Цистерна для транспортировки грузов

"МФ ЕТЕЛЬСТВ Н АВТОРСКОМ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ(54) ЦИСТЕРНА ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВКИГРУЗОВ(57) Изобретение относится к транспортировке грузов в тонкостенных цилиндрических оболочках с элементамижесткости по торцам, преимущественножидкостей. 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 имеютдеформируемые части иэ материала сэффектом памяти формы, При ударномнагрузении оболочки или ее колебанияхвсе элементы работают сначала в упругой области, а затем происходятпластическое скручивание упругих элементов и диссипация энергии, ударови колебаний, т.к. перемещение оболочки приводит к раэдвижению полос и повороту рычаговПосле пластическогодеформирования при интенсивных ударных нагрузках и колебаниях упругиеэлементы возвращаются в исходное положение путем нагрева. 5 ил.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 Л-А на фиг.1; на Фиг.З - вид Б на фиг,2; на Фиг.4 - разрез В - В на Фиг.З; на фиг.5 - упругий элемент, общий вид.Цистерна для транспортировки грузов состоит из цилиндрической сппош - ной оболочки 1, внутри которой находится транспортируемая жидкость,торцовых днищ 2, торцовых элементов 3 жесткости, например шпангоутов, соединенных с ними узлами 4 снижения амплитуды продольных нагрузок, на которых жестко закреплены упругие элементы 5, установленных снаружи оболочки 1 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 полмера, 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 1 О выполнены держатели 14 и 15, направленные под углом друг к другу в плоскости, перпендикулярной продольной оси втулок 10На держателях 14 и 15 установлены стержни 6 и 17, ориентированные вдоль оси 1 О 20 25 30 3 40 45 50 55 втулок 1 О. Стержни 16 и 17 по всейдлине скреплены с концами изогнутыхпластин 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 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 ю 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 оболочкии 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 изгибающих моментов, возникающих при обычном нагружении оболочки непосредственно от элементов 3 жесткости. Вслед. ствие этого существенно снижается общий изгиб оболочки и амплитуда ее3 13700 поперечных колебаний при транспортировке, что повышает несущую способность оболочки, а следовательно, и цистерны. До определенного уровня5 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 15 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 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 тнческое скручивание втулок 10 практически при постоянном усилии сопротивления, что не допускает превышения установленных деформаций (и напряжений) в остальных элементах конструкции, в том числе в оболочке 1. Оболочка 1 при этом будет перемещаться относительно узла 4 снижения амплитуды продольных нагрузок в поперечном направлении, раздвигая изогнутые плас 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 104моментов в стержнях 16 и 17 и втулках 10 упругих элементов 5. Неупругая деформация втулок 1 О может доходить до 10-27, 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 1 О 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 достав 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 изобретенияЦистерна 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, соединен 1370010ные с элементами жесткости, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с цельюповышения несущей способности цистерны при воздействии поперечных нагрузок при транспортировке, она снабжена установленными на цилиндрической поверхности оболочки кольцевымимембранами, расположенным между оболочкой и кольцевыми мембранами заполнителем и укрепленными на узлах снижения амплитуды продольных нагрузокупругими элементами, каждая кольцевая мембрана состоит из изогнутыхпластин, а каждый упругий элементвыполнен в виде втулок с жестко ук репленными держателями и расположенного между ними соединительного элемента, выполненного из материала сэффектом памяти формы, и имеет нагревательный узел, размещенный над последним, при этом на втулках шарнирноустановлены кольцевые опоры с держателями, причем держатель одной втулки и держатель кольцевой опоры другой втулки попарно шарнирно соединены с соответствующими концевыми участками рядом расположенных изогнутыхпластин, а продольные оси втулок параллельны образующей кольцевой мембраны.1370010 оста тель В,ДавыдЛ. Олийнык ректор А,Зимокосов Редакто ехр каз 355/17В роизводственно-полиграфическое предприятие,г.ужгород,ул,Проектная ТиражНИИПИ Государпо делам и113035, Москва твенногообретенийЖ, Р Подписи итета ССС открытий кая наб.,