, хотя гофрирование при этом не показано для большей ясности.
ФИГ. 12C – схематическое представление примера осуществления цистерны для перевозки наливных грузов на ФИГ. 12A, снабженной съемной крышкой для обеспечения доступа к внутреннему резервуару цистерны и к образующей секции решетчатой конструкции (не показана).
ФИГ. 12D – схематическое представление и изометрическое изображение примера осуществления цистерны для перевозки наливных грузов настоящего изобретения, все четыре стенки которой имеют гофрированный профили, а также оребрение, расположенное перпендикулярно гофрированию, с целью повышения прочности.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
После ознакомления с описанием настоящего изобретения специалистам в данной области техники станет очевидно, каким образом может быть реализовано настоящее изобретение в различных альтернативных примерах осуществления и альтернативных областях применения. Тем не менее, несмотря на приведенное в данном документе описание различных примеров осуществления настоящего изобретения следует понимать, что указанные примеры осуществления настоящего изобретения приведены исключительно в иллюстративных целях, а не в целях ограничения. В этой связи настоящее описание различных альтернативных примеров осуществления не следует рассматривать как ограничивающее объем или объем охраны настоящего изобретения. Кроме того, утверждения о технико-экономических преимуществах изобретения по сравнению с прототипом или иные аспекты применимы к конкретным иллюстративным примерам осуществления настоящего изобретения, а не обязательно ко всем примерам осуществления, охваченным формулой изобретения.
По всему тексту данного описании изобретения и формулы изобретения в термин «включать» и вариации термина, такие как «включающий» и «включает» не предназначен для исключения других добавок, компонентов, целых чисел или этапов.
Ссылка по всему тексту описания настоящего изобретения на «один пример осуществления настоящего изобретения» или «пример осуществления настоящего изобретения» означает, что конкретный признак, конструкция или характеристика, описание которых приведено в связи с примером осуществления настоящего изобретения, включены, по меньшей мере, в один пример осуществления настоящего изобретения. Таким образом, появление фраз «в одном примере осуществления настоящего изобретения» или «в примере осуществления настоящего изобретения» в разных местах настоящего описания изобретения не обязательно все относятся к одному и тому же примеру осуществления настоящего изобретения, однако могут относиться.
Настоящее изобретение основывается, по меньшей мере, в определенной степени на обнаружении заявителем того факта, что опрокидывание автоцистерн для перевозки наливного груза может быть ограничено или полностью предотвращено за счет размещения решетчатой конструкции секций внутри цистерны. Таким образом, в первом аспекте настоящее изобретение предусматривает создание цистерны для перевозки наливных грузов, включающей внутреннюю решетчатую конструкцию, образующую секции, при этом секции сконфигурированы таким образом, чтобы в процессе использования цистерны перемещение жидкости между смежными секциями решетчатой конструкции, образующей секции предотвращалось или замедлялось, благодаря чему при перемещении жидкости внутри цистерны, обеспечивалось бы уменьшение кинетической энергии, передаваемой от жидкости стенкам цистерны, по сравнению со случаем, при котором секции полностью отсутствуют.
Функция секций в основном заключается в разделении основного объема жидкости в цистерне на ряд субобъемов. Не ограничиваясь теорией, предлагается путем предотвращения перемещения наливного груза в виде единой массы жидкости снизить вероятность перемещения жидкости, способной оказывать давление на внутренние стенки цистерны.
На ФИГ. 1 A (известный уровень техники) проиллюстрировано поперечное сечение цистерны известного уровня техники, заполненной жидкостью на 60% ее объема. При любом уровне заполнения ниже 100% ее объема в цистерне образуется свободное пространство, способствующее перемещению находящегося в цистерне наливного груза. Как предусматривается, жидкость, проиллюстрированная на ФИГ. 1 A, будет перемещаться под воздействием боковой силы (действующей слева направо, как показано на рисунке), возникающей при движении транспортного средства на повороте. При воздействии боковой силы жидкость оказывает давление на правую стороны цистерны (как показано на рисунке), что повышает склонность цистерны к опрокидыванию, как проиллюстрировано на ФИГ. 1C. Из ФИГ. 1C видно, что в данном сценарии часть жидкости переместилась в направлении вверх до контакта с крышей цистерны, при этом увеличивается высота центра тяжести груза, что в свою очередь еще в большей степени повышает склонность цистерны с грузом к опрокидыванию.
На сравнительном ФИГ. 1B проиллюстрирована цистерна, идентичная цистерне на Фиг. 1A (также заполненной на 60% объема), на которую воздействует аналогичная поперечная сила, возникающая при движении транспортного средства на повороте. Цистерна на ФИГ. 1B снабжена образующей секции решетчатой конструкцией настоящего изобретения, тип которой проиллюстрирован на рисунках ниже в данном документе. Следует отметить, что жидкость, находящаяся в двух нижних рядах секций, остается в основном неподвижной, что обусловлено в целом таким свойством жидкости как несжимаемость. Таким образом, только жидкость, находящаяся во втором ряду секций, способна перемещаться к стенке цистерны. Кроме того, следует отметить, что ни одна часть жидкости не переместилась в направлении вверх до контакта с крышей цистерны. Указанное ограничение в перемещении основной массы жидкого груза, обусловленное наличием образующей секции решетчатой конструкции, позволяет повысить устойчивость груза при воздействии силы, возникающей при движении на повороте. Как проиллюстрировано на ФИГ. 1D, секции выполняют функцию стабилизации жидкости внутри прицепа автоцистерны, тем самым предотвращая ее опрокидывание.
Заявитель обнаружил, что существует возможность уменьшить величину бокового смещения груза независимо от уровня заполнения цистерны, как проиллюстрировано на ФИГ. 1E. В некоторых примерах осуществления настоящего изобретения величина бокового смещения груза уменьшается, по меньшей мере, на 50%, 60%, 70%, 80%, 95% или 99% за счет использования образующей секции решетчатой конструкции по сравнению с величиной смещения груза в аналогичной цистерне, не снабженной образующей секции решетчатой конструкцией.
Сравнительные примеры, приведенные на ФИГ. 1A и 1B, предназначены исключительно для иллюстративных целей и не являются предписывающими для всех жидкостей. Как понятно, перемещение жидкости под воздействием поперечной силы, возникающей при движении на повороте, зависит от диапазона параметров, таких как вязкость жидкости, уровень заполнения, геометрия секций, объем секций, геометрия цистерны, объем цистерны и иных параметров. С учетом идеи, изложенной в описании настоящего изобретения, специалисты в данной области техники способны изменить один или более из указанных параметров с целью достижения, по меньшей мере, определенного уменьшения склонности груза к потере устойчивости или к опрокидыванию цистерны при движении на повороте.
Проведенные исследования на моделях, подробно изложенные в настоящем документе, позволили продемонстрировать, что придание устойчивости жидкости за счет использования образующей секции решетчатой конструкции обеспечивается демпфирование колебаний при перемещении жидкости внутри цистерны. Исходя из этого, достижение преимуществ настоящего изобретения обеспечивается за счет концепции, предусматривающей разделение объема резервуара цистерны на секции меньшего объема, ограничивающие масштабное перемещение жидкости, увеличение высоты центра тяжести жидкости и ее боковое перемещение при движении транспортного средства по кривой. Высота центра тяжести непосредственно связана с обеспечением должного уровня безопасности или устойчивости к опрокидыванию автоцистерны. Снижение высоты центра тяжести позволяет сократить расстояние до точки поворота шин, вокруг которых происходит приложение сил опрокидывания.
Исследования на моделях позволяют рассчитывать смещение центра тяжести жидкости в цистерне при ее движении на повороте. Расчеты позволяют продемонстрировать, что существенное ограничение смещения центра тяжести жидкости в направлении наружу и в направлении вверх имеет место при установке в резервуаре цистерны продольных перегородок. Это означает, что демпфирующие перегородки позволяют повысить устойчивость автоцистерны к опрокидыванию при движении на повороте. Предусматривается, что продольные демпфирующие перегородки позволяют еще в большей степени повысить устойчивость к опрокидыванию, которое происходит в результате возникновения переходных динамических нагрузок при движении на повороте, либо при выполнении маневра смены ряда, либо при иных маневрах движения по кривой.
Каждую секцию можно в основном сформировать по отдельности и затем объединить их таким образом, чтобы обеспечивалось создание решетчатой конструкции. Секции могут быть соединены с помощью адгезива, скоб, заклепок, сварки или с использованием любого типа крепежных деталей.
В альтернативном варианте секции могут иметь одну общую стенку, что является более экономичным способом их изготовления.
В относительно базовом примере осуществления настоящего изобретения образующая секции решетчатая конструкция может состоять только из двух секций. В этом примере осуществления настоящего изобретения одна вертикальная стенка может быть размещена вдоль центральной продольной оси цистерны с целью разделения резервуара цистерны в основном на две секции в целом равных по объему.
Независимо от способа изготовления образуемые решетчатой конструкцией секции могут быть взаимно соединены; соединение по текучей среде между секциями обеспечивается за счет создания между ними приспособления для регулирования потока жидкости, позволяющего, по меньшей мере, определенному количеству жидкости перетекать из секции в секцию. Функция приспособления для регулирования потока жидкости заключается в обеспечении перетекания потока жидкости из секции в секцию в процессе заполнения цистерны, и в тоже время в существенном замедлении потока жидкости из секции в секцию в процессе транспортировки цистерны. Каждая секция, как правило, имеет, по меньшей мере, одно приспособление для регулирования потока жидкости, выполненное в стенке, для обеспечения протекания незначительного потока жидкости в боковом направлении из секции в секцию, при этом в конструкции также может быть выполнено, по меньшей мере, одно приспособление для регулирования потока жидкости в днище и (или) в крыше.
В некоторых примерах осуществления настоящего изобретения приспособление для регулирования потока жидкости не является отдельным элементом и может быть выполнено путем неплотного соединения между стенкой и днищем секции. В альтернативном варианте компонент в целом может быть выполнен из материала, не способного удерживать жидкость, а, например, обеспечивающего просачивание жидкости.
В некоторых примерах осуществления настоящего изобретения приспособление для регулирования потока жидкости представляет собой отверстие любого типа, и может быть круглым или щелевидным отверстием, либо может включать несколько отверстий, представляя собой решетку.
В других примерах осуществления настоящего изобретения приспособление для регулирования потока жидкости может представлять собой трубку любого типа, имеющую определенный внутренний диаметр и (или) извилистый контур, предназначенные для регулирования потока жидкости из одной секции в другую.
В других примерах осуществления настоящего изобретения регулирование потока не является пассивным и предназначено реагировать на изменение условий транспортировки. Например, приспособление для регулирования потока жидкости обеспечивает беспрепятственное перемещение жидкости при низком давлении (например, при наполнении цистерны), вместе с тем жидкость, оказывающая определенное давление на стенки секции (например, при движении автомобиля, транспортирующего цистерну, на повороте) испытывает большее сопротивление при перемещении из секции в секцию. Специалистам в данной области техники также должно быть очевидно, что в конструкции могут быть предусмотрены клапана, предназначенные для плавного регулирования потока жидкости.
В одной секции или во всей решетчатой конструкции, разделенной на секции, может быть использовано более одного типа приспособлений для регулирования потока жидкости. Например, приспособления для регулирования потока жидкости, выполненные в стенках секций, могут представлять собой относительно небольшие отверстия, предназначенные для существенного замедления перемещения жидкости, в то время как более крупные по размеру отверстия, выполненные в крыше и в днище секции, предназначены для ускорения заполнения цистерны.
Следует иметь ввиду, что скорость потока жидкости через приспособления для регулирования потока жидкости, по меньшей мере, через некоторые типы приспособлений для регулирования потока жидкости, зависит от вязкости жидкости, находящейся в цистерне. Для более вязкой жидкости (такой как меласса), как правило, требуется приспособление для регулирования потока жидкости, создающее меньшее сопротивление потоку, по сравнению с менее вязкой жидкостью (такой как молоко). В том случае, когда приспособление для регулирования потока жидкости представляет собой отверстие, сопротивление потоку жидкости может регулироваться, например, путем изменения размера отверстия. Большее по размеру отверстие в целом предназначено для регулирования потока более вязкой жидкости. В альтернативном варианте приспособление для регулирования потока жидкости обеспечивает прохождение жидкости по извилистому каналу для замедления потока жидкости из одной секции в другую.
В некоторых примерах осуществления настоящего изобретения единичный слой секций образует решетчатую конструкцию, при этом секции имеют удлиненную форму и расположены по высоте на значительное расстояние или на все расстояние от днища до крыши цистерны. Однако в таких примерах осуществления настоящего изобретения, как правило, образующая секции решетчатая конструкция имеет трехмерную конфигурацию, образующую несколько слоев секций. Слои секций могут быть точно совмещены или не совмещены, тем не менее для упрощения изготовления слои, как правило, точно совмещены. Два слоя секций могут быть разделены одним листом материала, расположенного между ними. Лист материала образует потолок нижнего слоя и днище верхнего слоя.
В некоторых примерах осуществления настоящего изобретения секции расположены, по меньшей мере в 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 1 1, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 или 20 слоев. Конструктивно, слои могут быть образованы за счет использования 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 или 19 горизонтальных перегородок. Обычно предпочтительно формировать большее количество слоев секций с учетом того факта, что жидкость в цистерне будет располагаться относительно тонким слоем в пределах секций. Как показано на ФИГ. 1B, указанные секции с тонким слоем жидкости представляют собой секции, расположенные между двумя горизонтальными перегородками, обозначенным позицией 18. Как видно на ФИГ. 1B, жидкость, находящаяся непосредственно под нижней из двух горизонтальных перегородок 18, в целом остается неподвижной, и при этом предотвращается ее перемещение в направлении вверх и воздействие на стенку в сочетании с боковым перемещением жидкости в секциях, расположенных непосредственно выше перегородки.
Таким образом, боковое перемещение жидкости ограничивается исключительно указанным тонким слоем жидкости внутри секций между двумя перегородками 18. По мере уменьшения объема жидкости в цистерне (например, ввиду доставки части жидкости по назначению) уровень слоя жидкости понижается. При наличии в конструкции нескольких горизонтальных перегородок основная масса жидкости на нижнем уровне в целом остается неподвижной и практически изолированной (по меньшей мере, в плане накопления кинетической энергии при движении жидкости) от жидкости на верхнем уровне.
За исключением приспособлений для регулирования потока жидкости отсутствует необходимость в том, чтобы любая секция была полностью герметичной. Например, соединение между двумя компонентами образующей секции решетчатой конструкции может быть негерметичным и, таким образом, за счет этого обеспечивается протекание определенного количества жидкости между ними. Тем не менее, поскольку такое протекание является относительно незначительным и не оказывает чрезмерно негативное воздействие на функционирование образующей секции решетчатой конструкции, отсутствует жесткое требование в отношении обеспечения герметичности соединения.
В некоторых примерах осуществления настоящего изобретения образующая секции решетчатая конструкция выполнена таким образом, чтобы предусматривалось протекание жидкости между секциями. Пути протекания жидкости (например, специально выполненное неплотное прилегание компонентов или расположение компонентов на расстоянии друг от друг) позволяют создавать приспособления для регулирования потока жидкости.
С целью создания более эффективного сопротивления перемещению жидкости внутри цистерны предпочтительно, чтобы образующая секции решетчатая конструкция была достаточно жесткой. Например, стенки, днище (если имеется) и потолок (если имеется) секций могут быть выполнены из достаточно прочного материала. Кроме того, если секции изготавливаются по отдельности, они могут быть соединены в решетчатую конструкцию с использованием достаточно жестких соединительных приспособлений таким образом, чтобы каждая секция образующей секции решетчатой конструкции являлась в основном неподвижной по отношению к остальным секциям.
Отсутствует необходимость в том, чтобы образующая секции решетчатая конструкция занимала весь объем резервуара цистерны, при этом предусматривается, что объем заполнения составляет, по меньшей мере, приблизительно 50%, 60%, 70%, 80% или 90%. Также отсутствует необходимость в том, чтобы образующая секции решетчатая конструкция располагалась по всей длине, либо по всей ширине, либо по всей высоте цистерны. Тем не менее, следует иметь ввиду, что образующая секции решетчатая конструкция позволит достичь максимального эффекта в том случае, если образующая секции решетчатая конструкция занимает в основном весь объем цистерны. В некоторых примерах осуществления настоящего изобретения внутренняя поверхность цистерны (например, стенка, днище или крыша) образует, по меньшей мере, часть секции на периферии образующей секции решетчатой конструкции.
Преимущество некоторых примеров осуществления настоящего изобретения заключается в том, что образующая секции решетчатая конструкция является извлекаемой из резервуара цистерны. Это особенно важно в том случае, если цистерна используется для транспортировки пищевых продуктов (например, молока), и внутренняя поверхность резервуара цистерны должна подвергаться тщательной очистке между загрузками. Таким образом, цистерна может не включать какие-либо постоянные устройства для соединения секций с внутренней поверхностью цистерны, и образующая секции решетчатая конструкция может быть не соединена сваркой с внутренней поверхностью цистерны на участках их контакта.
Следует иметь в виду, что поперечные силы, действующие на жидкий груз при движении на повороте, передаются на образующую секции решетчатую конструкцию. В свою очередь, периферийные участки образующей секции решетчатой конструкции передают воздействие указанных сил на внутреннюю поверхность цистерны. В некоторых примерах осуществления настоящего изобретения указанные силы, по меньшей мере, частично воспринимаются упруго-деформируемым материалом, размещенным между кромкой решетчатой конструкции секций и стенкой цистерны. Указанный материал обладает способностью ограничивать передачу сил на стенки и (или) крышу цистерны, а также уменьшать износ внутренней поверхности цистерны при непосредственном контакте с кромкой образующей секции решетчатой конструкции.
В целом предпочтительно, чтобы цистерна, образующая секции решетчатая конструкция и упруго-деформируемый материал были сконфигурированы таким образом, чтобы исключить свободное перемещение образующей секции решетчатой конструкции внутри цистерны. Следовательно, независимо от сил, передаваемых от жидкости, образующая секции решетчатая конструкция остается соединенной, по меньшей мере, с боковыми стенками цистерны с помощью упругого деформируемого материала.
Упруго-деформируемый материал может быть прочно прикреплен либо к образующей секции решетчатой конструкции, либо к внутренней поверхности цистерны. В альтернативном варианте материал не прикреплен ни к конструкции, ни к внутренней поверхности цистерны, а просто размещен между кромками образующей секции решетчатой конструкции и внутренними стенками цистерны.
Независимо от конфигурации предпочтительно, чтобы за счет компонентов цистерны обеспечивалось беспрепятственное извлечение образующей секции решетчатой конструкции для проведения тщательной очистки как поверхности резервуара цистерны, так и секций. Такая конструктивная особенность, в частности, применима к цистернам, используемым для транспортировки жидкостей, предназначенных для потребления человеком, таких как молоко, напитки, питьевая вода и т.д. Цистерны известного уровня техники, применяемые для транспортировки таких жидкостей, специально не снабжены какими-либо внутренними конструкциями ввиду трудоемкости процесса, связанного с промывкой цистерн. Например, на внутренней поверхности автоцистерны для перевозки молока не размещены какие-либо конструкции, которые могли бы использоваться для предотвращения перемещения основной массы жидкости внутри цистерны. Несмотря на то, что отсутствие каких-либо конструкций в значительной степени упрощает процесс очистки цистерны, в данном случае возникает необходимость создать форму цистерны, обеспечивающую низкий центр тяжести, с целью снижения вероятности опрокидывания ввиду сил, возникающих при движении на повороте при транспортировке груза. Таким образом, цистерны для перевозки молока, как правило, имеют овальное поперечное сечение с целью снижения центра тяжести, хотя придание такой формы цистерне приводит к уменьшению ее объема. Использование образующей секции решетчатой конструкции, раскрытой в настоящем документе, в сочетании с возможностью открывания цистерны (как будет изложено ниже) позволяет создать конструкции цистерн, в которых в меньшей степени учитывается высота центра тяжести при полной или частичной загрузке цистерны.
В некоторых примерах осуществления настоящего изобретения и, в частности, в том случае, если образующая секции решетчатая конструкция включает слои секций, решетчатая конструкция сконфигурирована таким образом, чтобы, по меньшей мере, обеспечивалась ее частичная разборка, что позволяло бы проводить более тщательную промывку цистерны. Такая конфигурация может предусматривать использование разборного крепежа, защелкивающихся фиксаторов и аналогичных приспособлений для соединения различных элементов (таких как стенки, днище или потолок) секций в решетчатой конструкции.
С целью обеспечения доступа к образующей секции решетчатой конструкции и ее извлечения из цистерны в качестве варианта цистерна может быть выполнена открываемой. Предпочтительно, чтобы цистерна являлась открываемой для извлечения образующей секции решетчатой конструкции в виде неразъемной конструкции. Несмотря на то, что цистерна может быть открываемой с любой стороны (со стороны стенки, днища или крыши цистерны), предпочтительно, чтобы цистерна была открываемой с верхней части. В таком примере осуществления настоящего изобретения цистерна может включать крышку, образующую крышу цистерны, или выступающую над ее крышей. Как правило, крышка является открываемой, образуя отверстие достаточного размера, через которое обеспечивается прохождение и извлечение неповрежденной образующей секции решетчатой конструкции. Благодаря такой конфигурации, образующая секции решетчатая конструкция может быть извлечена в направлении вверх через отверстие и тщательно очищена вне цистерны.
В случае размещения крышки (или аналогичного устройства) на цистерне, крышка и расположенное под ней отверстие, как правило, сконфигурированы таким образом, чтобы обеспечивалось создание герметичного уплотнения. Например, крышка и отверстие в целом будут иметь одни и те же размеры, хотя при этом крышка выступает за кромки отверстия. Между крышкой и поверхностью цистерны могут быть размещены одно или более уплотнений, при этом уплотнения опционально сжимаемыми при закрывании крышки. Крышка может дополнительно включать шарнирное приспособление, подъемное приспособление (такое как крюк, проушина или аналогичный элемент), или блокирующие приспособления (такие как защелка, замок или аналогичное устройство).
Примеры осуществления цистерны, сконфигурированной таким образом, чтобы внутренняя образующая секции решетчатая конструкция представляла собой прочно закрепленный (неизвлекаемый) компонент, включены в объем настоящего изобретения. В таких примерах осуществления настоящего изобретения секции могут быть размещены внутри резервуара цистерны в процессе ее изготовления, либо стенки цистерны изготавливают таким образом, чтобы они охватывали образующую секции решетчатую конструкцию. При использовании других технологий изготовления образующая секции решетчатая конструкция может быть размещена внутри цистерны до того, как будут окончательно смонтированы стенка или концевая панель.
Как излагалось выше, размещение в резервуаре цистерны надлежащим образом очищаемой решетчатой конструкции секций позволяет создать цистерны (и, в частности, цистерны для перевозки жидких пищевых продуктов), конструкция которых имеет более высокий по сравнению с обычным центр тяжести. Таким образом, цистерны в соответствии с настоящим изобретением не ограничены известным овальным или круглым профилем поперечного сечения, который в принципе приводит к снижению эффективности использования пространства внутри цистерны. Таким образом, в некоторых примерах осуществления цистерны в соответствии с настоящим изобретением обеспечивают более эффективное использование пространства по сравнению с цистернами овального или круглого поперечного сечения. Для данной донной части и высоты цистерны оптимальная конфигурация для цистерны настоящего изобретения представляет собой в основном прямоугольно-призматическую конструкцию.
Несмотря на то, что преимущества в плане эффективного использования пространства могут быть обеспечены в случае придания цистерны прямоугольно-призматической формы, настоящее изобретение безусловно применимо к цистернам иной геометрической формы, таким как цистерны цилиндрической формы и цистерны, имеющие овальною форму в поперечном сечении, приведенные в качестве неограничивающих примеров. Положительны эффект может быть даже достигнут в отношении цистерн, имеющих неправильную форму или комбинированную геометрическую форму за счет способности внутренней решетчатой конструкции, образующей секции, ограничивать перемещение жидкости в резервуаре цистерны.
Цистерна настоящего изобретения и связанная с ней решетчатая конструкция, образующая секции, могут быть изготовлены из любого материала, который рассматривается как приемлемый специалистами в данной области техники. Как видно из раскрытого в данном документе изобретения, конкретные преимущества могут быть достигнуты в отношении цистерн, используемых для перевозки жидких пищевых продуктов. Таким образом, в некоторых примерах осуществления настоящего изобретения, цистерне придана требуемая конфигурация, соответствующая действующим в области здравоохранения правилам, законодательным актам, положениям, нормативам, руководствам, кодексам или аналогичным юридическим документам. Например, цистерна может соответствовать положениям Закона США «О соблюдении санитарных норм при перевозке продуктов питания» от 1990 года, 49 USC 5701 et. Seq, или иным правовым документам в другой юрисдикции. В этом отношении все внутренние поверхности цистерны (стенка, днище, и крыша) и образующая секции решетчатая конструкция могут быть изготовлены из материалов, пригодных для применения в пищевой промышленности. В различных юридических документах, таких как Регламент Европейского Союза № 1935/2004, содержится определение материалов, пригодных для применения в пищевой промышленности. Как правило, по меньшей мере, нержавеющая сталь будет являться приемлемы материалом для изготовления оболочки цистерны (и, возможно, для изготовления образующей секции решетчатой конструкции), при этом пищевые пластики являются приемлемыми для изготовления образующей секции решетчатой конструкции.
В случае с цистерной для транспортировки пищевых продуктов цистерна может включать внешние информационные знаки и обозначения, определяющие содержание груза (опционально по форме, соответствующей требованиям действующих в области здравоохранения правилам, законодательным актам, положениям, нормативам, руководствам, кодексам или аналогичным юридическим документам) холодильное оборудование и (или) теплоизоляционные материалы.
В одном примере осуществления настоящего изобретения цистерне придана конфигурация, обеспечивающая ее транспортировку. Такая конфигурация может предусматривать использование прочной платформы, на которой зафиксирована цистерна, при этом платформа, в свою очередь, снабжена мостом и колесами. Предпочтительно, чтобы в такую конфигурацию был включен прицеп, подлежащий регистрации в соответствии с действующими правилами дорожного движения, законодательными актами, положениями, нормативами руководствами, кодексами или аналогичными юридическими документами, для его использования на дорогах общего пользования. На прицепе опционально может быть размещена детальная информация о регистрации.
В соответствии с другим аспектом настоящее изобретение предусматривает создание комплекта элементов, включающего цистерну для перевозки наливных грузов и решетчатую конструкцию, образующую секции, в соответствии с приведенным в данном документе описанием. Комплект элементов может быть использован для изготовления цистерны настоящего изобретения путем переделки цистерны известного уровня техники, установив внутри цистерны образующую секции решетчатую конструкцию, и опционально модифицировав цистерну известного уровня техники с целью выполнения в ней достаточного по размеру отверстия, обеспечивающего прохождение через него образующей секции решетчатой конструкции. Цистерна известного уровня техники может быть дополнительно модифицирована путем включения в ее конструкцию крышки и уплотнений при необходимости. В качестве альтернативного варианта цистерна изначально может быть изготовлена для специальных целей с включением в ее конструкцию любую из конструктивных особенностей цистерны настоящего изобретения.
В одном примере осуществления настоящего изобретения большинство или практически все из входящих в комплект основных компонентов являются главным образом плоскими по форме. За счет этого обеспечивается конфигурация комплекта элементов в виде комплекта «плоской упаковки» (FlatPack), перевозка которого характеризуется простотой и экономичностью. Таким образом, следует понимать, что создание цистерны в основном прямоугольно-призматической формы решетчатой конструкции, образующей секции, выполненной из плоских компонентов (при этом создание призматической формы обеспечивается за счет более высокого, чем обычно, центра тяжести, который, в свою очередь, создается за счет размещения внутри цистерны образующей секции решетчатой конструкции).
Цистерна прямоугольно-призматической формы имеет плоские стенки, днище и крышу, и в разобранном виде является пригодной для перевозки при относительно компактных габаритах. Сборка плоских компонентов FlatPack является относительно нетрудоемкой и может предусматривать использование крепежных деталей и уплотнений для создания герметичной оболочки. Компоненты образующей секции решетчатой конструкции могут быть выполнены в основном плоскими по форме (или, по меньшей мере, зигзагообразными складными, как проиллюстрировано на предпочтительных примерах осуществления) и могут быть собраны с использованием крепежных деталей, заклепок, скоб, адгезивов или иных приспособлений, считающихся приемлемыми для специалистов в данной области техники, до установки конструкции внутри цистерны.
Комплекты, включающие неплоские компоненты, такие как изогнутые стенки цистерны, не исключены из настоящего изобретения. Например, сегменты изогнутой стенки цистерны могут иметь один и тот же или аналогичный профиль и, таким образом, являются укладываемыми в пакет компактной формы.
Настоящее изобретение также предусматривает новый способ очистки внутренней поверхности цистерны. Способ очистки устройств известного уровня техники представляет собой, как правило, способ очистки на месте, при котором цистерны промывали моющим раствором и затем раствор сливали. Цистерны на протяжении всего процесса оставались в основном закрытыми за исключением отверстий, через которые подавали и сливали моющий раствор. В соответствии со способом очистки настоящего изобретения необходимо обнажить образующую секции решетчатую конструкцию (и, как вариант, извлечь ее из цистерны), открыв цистерну (как вариант, подняв верхнюю крышку), и затем подвергнуть цистерну и образующую секции решетчатую конструкцию очистке моющим раствором.
В некоторых примерах осуществления настоящего изобретения образующая секции решетчатая конструкция может быть стационарно установлена в резервуаре цистерны, и в этом случае промывочные растворы для проведения очистки на месте могут быть поданы в цистерну и слиты из цистерны через заливную и дренажную горловины на цистерне.
В частности, при использовании цистерны для транспортировки жидких пищевых продуктов текущая очистка имеет первостепенное значение. Если взять молоко в качестве примера жидкого пищевого продукта, бактерии могут размножиться в цистерне и загрязнить перевозимое молоко. Бактерии оказывают негативное воздействие на качество молока и сокращают срок его хранения. Очистка цистерна имеет своей целью сохранить качество молока путем удаления в основном всех остатков молока из резервуара цистерны и уничтожения любых постоянно находящихся в цистерне бактерий. Молоко является трудно очищаемым веществом с поверхности цистерны ввиду того, что оно включает множество различных компонентов (белок, жиры, соли, сахара и т.д.), при этом для очистки каждого компонента молока требуется различный температурный режим и различные химические среды. Как правило, режим эффективной очистки включает четыре ключевых элемента: подвод тепловой энергии (передаваемой от горячей воды), время, затрачиваемое для эффективной очистки (время зачастую зависит от типа процедуры очистки), кинетическую энергию, образуемую за счет турбулентности воды (при этом турбулентность зависит от объема и скорости подачи воды), и химическую энергию, генерируемую кислотой (значение pH составляет приблизительно 2,5 – 3,0), щелочью (значение pH составляет приблизительно 11,5-12,5) и моющими веществами.
Как правило, окончательную промывку водой проводят для удаления следов веществ для химической очистки до того, как образующая секции решетчатая конструкция будет снова установлена в цистерне для ее заполнения следующей партией молока.
Ниже приведено полное описание настоящего изобретения со ссылкой на неограничивающие предпочтительные примеры осуществления.
ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЕ ПРИМЕРЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящий пример осуществления настоящего изобретения относится к автоцистерне прямоугольно-призматической формы для перевозки жидких пищевых продуктов, включающей многослойную решетчатую конструкцию взаимно соединенных сообщающихся секций, размещенных внутри резервуара цистерны. На ФИГ. 1 A проиллюстрирована цистерна 10 известного уровня техники, заполненная жидким грузом 12 (приблизительно на 60% ее объема), и свободное пространство 14. Воздействие возникающей при движении на повороте силы на жидкий груз 12 показано пунктирной стрелкой, при этом такие силы постоянно воздействуют на перевозящее цистерну 10 транспортное приспособление, проходящее на дороге крутой поворот. Пунктирная стрелка показывает поперечную составляющую вектора силы, возникающей при движении на повороте. Следует отметить, что наличие свободного пространства 14 в цистерне, позволяет жидкому грузу 12 беспрепятственно перемещаться в направлении поперечного вектора, тем самым создавая дисбаланс веса в цистерне. При движении на повороте основная масса жидкости перемещается к правой стороне цистерны (как показано на рисунке), тем самым повышая склонность цистерны к опрокидыванию.
При проведении прямого сравнения с ФИГ. 1 B, на котором проиллюстрирована цистерна настоящего изобретения, снабженная рядом кубовидных взаимно соединенных сообщающихся секций, видно, что несколько секций расположены вдоль и поперек цистерны. Четыре слоя секций укладываются друг на друга с точным совмещением по всей высоте цистерны. Секции образованы рядом вертикальных стенок (две из которых обозначены позицией 16) и тремя горизонтальными перегородками 18, пересекающимися со стенками. Одна из секций обозначена позицией 20. Базовые блоки (один из которых обозначен позиций 26) расположены между нижними поверхностями решетчатой конструкции, образующей секции, и днищем цистерны с целью предотвращения трения секций о днище цистерны.
Приспособления для регулирования потока жидкости (не обозначено позицией) размещены в вертикальных стенках 16 и в горизонтальных перегородках 18 для обеспечения крайне ограниченного перетекания жидкости между секциями таким образом, чтобы обеспечивалось сообщение каждой секции по текучей среде со всеми другими секциями. При приложении той же самой возникающей при движении на повороте силы, как показано на ФИГ. 1 A, исключается перемещение основной массы жидкости к правой стороне цистерны, соответственно существенно снижается вероятность нарушения устойчивости цистерны при движении на повороте. Следует отметить, что под воздействием возникающей при движении на повороте поперечной силы жидкий груз в основном разделяется на несколько меньших по объему, в значительной степени изолированных грузов. Каждый практически изолированный груз подвергается воздействию только части поперечной силы, возникающей при движении на повороте (как показано относительно короткими пунктирными стрелками). Два нижних слоя секций заполнены полностью, и ввиду сопротивления жидкости сжатию, исключается перемещение жидкости (либо в поперечном, либо в вертикальном направлении) в указанных секциях. В третьем ряду секций каждая секция заполнена лишь частично и вследствие этого происходит определенное перемещение жидкости в каждой секции. Однако при этом предотвращается перемещение основной массы жидкости, в результате чего повышается общая устойчивость груза по сравнению устойчивостью груза, проиллюстрированной на ФИГ. 1A.
Цистерна настоящего изобретения, проиллюстрированная на ФИГ. 1B, включает крышку 10A, образующую крышу цистерны.
Далее на ФИГ. 2A приведен вид в плане цистерны настоящего изобретения, иллюстрирующий насколько кубовидных секций 20, занимающих практически весь объем цистерны 10 вдоль и поперек. Треугольные секции, расположенные по периферии цистерны, могут функционировать в качестве секций с учетом того, что стенка цистерны может образовывать стенку секции, если существует достаточно плотное примыкание.
Вариант примера осуществления на ФИГ. 2A проиллюстрирован на ФИГ. 2B, на котором каждая кубовидная секция в основном разделена пополам, образуя две меньшие по размеру треугольные секции. Следует иметь ввиду, что в целом предпочтительно, чтобы в цистерне было выполнено большее количество меньших по размеру секций с целью более эффективного подавления перемещения жидкости при воздействии силы, возникающей при движении на повороте.
Для более наглядной иллюстрации компонентов цистерны, показанной на ФИГ. 2B, на ФИГ. 3A и 3B, приведено покомпонентное изображение, акцентирующее внимание на наличии трех типов стенок: 16A – зигзагообразная стенка; 16B – удлиненная плоская стенка; и 16C – короткая плоская стенка. Стенки скреплены вместе с помощью крепежных деталей (таких как заклепки), установленных в отверстиях 24.
Приспособления для регулирования потока жидкости в данном примере осуществления настоящего изобретения имеют форму ряда горизонтальных прорезей (две из которых обозначены позицией 27). В данном примере осуществления прорези выполнены путем их пробивки в стенке, изготовленной из листового металла. Следует отметить, что прорези являются исключительно узкими и имеют размеры, достаточные для перемещение жидкости из секции в секцию в процессе заполнения цистерны, тем не менее они позволяют в достаточной степени ограничить движение жидкости с целью предотвращения перемещения жидкого груза под действием силы, возникающей при движении на повороте.
Примеры осуществления настоящего изобретения, приведенные на предыдущих рисунках, были проиллюстрированы без какого-либо материала, установленного между внутренними поверхностями цистерны и периферийной частью образующей секции решетчатой конструкции. На ФИГ. 4 проиллюстрирован предпочтительный пример осуществления настоящего изобретения, в котором нижние кромки стенок секций опираются на ряд установочных блокoв с пазами (один из которых обозначен позицией 26), предназначенных для предотвращения повреждения днища цистерны. Кроме того, на ФИГ. 4 проиллюстрирован концевой блок (один из которых обозначен позицией 28), предназначенный для сопряжения с модифицированным базовым блоком 30, снабженным выступающими в направлении вверх элементами 32, предназначенными для сопряжения с концевым блоком 28. Концевой блок снабжен выступающими вбок в направлении во внутрь элементами 34, предназначенными для сопряжения со стенкой секции. Кроме того, предусмотрены боковые блоки (один из которых обозначен позицией 36), снабженные удлиненным пазом, предназначенным для установки в нем стенки секции. Все блоки 26, 28 и 36 изготовлены из долговечного синтетического материала (такого как полиэтилен высокой плотности) с целью защиты внутренних стенок цистерны от повреждения, вызываемого трением при возникновении сил, воздействующих на образующую секции решетчатую конструкцию в результате перемещения жидкости, вызываемого возникающей при движении на повороте силы. Сопрягаемые поверхности между секцией и блоком и (или) блоком и внутренней стенкой цистерны могут использоваться без нанесения на них какого-либо компаунда или они могут быть защищены эластичным компаундом, таким как вулканизируемый силикон или аналогичный материал.
В некоторых примерах осуществления настоящего изобретения блок может рассматриваться как разрушаемый, и в данном случае потребуется периодическое проведение его осмотра и замены.
На Фиг. 5A проиллюстрирован пример осуществления настоящего изобретения, в котором конструкция включает две горизонтальные перегородки 18, в результате чего обеспечивается создание трехслойных секций. Как проиллюстрировано на ФИГ. 5B, перегородка 18 включает ряд отверстий 38 малого диаметра (одно отверстие на секцию) и большее по размеру центральное отверстие 40. Указанные отверстия обеспечивают поступление потока жидкости из секции в секцию в процессе заполнения цистерны, и при этом отверстия имеют достаточно малый диаметр, в результате чего обеспечивается существенное замедление перемещения жидкости в направлении вперед в цистерне при движении на повороте. Отверстие большого диаметра 40 обеспечивает быстрое поступление жидкости в цистерну в процессе ее заполнения, при этом жидкость быстро растекается, поступая к днищу цистерны. Отверстия меньшего диаметра 38 позволяют жидкости распространяться в направлении вверх в процессе заполнения цистерны. Отверстие большого диаметра 40 не является приспособлением для регулирования потока жидкости в контексте настоящего изобретения, так как указанное отверстие создает незначительное сопротивление перемещению жидкости из секции в секцию. Более того, указанное отверстие большого диаметра расположено в центральной части цистерны, т.е. на участке, на котором не предусматривается перемещение жидкости в направлении вверх при движении на повороте – подъем жидкости ожидается только в направлении левого или правого периферийных участков цистерны (в зависимости от того, движется ли транспортирующий цистерну автомобиль влево или вправо на повороте).
Далее на ФИГ. 6A - 6D проиллюстрировано использование настоящего изобретения применительно к цистерне цилиндрической формы. Аналогично примерам осуществления цистерны прямоугольной формы, пример осуществления цистерны цилиндрической формы на ФИГ. 6 включает ряд круглых стенок, первый тип 50 которых проиллюстрирован на ФИГ. 6A и ФИГ. 6B. В данном примере осуществления вертикальная стенка 50 имеет круглую форму, если смотреть с торца (ФИГ. 6A), однако, как видно из изометрического изображения на ФИГ. 6B, стенка 50 включает ряд вертикальных изгибов (только два изгиба помечены позицией 52), обеспечивающих создание зигзагообразной формы (если смотреть на вид в плане). По стенке 50 проходит ряд горизонтальных прорезей 54, предназначенных для контролируемого перемещения через них жидкости. Прорези (только две прорези обозначены позицией 54) предназначены для замедления скорости перемещения жидкости от одной боковой стенки 50 к другой. Следует отметить, что, прорези 54 в центральной части стенки имеют одинаковый размер. При этом стоит отметить, что прорези на периферийных участках (например, прорези, обозначенные позициями 54A и 54B) меньше по размеру в целях их размещения в пределах кромки круглой стенки 50. Несмотря на то, что примыкание прорезей 54 ко всем сторонам не имеет существенного значения, тем не менее, такая конструкция является предпочтительным с целью обеспечения большей степени регулирования протекания жидкости через указанные прорези.
Вторым типом вертикальной стенки является полукруглая стенка 56, проиллюстрированная на ФИГ. 6C и ФИГ. 6D. За исключением полукруглой геометрической формы указанный тип стенки в основном идентичен стенке на ФИГ. 6A и ФИГ. 6B в том плане, что указанная стенка включает горизонтальные прорези 58, предназначенные для замедления перемещения жидкости. Указанные полукруглые стенки 56 используются в примерах осуществления настоящего изобретения в случае наличия одной горизонтальной перегородки 60. Перегородка 60 аналогична перегородке, обозначенной позицией 18 на ФИГ. 5B, в том плане, что она включает отверстия (не показаны), аналогичные отверстиям, обозначенным позициями 38 и 40 на ФИГ. 5B. Что касается других примеров осуществления настоящего изобретения, описание которых приведено в данном документе, отверстия обеспечивают заполнение и опорожнение цистерны.
Следует иметь ввиду, что в конструкцию могут быть включены две или более горизонтальные перегородки 60, как проиллюстрировано на ФИГ. 5A, для вариантов настоящего изобретения, применимых к цистернам прямоугольно-призматической формы.
В том случае, когда две вертикальные стенки 50 или 56 соединены впритык таким образом, чтобы обеспечивался взаимный контакт вертикальных изгибов 52 смежных вертикальных стенок 50 или 56, образуется ряд удлиненных секций. Вертикальные стенки 50 или 56 могут быть скреплены вместе с использованием крепежных деталей (не показано).
Удлиненные секции, образованные соединением впритык вертикальных стенок 50 или 56, могут быть разделены горизонтальной перегородкой 60 в некоторых примерах осуществления настоящего изобретения.
На ФИГ. 6E приведено исключительно схематическое представление расположения ряда вертикальных стенок круглой формы (только две из которых обозначены позицией 50) внутри цилиндрической цистерны 62. Вертикальные стенки круглой формы 50 соединяют, создавая решетчатую конструкцию, образующую секции (не показано), до того, как будет установлена в цилиндрическую цистерну 62 вся решетчатая конструкция секций вдоль цистерны. В том случае, если цистерна 62 снабжена навесной торцевой дверцей, дверца закрывается после размещения внутри цистерны образующей секции решетчатой конструкции. В противоположном случае торцевая стенка приваривается на месте монтажа, и образующая секции решетчатая конструкция становится постоянной конструкцией, жестко закрепленной внутри цистерны.
При конструировании цистерны в соответствии с настоящим изобретением необходимо обратить внимание на нижеприведенные конструктивные параметры.
Геометрия резервуара цистерны
Расчеты центра тяжести подтверждают, что номинальное снижение высоты центра тяжести за счет перехода с цистерн цилиндрической или эллиптической формы на цистерны прямоугольной формы равного объема и ширины составляет 21,5% в отношении всего диапазона высот цистерн. Кроме того, сжатая восьмиугольная форма со скругленными углами равной ширины и равного объема обеспечивает снижение высоты центра тяжести на 16,7% по сравнению со сжатым эллипсом. См. ФИГ. 7 и Таблицу 1 в данном документе. Таким образом, в предпочтительных примерах осуществления настоящего изобретения цистерны, имеющие определенную геометрию резервуара, могут быть выбраны в первую очередь с целью снижения высоты центра тяжести, и при этом с учетом их прочности. Например, сжатая восьмиугольная форма со скругленными углами обладает внутренне присущей более высокой прочностью по сравнению с прямоугольной формой цистерны, и при этом обеспечивает снижение высоты центра тяжести на 16,7% по сравнению с цистерной эллиптической формы.
Ниже дается ссылка на ФИГ. 11A и Фиг. 11B, на которых приведены другие потенциальные геометрические конфигурации цистерн.
Понятно, что отсутствуют требования к изготовлению любой стенки, днища или крыши цистерны для перевозки наливных грузов с плоской поверхностью. Безусловно, в некоторых примерах осуществления настоящего изобретения указанные элементы могут быть выполнены гофрированными для придания цистерне в целом более высокой прочности, как проиллюстрировано на ФИГ. 12A, 12B, 12C и 12D. Дополнительное упрочнение может быть обеспечено за счет использования оребрения или иных каркасных конструкций с целью предотвращения коробления стенки, днища или крыши цистерны. Высокоупрочненная цистерна может быть использована в том случае, если в цистерне находится жидкость под давлением. Например, летучая жидкость может образовывать паровую фазу или газовую фазу в резервуаре цистерны, тем самым повышая давление внутри цистерны.
Центр тяжести – устойчивость движения на повороте
Как показано выше, специфические формы поперечного сечения позволят снизить высоту центра тяжести. Тем не менее, при движении на повороте перемещение жидкости внутри цистерны может сместить центр тяжести наружу от поворота и снизить поперечную устойчивость транспортного средства. Не только установка дополнительных вертикальных стенок (расположенных продольно) способствует стабилизации жидкости, но и разделение на секции (за счет включения в конструкцию горизонтальных перегородок) позволяет повысить устойчивость при опрокидывании за счет ограничения смещения центра тяжести в направлении от его постоянного положения.
Смещение центра тяжести при движении на повороте проиллюстрировано на ФИГ. 8A для цистерны, не включающей вертикальные стенки, и на ФИГ. 8B для цистерны с тремя вертикальными стенками.
Для определения воздействия ускорения при движении на повороте на цистерну были проанализированы требования стандартов на испытание с опрокидыванием. В частности, был рассмотрен документ «Система стандартов, обусловленных потребностями практической деятельности – Стандарты и правила оценки транспортных средств» Национальной транспортной комиссии («PBS Scheme - The Standards and Vehicle Assessment Rules». Section C11 «Static Rollover Threshold» National Transport Commission). В соответствии с Разделом С11 «Порог опрокидывания из статического состояния» требуется значение характеристики, составляющее при ускорении 0,35 g в процессе проведения теста на опрокидывание из статического состояния. Направленное вниз ускорение составляет 1 g или 9,81 м/с2.
Было рассчитано, что нагрузка при ускорении, составляющее 0,35 g, равно стационарному углу крена 19,3 градуса. Расчеты основаны на указанном статическом угле в отношении цистерн с секциями на всю высоту резервуара, составляющую 1,25 метра. Цистерна заполнена до уровня, составляющего 0,865 метров от основания, при этом в качестве перевозимой жидкости взята вода. Указанное значение является максимальным, при этом цистерна, не снабженная вертикальными стенками, может быть заполнена водой до уровня, при котором поверхность воды не достигает верхней части цистерны при боковом ускорении в 0,35 g. Объем заполнения цистерны на этом уровне составляет 7231 литр.
При прохождении кривой с вышеописанным ускорением, составляющем 0,35 g, центр тяжести жидкости смещается на 29 мм в направлении вверх и 163 мм в направлении наружу в цистерне без вертикальных стенок. Смещение в направлении наружу в размере 163 мм уменьшает плечо опрокидывающего момента на 15%, тем самым существенно повышая неустойчивость.
Как показано на рисунке, при использовании цистерны, снабженной тремя вертикальными стенками, центр тяжести жидкости смещается только на 2 мм в направлении вверх и 10 мм в направлении наружу.
При использовании цистерны, снабженной девятью вертикальными стенками, при ширине секции, составляющей приблизительно 220 мм, центр тяжести жидкости смещается только на 0,3 мм в направлении вверх и 1,6 мм в направлении наружу.
Совершенно очевидно, что устойчивость к опрокидыванию повышается при установке дополнительных вертикальных стенок. Тем не менее, более детальное рассмотрение этого вопроса и проведение стоимостного анализа позволят определить оптимальное количество вертикальных стенок при одновременном повышении надлежащих мер безопасности.
Толщина стенок цистерны
Настоящее изобретение применимо к любому профилю поперечного сечения цистерны. Внимание следует уделить рассмотрению стандарта AS1210:2010 с целью определения минимально необходимой толщины стенок для автодорожного транспорта, предназначенного для перевозки неопасных грузов.
В пункте 3.26.2 стандарта AS1210 указывается, что «Цистерны, используемые для транспортировки жидких веществ, не находящихся под давлением, но которые подвержены давлению при выгрузке содержимого, могут рассматриваться в качестве статических цистерн за тем исключением, что конструкция и изготовление опор и арматуры к деталям, работающим под давлением, соответствуют требованиям, предъявляемым к транспортируемым цистернам».
Один пример осуществления возможной конструкции цистерны включает конструкцию, представляющую собой по форме преимущественно прямоугольную призму. В целом к цистернам указанной формы могут быть применимы требования, предъявляемые к статическим цистернам, изложенные в пункте 3.31 (Цистерны, имеющие некруглое поперечное сечение). В данном пункте в основном указывается, что цистерны либо могут быть сконструированы в соответствии со способом, описание которого приведено в AS1228 (Оборудование, работающее под давлением – Котельные установки), в Приложении 13 ASME BPV-VIII-1 (Американское общество инженеров-механиков – Сосуды высокого давления), в EN 13445 (Стандарты Великобритании - Сосуды, работающие под давлением без огневого подвода теплоты), либо с помощью средств, изложенных в пункте 3.1 .3 стандарта AS1210, как показано ниже:
a) расчет конструкции по формулам и уравнениям, а также соответствующим требованиям, изложенным в Стандарте
b) в тех случаях, если в данном стандарте отсутствует описание метода расчета, могут быть использованы методы расчета, изложенные в другом международно признанном Стандарте
c) расчет конструкции на основе анализа с использованием строгого математического расчета напряжений, такого как линейная теория упругости или расчет методом конечных элементов (FEA)
d) расчет конструкции на основе экспериментальных методов определения прочности, например, с помощью тензометрии, поляризационно-оптического метода исследования напряжений и т.д. (см. Пункты 5.12.1 - 5.12.6).
e) расчет конструкции на основе оценки методами механики разрушения в соответствии либо с BS 7910, либо с API 579.
f) расчет конструкции с помощью разрушающих испытаний или проверочных испытаний (см. Пункт 5.12.7).
g) расчет конструкции на основе положительного опыта использования эквивалентных конструкций при эквивалентных условиях.
При использовании метода для создания конструкции «прямоугольной напорной камеры», представленной в Стандарте AS1228:2016 с указанием габаритов цистерны, как проиллюстрировано на ФИГ. 9A, минимальная толщина стенок, необходимая для транспортировки полностью заполненной водой цистерны, составляет 11,2 мм для боковых стенок цистерны (включая крышку и днище) и 12,2 мм для торцевых стенок. При этом предполагается, что цистерна выполнена из стали ASTM A 204 Grade B при температуре 50°C (сталь средней прочности из Приложения B AS1210:2010), при этом проектное давление внутри цистерны рассчитано как напор, создаваемый водой (12.3 кПа). Также был использован коэффициент соединения наихудшего случая в отношении торцевых пластин. Таким образом, масса созданной цистерны приблизительно составит 2800 кг.
Данный расчет предусматривает конструкцию цистерны в форме прямоугольной призмы с идеально плоской поверхностью всех сторон, проиллюстрированной на ФИГ. 9A. Расчеты включены в данный документ, чтобы продемонстрировать, каким образом создание цистерны с такой формой влияет на требуемую прочность и жесткость стенок цистерны. Конструкция может включать закругленные кромки и стороны, сходящиеся на конус. Такие конструктивные особенности позволили бы существенно снизить требуемую толщину стенок, однако при этом для конструирования цистерны потребовались бы более сложные расчеты, такие как расчет методом конечных элементов.
Для статического цилиндрического сосуда высокого давления со сферическими торцами, который также мог бы включать образующую секции решетчатую конструкцию настоящего изобретения, характеризующегося аналогичным поперечным сечением, длиной и материалом (ФИГ. 9B), толщина стенок должна была бы составить 1,0 мм и толщина торцевых стенок - 0,9 мм, при этом вес сосуда составил бы приблизительно 245 кг. Это также предусматривает коэффициент наихудшей эффективности сварки в уравнении расчета толщины, и что внутреннее давление ввиду напора воды составляет 18,4 кПа в результате увеличения диаметра поперечного сечения.
Несмотря на то, что рассчитанная толщина стенок, необходимая для кубовидной цистерны, превышает толщину стандартного цилиндрического сосуда, предназначенного для нахождения в нем жидкости при расчетном давлении напора, допускается, что поверхность сторон, верхней части и основания является идеально плоской и армированной. Вместо того, чтобы использовать чисто кубическую форму, придание новой формы цистерне с закругленными кромками и конусообразными сторонами и, возможно, включение в конструкцию оребренных, гофрированных и конструктивно-армированных пластин позволило бы повысить отношение прочности к весу цистерны.
Для расчета и оценки такой конструкции предусматривается проведение расчета методом конечных элементов (FEA). Учитывая повышенную сложность формы сосуда, расчет методом конечных элементов является наиболее приемлемым вариантом из методов конструирования сосудов с некруглым поперечным сечением, описание которых приведено в пункте 3.31 стандарта AS1210:2010.
При использовании указанного метода предусматривается, что цистерна может быть сконструирована до приемлемого отношения прочности к весу для транспортировки жидкостей. Параметры для потенциально эффективных конструкций цистерны приведены в Таблице 3, однако, при этом следует отметить, что толщину стенок можно более обосновано определить путем проведения детального моделирования на базе метода конечных элементов.
Также необходимо учитывать усталостное нагружение в соответствии с требованиями проектирования на базе метода конечных элементов, изложенными в Разделе (3.26) «Транспортируемые сосуды» стандарта AS1210 и в Приложении M стандарта, определяющего методологию.
В Таблице 2 обобщены результаты расчетов толщины стенок, выполненных для цилиндрических и прямоугольных сосудов.
Конструкция и нагрузки на секции
Размер секций, являющийся наиболее эффективным с точки зрения стоимости/безопасности, может быть определен со ссылкой на экономические ограничения при приемлемых показателях уровня безопасности.
Расчеты были проведены с целью определения нагрузок при движении по кривой, воздействующих на квадратную вертикальную секцию стенки, для создания исходной точки для расчета потребностей в материалах, необходимых для формирования всей решетчатой конструкции секций. Не ограничиваясь теорией, предусматривается, что общая нагрузка на решетчатую конструкцию, образующую секции, будет одинаковой независимо от формы секции. Для проведения указанных расчетов длина цистерны была установлена в размере 3,8 метра и ширина - 2,2 метра. При высоте 1,25 метра объем цистерны составит 10450 литров.
С целью определения нагрузки на конструкцию демпфирующих перегородок было использовано аналогичное значение 0,35 g при угловом ускорении при движении на повороте, взятое из PBS Scheme. В расчетах не учитывается влияние отверстий, проходящих через вертикальные стенки, и при этом рассчитывается только нагрузка при движении по кривой без перемещения жидкости через решетчатую конструкцию, образующую секции. Цистерна заполнена водой в качестве жидкости до уровня 1,058 метра от днища. Указанное значение является максимальным, при этом цистерна, включающая одну продольную вертикальную стенку, может быть заполнена до того, как поверхность воды достигнет верхней части цистерны при боковом ускорении, составляющем 0,35 g. В данном расчете принимается, что секции расположены на всю высоту цистерны. Это считается наиболее неблагоприятным сценарием до проведения оценки динамической нагрузки методом расчётной флюидодинамики (CFD).
При данном методе расчета допускается, что конструкция вертикальной стенки не жестко присоединена к цистерне, а лишь находится в нажимном контакте с внешней стенкой цистерны. Метод позволяет определить перепад давления на каждой стороне продольной демпфирующей перегородки и суммировать результирующие силы по всей решетке демпфирующих перегородок через поперечные демпфирующие перегородки, как изображено на ФИГ. 10. Результирующая сила, приведенная в Таблице 3, воздействует на внешние кромки конструкции демпфирующих перегородок.
На ФИГ. 10 в качестве примера приведена схема системы с тремя продольными вертикальными стенками. Наклонные линии обозначают уровень воды при движении автоцистерны на повороте. Отходящие от стенки короткие стрелки во втором отсеке (слева) иллюстрируют приближение распределения результирующего давления, воздействующего на каждую стенку секции.
Результирующая боковая сила на секцию (более длинные стрелки на ФИГ. 10) была рассчитана для перегородок продольной вертикальной стенки от 0 (отсутствие стенок) до 9 (формирование 10 секций по всему резервуару цистерны).
В Таблице 3 приведены результирующие силы, воздействующие на квадратные стенки секций при постоянном движении на повороте со значением ускорения 0,35 g. Следует отметить, что воздействие боковой силы на стенку уменьшается при увеличении числа стенок в конструкции. Тем не менее, суммарная боковая сила, воздействующая на конструкцию стенки, увеличивается по мере уменьшения силы, воспринимаемой стенкой цистерны.
Нормализация силы, воздействующей на конструкцию демпфирующей перегородки, до значения на метр может представлять собой более обоснованный критерий, чем значения «на секцию», и в результате позволит получить значения в диапазоне от 400 кг/м до 730 кг/м в отношении приведенных в Таблице значений. Расчеты осуществляются путем деления суммарной боковой силы, воздействующей на демпфирующие перегородки, на значение длины цистерны, составляющее 3,8 метра. Нагрузка при торможении также может быть рассчитана путем пропорционального увеличения нагрузок в Таблице 4. Теоритически продольная нагрузка до значения 0,7 g возможна при максимальном торможении (значение коэффициента трения большинства шин на сухом асфальтовом дорожном покрытии составляет до 0,7). Кроме того, нагрузка на стенки возрастает пропорционально за счет ее воздействия на цистерну большей длины в продольном направлении, чем в поперечном направлении. При длине цистерны, составляющей 3,8 метра, продольные нагрузки на демпфирующие перегородки следует увеличить на 1,7 (3,8 м длина/2,2 м ширина). Таким образом, значения, рассчитанные в данном Разделе могут быть увеличены втрое (консервативно) с целью проведения оценки продольных нагрузок.
В Таблице 3 приведены значения нагрузок, которые могут быть использованы для проведения моделирования на базе метода конечных элементов для проведения детальных расчетов решетчатой конструкции. Определение толщины демпфирующей перегородки возможно только после принятия решения о способе присоединения и при наличии данных о распределении нагрузки по кромкам демпфирующей перегородки.
Несмотря на то, описание настоящего изобретения приведено главным образом со ссылками на автоцистерны, понятно, что предполагается использование конструкции в других областях применения. Образующая секции решетчатая конструкция может найти применение в любом типе цистерн для транспортировки жидкости, в том числе в цистернах для морских перевозок в соответствии с требованиями стандартов ИСО, цистернах подвижного железнодорожного состава, супертанкерах и пожарных летательных аппаратах.
Следует понимать, что в вышеприведенном описании иллюстративных примеров осуществления настоящего изобретения различные признаки настоящего изобретения в ряде случаев сгруппированы вместе в одном примере осуществления настоящего изобретения, в одном рисунке или в описании к нему с целью упрощения раскрытия настоящего изобретения и облегчения понимания одного или более различных изобретательских аспектов. Тем не менее, указанный способ настоящего изобретения не следует толковать как отражающий намерение, заключающееся в том, что для заявленного изобретения требуется больше признаков, чем количество признаков, явным образом изложенных в каждом пункте формулы изобретения. Напротив, как отражено в нижеприведённых пунктах формулы изобретения, изобретательские аспекты заключаются менее чем во всех признаках одного вышеприведенного раскрытого примера осуществления настоящего изобретения. Таким образом, нижеследующие пункты формулы изобретения включены в настоящее подробное описание изобретения, при этом каждый пункт формулы изобретения является независимым в качестве отдельного примера осуществления настоящего изобретения.
Кроме того, несмотря на то, что некоторые примеры осуществления настоящего изобретения, описание которых приведено в настоящем документе, включают некоторые, но не все признаки, включенные в другие примеры осуществления настоящего изобретения, следует понимать, что сочетания признаков различных примеров осуществления не выходят за пределы объема настоящего изобретения и образуют различные примеры осуществления настоящего изобретения, как должно быть очевидно специалистам в данной области техники. Например, в нижеприведенной формуле изобретения любые из заявленных примеров осуществления настоящего изобретения могут быть использованы в любом сочетании.
В приведенном в настоящем документе описании изложены многочисленные специфические детали. Тем не менее, следует понимать, что примеры осуществления настоящего изобретения могут быть практически реализованы без указанных специфических деталей. В иных случаях хорошо известные методы, конструкции и технологии не были детально проиллюстрированы в целях облегчения понимания настоящего описания.
Таким образом, несмотря на то, что было приведено описание примеров, рассматриваемых как предпочтительные примеры осуществления настоящего изобретения, специалистам в данной области техники должно быть очевидно, что в указанные примеры осуществления могут быть внесены многочисленные изменения, не выходящие за пределы существа настоящего изобретения, и заявляется, что все такие изменения и модификации не выходят за пределы объема настоящего изобретения. Например, любые вышеприведенные формулы являются исключительно репрезентативными для способов, которые могут быть использованы. Функциональные характеристики могут быть дополнительно включены в блок-схемы или удалены из них, и операции могут быть взаимозаменяемыми в рамках функциональных блоков. Дополнительные этапы могут быть включены в описанные способы или удалены из них в пределах объема настоящего изобретения.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| Автоцистерна | 1980 |
|
SU929500A1 |
| Компоновочная схема пожарной автоцистерны | 2020 |
|
RU2733352C1 |
| ЦИСТЕРНА ДЛЯ ХРАНЕНИЯ И/ИЛИ ТРАНСПОРТИРОВКИ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ ПОД ДАВЛЕНИЕМ И ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНАЯ ЦИСТЕРНА | 2013 |
|
RU2587759C2 |
| Автоцистерна | 1986 |
|
SU1331690A1 |
| АВТОЦИСТЕРНА-ПОЛУПРИЦЕП ДЛЯ КРИОПРОДУКТОВ | 1995 |
|
RU2112178C1 |
| ГРУЗОВОЕ ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО | 2010 |
|
RU2556769C2 |
| Цистерна для хранения и транспортировки жидкостей | 1982 |
|
SU1070076A1 |
| Автоцистерна | 1979 |
|
SU848416A1 |
| Заправочный комплекс для обслуживания и работы автозаправочных станций (АЗС) с вертикальной фиксацией резервуарных блоков, указанная АЗС, сменный резервуарный блок для неё | 2019 |
|
RU2725350C1 |
| ГИБКИЙ ВКЛАДЫШ ДЛЯ ПЕРЕВОЗКИ ГРУЗОВ В ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ВАГОНАХ-ЦИСТЕРНАХ | 2017 |
|
RU2670372C2 |
Изобретение относится к транспортным средствам и цистернам для транспортировки наливных грузов. Транспортное средство для перевозки наливных грузов включает цистерну (10) для перевозки наливных грузов, имеющую центральную ось и противоположные боковые стенки, и колесное шасси. Цистерна для перевозки наливных грузов включает внутреннюю решетчатую конструкцию, разделяющую цистерну на отдельные секции, которым придана такая конфигурация, чтобы замедлялось перемещение жидкости в направлении преимущественно перпендикулярно центральной оси цистерны и между смежными секциями образующей секции решетчатой конструкции для уменьшения кинетической энергии, передаваемой от жидкости одной из противоположных боковых стенок цистерны, по сравнению со случаем, при котором секции отсутствуют. Решетчатая конструкция, разделяющая цистерну на отдельные секции, выполнена из трех или более слоев секций, выполненных с помощью двух или более перегородок (18). Каждая из двух или более перегородок (18) предназначена для замедления перемещения жидкости в направлении вверх при движении цистерны для перевозки наливных грузов на повороте. Изобретение снижает или полностью предотвращает вероятность опрокидывания транспортного средства на поворотах вследствие смещения перевозимого наливного груза. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 32 ил.
1. Транспортное средство для перевозки наливных грузов, включающее:
цистерну для перевозки наливных грузов, имеющую центральную ось и противоположные боковые стенки, и
парное колесное шасси на каждой стороне от центральной оси,
при этом цистерна включает
внутреннюю решетчатую конструкцию, разделяющую цистерну на отдельные секции, при этом секциям придана такая конфигурация, чтобы при использовании указанной конструкции замедлялось перемещение жидкости в направлении преимущественно перпендикулярно центральной оси цистерны и между смежными секциями образующей секции решетчатой конструкции, вследствие чего в условиях перемещения жидкости внутри цистерны обеспечивалось бы уменьшение кинетической энергии, передаваемой от жидкости одной из противоположных боковых стенок цистерны, по сравнению со случаем, при котором секции отсутствуют,
причем решетчатая конструкция, разделяющая цистерну на отдельные секции, выполнена из трех или более слоев секций, причем три или более слоев секций выполнены с помощью двух или более перегородок, и каждая из двух или более перегородок предназначена для замедления перемещения жидкости в направлении вверх при движении цистерны для перевозки наливных грузов на повороте.
2. Цистерна для перевозки наливных грузов для транспортного средства для перевозки наливных грузов по п. 1, включающая боковые стенки, на которые жидкость внутри цистерны оказывает давление при воздействии на цистерну возникающей при движении на повороте силы, при этом вектор силы, возникающей при движении на повороте, направлен к боковой стенке, и внутреннюю решетчатую конструкцию, разделяющую цистерну на отдельные секции, при этом секции образованы одной или более стенками, предназначенными для предотвращения или замедления перемещения жидкости в направлении боковой стенки, и дополнительно решетчатая конструкция, разделяющая цистерну на отдельные секции, выполнена из трех или более слоев секций, причем три или более слоев секций выполнены с помощью двух или более перегородок, и каждая из двух или более перегородок предназначена для замедления перемещения жидкости в направлении вверх при движении цистерны для перевозки наливных грузов на повороте.
3. Цистерна по п. 2, которая имеет удлиненную форму, секции образованы одной или более стенками, идущими в основном по длине цистерны, причем одна или более стенок в основном параллельны продольной оси цистерны.
4. Цистерна по п. 2, которая имеет удлиненную форму, секции образованы по меньшей мере приблизительно 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 или 12 стенками, идущими в основном по длине цистерны, причем по меньшей мере приблизительно 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 или 12 стенок в основном параллельны продольной оси цистерны.
5. Цистерна по любому из пп. 2-4, в которой первая секция и вторая секция имеют общую стенку и общая стенка включает приспособления для регулирования потока жидкости, сконфигурированное таким образом, чтобы при перемещении жидкости обеспечивалось существенное замедление потока жидкости между секциями.
6. Цистерна по любому из пп. 2-4, в которой стенки первой секции и второй секции соединены впритык и соединяющиеся впритык стенки включают приспособления для регулирования потока жидкости, сконфигурированное таким образом, чтобы при перемещении жидкости обеспечивалось существенное замедление потока жидкости между секциями.
7. Цистерна по п. 5 или 6, в которой приспособления для регулирования потока жидкости сконфигурированы таким образом, чтобы при заполнении цистерны и/или опорожнении цистерны обеспечивалось в основном беспрепятственное протекание жидкости между первой и второй секциями.
8. Цистерна по любому из пп. 5-7, в которой приспособления для регулирования потока жидкости включают одно или более отверстий.
9. Цистерна по любому из пп. 2-8, в которой большинство секций образующей секции решетчатой конструкции имеют общую стенку с другой секцией или включают стенку, примыкающую к другой секции.
10. Цистерна по любому из пп. 2-9, в которой секции образующей секции решетчатой конструкции выполнены из четырех или более слоев секций, при этом четыре или более слоев секций выполнены с помощью трех или более горизонтальных перегородок.
11. Цистерна по любому из пп. 2-10, в которой стенки секций образующей секции решетчатой конструкции являются в основном плоскими.
12. Цистерна по любому из пп. 2-11, в которой каждая секция образующей секции решетчатой конструкции является в основном неподвижной по отношению к остальным секциям.
13. Цистерна по любому из пп. 2-12, в которой образующая секции решетчатая конструкция сконфигурирована таким образом, чтобы обеспечивалась ее прочность в значительной степени.
14. Цистерна по любому из пп. 2-13, в которой образующая секции решетчатая конструкция сконфигурирована таким образом, чтобы обеспечивалось ее извлечение из цистерны в виде цельного элемента.
15. Цистерна по любому из пп. 2-14, в которой цистерна является открываемой с целью извлечения образующей секции решетчатой конструкции.
16. Цистерна по любому из пп. 2-15, в которой цистерна является открываемой сверху.
17. Цистерна по любому из пп. 2-16, в которой упругодеформируемый материал размещен между кромкой образующей секции решетчатой конструкции и стенкой цистерны.
18. Цистерна по любому из пп. 2-17, которая имеет в основном прямоугольно-призматическую форму или имеет круглый или овальный профиль поперечного сечения.
19. Цистерна по любому из пп. 2-18, которая сконфигурированная таким образом, чтобы обеспечивалось ее крепление к дорожному транспортному средству или транспортировка цистерны дорожным транспортным средством.
| ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ, СТОЙКАЯ К ВОЗДЕЙСТВИЮ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ. | 2012 |
|
RU2515558C1 |
| AU 2002302001 A1, 03.06.2004 | |||
| DE 202008000331 U1, 21.05.2008 | |||
| US 5779092 A1, 14.07.1998 | |||
| Топчак-трактор для канатной вспашки | 1923 |
|
SU2002A1 |
| СПОСОБ УКРЕПЛЕНИЯ БЕРЕГОВОГО ОПОЛЗНЕВОГО СКЛОНА | 1993 |
|
RU2062834C1 |
| Контейнер для хранения сельскохозяйственной продукции | 1987 |
|
SU1479368A1 |
| US 4094454 A1, 13.06.1978 | |||
| US 4611724 A1, 16.09.1986 | |||
| JP 4260827 A, 16.09.1992 | |||
| УСТРОЙСТВО для АМПЛИТУДНОГО АНАЛИЗА ДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ\TEHTKI •;И»€(ЖА1::8ТЕКА | 0 |
|
SU172534A1 |
