Цистерна для транспортировки грузов Советский патент 1988 года по МПК B65D88/00 

00

Изобретение относится к транспортировке грузов, а именно к оболочкам для транспортировки жидкостей.

Целью изобретения является повышение несущей способности цистерны при воздействии поперечных нагрузок при транспортировке.

Введение элементов и их конструктивное исполнение позволяет создать в процессе транспортировки условия, обеспечивающие равномерное распределение нагрузок от воздействия на цистерну.

На фиг.1 схематически изображена предлагаемая цистерна, фронтальная проекция; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - вид Б на фиг. 2; на фиг.4 - разрез В-В на фиг.З; на фиг.З - упругий элемент, общий вид.

Цистерна для транспортировки грузов состоит из цилиндрической сплошной оболочки 1, внутри которой находится транспортируемая жидкость,торцовых днищ 2, торцовых элементов 3 же сткости, например шпангоутов, сое- диненньк с ними узлами 4 снижения амплитуды продольных нагрузок, на которых жестко закреплены упругие элементы 5, установленных снаружи оболочки 1 кольцевых мембран 6, составленных из набора изогнутых пластин 7, и размещенного между оболочкой и мембранами 6 заполнителя 8. Заполнитель изготовлен в виде лент 9 из пеноматериал на полиуретановой основе, например вязкоупругого полимера, который обеспечивает закон распределения наружного давления на оболочку 1 в статическом и квазистатическом положении, эквивалентный внутреннему гидростатическому давлению. Упругие элементы 5 выполнены в виде втулок 10, рабоча

40 кого воздействия, усилия от элеме тов 3 жесткости передаются через лы 4 снижения амплитуды продольных нагрузок и упругие элементы 5 на кольцевые мембраны 6, отдельные и

деформируемая часть которых изготовлена из материала с эффектом запоми- 45 нутые пластины 7 которых работают нания формы. В середине между втулка- только на растяжение и равномерно ми 10 выполнен соединительный узел 11 крепления, имеющий прямоугольное сечение и резьбовые отверстия 12, кораспределяют усилия по своей ширин и через высокоэластичный заполнитель В передают на оболочку 1, обе

0

втулок 10. Стержни 16 и 17 по всей длине скреплены с концами изогнутых пластин 7 кольцевых мембран 6. Свободные концы стержней соединены с противоположными концами торсиона при помощи цилиндрических шарнирных кольцевых опор 18 и 19 с держателями 20 и 21. Стержни 16 и 17 скреплены с держателями 14 и 15 и цилиндрическими шарнирами 18 и 19 кольцевыми опорами с помощью разборных проушин 22, расположенных на концах рычагов и цилиндрических шарниров. Цо внутренним каналам 23 цилиндрических втулок 10 может пропускаться теплоноситель или могут быть размещены нагревательные узлы 24 для повышения температуры и возвращения им исходной формы, т.е. с целью обеспечения восстановления формы. Узлы для снижения амплитуды продольных нагрузок 4 выполнены в виде отдельньк ребер жесткости, например двутавровых балок 25, которые

5 размещены снаружи оболочки 1 и кольцевых мембран 6. В стенках двутавровых балок 25 выполнены вырезы 26 для размещения упругопластических элементов 5, а в материале изогнутых пластин 7 на их концах вьшолнены вырезы 27 для установки стержней 16 и 17 в проушины 21.

Цистерна для транспортировки грузов работает следующим образом.

При действии на оболочку с находящейся внутри нее жидкостью поперечных динамических и ударных нагрузок, возникающих при транспортировке в результате ветрового или сейсмичес0 кого воздействия, усилия от элементов 3 жесткости передаются через узлы 4 снижения амплитуды продольных нагрузок и упругие элементы 5 на кольцевые мембраны 6, отдельные изог0

5 нутые пластины 7 которых работают только на растяжение и равномерно

нутые пластины 7 которых работают только на растяжение и равномерно

распределяют усилия по своей ширине и через высокоэластичный заполнитель В передают на оболочку 1, обес

Изобретение относится к транспортировке грузов в тонкостенных цилиндрических оболочках с элементами жесткости по торцам, преимущественно жидкостей. Цель изобретения - повьппе- ние несущей способности при воздействии поперечных нагрузок при транспортировке. Новьи является то, что снаружи цилиндрической оболочки установлены кольцевые мембраны, составленные из набора изогнутых пластин, концы которых соединены с держателями упругих элементов, которые имеют деформируемые части из материала с эффектом памяти формы. При ударном нагружении оболочки или ее колебаниях все элементы работают сначала в упругой области, а затем происходят пластическое скручивание упругих элементов и диссипация энергии, ударов и колебаний, т.к. перемещение оболочки приводит к раздвижению полос и повороту рычагов. После пластического деформирования при интенсивных ударных нагрузках и колебаниях упругие элементы возвращаются в исходное положение путем нагрева. 5 ил. с $ (Л

торые необходимы для жесткой установ- 50 печивая распределение давления на

ки упругого элемента 5 на узлах снижения амплитуды продольных нагрузок 4 с помощью болтовых соединений 13. На торцах втулок 10 выполнены держатели 14 и 15, направленные под углом друг к другу в плоскости, перпендикулярной продольной оси втулок 10. На держателях 14 и 15 установлены стержни 16 и 17, ориентированные вдоль оси

оболочку по окружности, очень близкое к давлению на нее со стороны транспортируемой среды, практически полностью разгружая ее от изгибаю- 55 щих моментов, возникающих при обычном нагружении оболочки непосредственно от элементов 3 жесткости. Вследствие этого существенно снижается общий изгиб оболочки и амплитуда ее

поперечных колебаний при транспортировке, что повьш1ает несущую способность оболочки, а следовательно, и цистерны. До определенного уровня нагрузок, когда все элементы работают в упругой области, величина изгиба и амплитуда колебаний определяются только незначительными упругими деформациями растяжения изогнутых пластин 7 кольцевых мембран 6 изгиба держателей 14 и 15, кручения цилиндрических втулок 10 изгиба двутавровых балок 25 и сжатия заполнителя 8.Демпфирование колебаний осуществляется в основном с помощью заполнителя 8 и работающих на кручение цилиндрических втулок 10, изготовляемых из материала с эффектом запоминания формы которые обладают высокими демпфиру- ющими свойствами.

При больших значениях нагрузок и массы транспортируемой среды упругие деформации в указанньсх элементах конструкции могут превысить допустимые пределы. Для предотвращения разрушения оболочки в этом случае под действием крутящих моментов, создаваемых держателями 14 и 15 относительно оси

упругого элемента 5, происходит плас- 30 зок (в упругой области работы). Цикл

тическое скручивание втулок 10 практически при постоянном усилии сопротивления, что не допускает превышени установленных деформаций (и напряжений) в остальных элементах конструк- ции, в том числе в оболочке 1. Оболока I при этом будет перемещаться относительно узла 4 снижения амплитуды продольных нагрузок в поперечном направлении, раздвигая изогнутые пластины 7 кольцевьлх мембран 6, концы которых будут расходиться друг относительно друга, передавая усилия на рычаги и создавая крутящие моменты относительно оси упругих элементов 5, в результате чего и происходит поворот держателей и пластическое скручивание втулок 10. Демпфирование колебаний и амортизация обечайки при ударных воздействиях в этом случае про- исходит за счет рассеивания энергии на пластически скручиваемых втулках. При повороте держателей 14 и 15 и цилиндрических кольцевых опор 18 и 19 прикрепленные к ним стержни 16 и 17 остаются параллельными оси оболочки, передавая усилия равномерно по ширине изогнутых пластин 7, что уменьшает величины поперечных изгибающих

моментов в стержнях 16 и 17 и втулках 10 упругих элементов 5. Неупругая деформация втулок 10 может доходить до 10-12%, при этом конструкция может быть возвращена в исходное состояние. Величина неупругой деформации при заданной длине втулок 10 определяет угол поворота держателей 14 и 15 и в конечном итоге - величину поперечного изгиба оболочки 1, которая и определяет ее несущую способность. Конструкция возвращается в исходное положение при нагревании втулок 10 вьипе температурного интервала начала и конца бездиффузионного образования аустени- та в материале. Нагревание происходит при включении нагревательных узлов 24 или при пропускании по внутренним каналам 23 цилиндрических втулок 10 жидкого или газообразного теплоносителя. Нагреваясь, втулки 10 восстанавливают свою форму, возвращая оболочке исходную форму. При этом в материале втулок могут возникать достаточно большие напряжения (50-70 кг/мм) что позволяет оболочке принимать исходное положение даже при действии на нее относительно небольших нагру-

0

Q

5

5

нагружения с пластическим деформированием втулок и последующим восстановлением формы может быть повторен многократно, т.е. оболочка может быть использована для динамического нагру- жения и амортизации многократно, при этом каждый раз происходит полное восстановление, ее несущей способности. Температурный интервал АН - АК материала втулок можно менять легированием в пределах от 200 до 500 С. Использование предлагаемой цистерны позволяет повысить ее несущую способность и амортизационные свойства при многократном динамическом на- гружении и поперечных колебаниях, возникающих в результате транспортировки, сейсмических и ветровых воздействий.

Формула изобретения Цистерна для транспортировки грузов, преимущественно жидкостей,включающая цилиндрическую оболочку с торцовыми днищами и укрепленными на последних элементами жесткости, расположенные на цилиндрической поверхности оболочки узлы снижения амплитуды продольных нагрузок, соединен25

иг. г

Ю

25

Buff 5

25

18

-15

Фие.З

В - в

Пх

25

f

Фис

Л

П

П

79

27

Фи1.5