Цистерна для транспортировки грузов

 

Изобретение относится к транспортировке грузов в тонкостенных цилиндрических оболочках с элементами жесткости по торцам, преимущественно жидкостей. Цель изобретения - повьппение 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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (19) (11) (51) 4 В 65 D 88/00 13, „13

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4105611/40-13 (22) 12.08.86 (46) 30.01.88. Бюл. Ф 4 (72) В.У.Котельников и В.В.Дерюшев (53) 656.073.235(088.8) (56) Патент США 8 3072225, кл.189-34, 1963. (54) ЦИСТЕРНА ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВКИ

ГРУЗОВ (57) Изобретение относится к транспортировке грузов в тонкостенных цилиндрических оболочках с элементами жесткости по торцам, преимущественно жидкостей. Цель изобретения — повышение несущей способности при воздействии поперечных нагрузок при транспортировке. Новьм 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 иэ 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 раэдвижению полос и повороту рычагов ° После пластического деформирования при интенсивных ударных нагрузках и колебаниях упругие элементы возвращаются в исходное положение путем нагрева. 5 ил.

1370010

Изобретение относится к транспор— тировке грузов, а именно к оболочкам для транспортировки жидкостей, Целью изобретения являетсч 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.! схематически изображена предлагаемая цистерна, фронтальная проекция; на фиг,2 — разрез A-А на фиг.1; на фиг.3 — вид Б на фиг.2; на фиг.4 — разрез  — В на фиг ° 3; на фиг.5 — упругий элемент, общий вид °

Цистерна для транспортировки грузов состоит из цилиндрической сппош— ной оболочки I внутри которой находится транспортируемая жидкость,торцовых днищ 2, торцовых элементов 3 жесткости, например шпангоутов, соединенных с ними узлами 4 снижения амплитуды продольных нагрузок, на кото— рых жестко закреплены упругие элементы 5, установленных снаружи оболочки ! кольцевых мембран 6, составленных иэ набора изогнутых пластин 7, и размещенного между оболочкой и мембранами 6 заполнителя 8. Заполнитель изготовлен в виде лент 9 из пеноматериала на полиуретановой основе, например вяэкоупругого пол мера, 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, рабочая деформируемая часть которых изготовлена иэ материала с эффектом запоминания формы. В середине между втулками 10 выполнен соединительный узел

11 крепления, имеющий прямоугольное сечение и реэьбовые отверстия 12, которые необходимы для жесткой установки 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

11

55 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 ma рнирных к оль це— вых опор 18 и 19 с держателями 20 и

2I. Стержни 16 и 17 скреплены с держателями 14 и 15 и цилиндрическими шарнирами 18 и 19 кольцевыми опорами с помощью раэборных проушин 22, расположенных на концах рычагов и цилиндрических шарниров. По внутренним каналам 23 цилиндрических втулок 10 может пропускаться теплоноситель или могут быть размещены нагревательные узлы 24 цля повышения температуры и возвращения м исходной формы, т.е. с целью обеспечения восстановления формы. Узлы для снижения амплитуды продольных нагрузок 4 выполнены в виде отдельных ребер жесткости, например двутавровых балок 25, которые размещены снаружи оболочки 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 выполнены 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 сейсмического воздействия, усилия от элементов 3 жесткости передаются через узлы 4 снижения амплитуды продольных нагрузок и упругие элементы 5 на кольцевые мембраны 6, отдельные изогнутые пластины 7 которых работают только на растяжение и равномерно распределяют усилия по своей ширине и через высокоэластичный заполнитель 8 передают на оболочку 1, обеспечивая распределение давления на оболочку по окружности, очень близкое к давлению на нее со стороны транспортируемой среды, практически полностью разгружая ее от изгибаю- . щих моментов, возникающих при обычном нагружении оболочки непосредственно от элементов 3 жесткости. Вследствие этого существенно снижается общий изгиб оболочки и амплитуда ее з 13700 поперечных колебаний при транспортировке, что повышает несущую способность оболочки, а следовательно, и цистерны. До определенного уровня

5 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 1Б в основном с помощью заполнителя 8 и работающих на кручение цилиндрических втулок 10, изготовляемых из материала с эффектом запоминания формы, которые обладают высокими демпфиру- 20 ющими свойствами.

При больших значениях нагрузок и массы транспортируемой среды упругие деформации в указанных элементах конструкции могут превысить допустимые 25 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 тнческое скручивание втулок 10 практически при постоянном усилии сопротивления, что не допускает превышения установленных деформаций (и напряжений) в остальных элементах конструк ции, в том числе в оболочке 1. Оболочка I при этом будет перемещаться относительно узла 4 снижения амплитуды продольных нагрузок в поперечном направлении, раздвигая изогнутые плас- 40 тины 7 кольцевых мембран 6, концы которых будут расходиться друг относительно друга, передавая усилия на рычаги и создавая крутящие моменты относительно оси упругих элементов 5, 46 в результате чего и происходит поворот держателей и пластическое скручивание втулок 10. Демпфирование колебаний и амортизация обечайки при ударных воздействиях в этом случае происходит эа 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

4 моментов в стержнях 16 и 17 и втулках

1О упругих элементов 5. Неупругая деформация втулок IO может доходить до

I0-I27, при этом конструкция может быть возвращена в исходное состояние.

Величина неупругой деформации при заданной длине втулок 1О 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 выше температурного интервала начала и конца бездиффуэионного образования аустенита 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 достаи точно большие напряжения (50-70 кг/мм"), что позволяет оболочке принимать исходное положение даже при действии на нее относительно небольших нагрузок (в упругой области работы). Цикл нагружения с пластическим деформированием втулок и последующим восстановлением формы может быть повторен многократно, т.е. оболочка может быть использована для динамического нагружения и амортизации многократно, при этом каждый раэ происходит полное восстановление ее несущей способности. Температурный интервал А„ — А 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 нагружении 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, соединен1370010

7 7

Риг. 1 ные с элементами жесткости, о т л ичающая с я тем, что, с целью повышения несущей способности цис терны при воздействии поперечных нагрузок при транспортировке, она снабжена установленными на цилиндрической поверхности оболочки кольцевыми мембранами, расположенным между оболочкой и кольцевыми мембранами заполнителем и укрепленными на узлах сни- 10 жения амплитуды продольных нагрузок упругими элементами, каждая кольцевая мембрана состоит из изогнутых пластин, а каждый упругий элемент выполнен в виде втулок с жестко ук- 15 репленными держателями и расположенного между ними соединительного элемента, выполненного из материала с эффектом памяти формы, и имеет нагревательный узел, размещенный над последним, при этом на втулках шарнирно установлены кольцевые опоры с держателями, причем держатель одной втулки и держатель кольцевой опоры другой втулки попарно шарнирно соединены с соответствующими концевыми участками рядом расположенных изогнутых пластин, а продольные оси втулок параллельны образующей кольцевой мембраны.

1370010

Вид Е

21

Фиг. S

Фис Ф

Составитель В. Давыдов

Редактор Э. Слиган Техред JI. Îëèéíûê Корректор А. Зимокосов

Заказ 355/17 Тираж 664 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие,г.Ужгород,ул,Проектная>4