БОЛЬШЕГРУЗНАЯ ВЗРЫВОБЕЗОПАСНАЯ АВТОЦИСТЕРНА, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ДЛЯ ЛЕГКОВОСПЛАМЕНЯЮЩИХСЯ, ВЗРЫВООПАСНЫХ ЖИДКОСТЕЙ
HIGH-CAPACITY EXPLOSION-PROOF TANK TRUCK, ESSENTIALLY FOR INFLAMMABLE, EXPLOSIVE LIQUIDS

3
Изобретение относится к средствам перевозки жидкостей, например топлива по автомобильным дорогам, и может быть использовано для кратковременного хранения и заправки техники фильтрованным нефтепродуктом плотностью 0,7-0,86 г/см с одновременным измерением выданного объема, а также для перевозки легковоспламеняющихся, токсичных и едких жидкостей.
Наиболее близким техническим решением по технической сущности и достигаемому результату является автоцистерна АЦ-8,5-255Б, установленная на шасси автомобиля КрА3-255Б, имеет три сварных полупояса двутаврового сечения (патент РФ №2602591 - прототип). В каждый полупояс заделано по два опорных бруса, которыми цистерну ставят на верхние полки лонжеронов рамы. Переднюю опору устанавливают на специальные брусья, закрепленные на левом и правом лонжеронах рамы двумя стремянками каждый. В брусья вварено по два болта. Опорные брусья цистерны крепятся к болтам брусьев рамы через цилиндрические пружины. Среднюю и заднюю опоры цистерны устанавливают на лонжероны рамы через прорезиненные прокладки и закрепляют стремянками и стяжными болтами, которые притягивают цистерну к лонжеронам рамы автомобиля через стальные планки.
Недостатком прототипа является отсутствие системы взрывобезопасности на цистерне.
Технически достижимый результат - повышение взрывобезопасности автоцистерны при перевозках легковоспламеняющихся, взрывоопасных жидкостей.
Это достигается тем, что в большегрузной взрывобезопасной автоцистерне, преимущественно для легковоспламеняющихся, взрывоопасных жидкостей, включающей автошасси с рамой, цистерну со сливоналивными рукавами, средства крепления и ложементы, опорное основание в виде вышеуказанных ложементов, выполненных по контуру с радиусом, равным боковому радиусу сечения примыкающей к ним цистерны, продленных на величину этого радиуса и объединенных в зоне перехода от нижней к боковой цилиндрической поверхности цистерны силовыми элементами, при этом цистерна закреплена на опорном основании, а опорное основание закреплено на раме автошасси, она дополнительно снабжена взрывозащитным устройством, выполненным в виде взрывозащитного клапана, содержащего корпус клапана, теплоизолирующий и разрывной элементы, футерованный грузовой затвор, подвижно соединенный с корпусом клапана, при этом корпус клапана выполнен в виде нижней цилиндрической, средней конической и верхней цилиндрической частей, причем в нижней цилиндрической части размещен футерованный грузовой затвор, перекрывающий отверстие в корпусе защищаемого объекта, а в верхней цилиндрической части корпуса клапана размещен теплоизоляционный элемент и герметизирующая мембрана, прижимаемая к корпусу клапана посредством крышки, шарнирно соединенной с рычагом, взаимодействующим с отбойником, а узел крепления разрывного элемента крепится своей верхней частью на рычаге, а нижней - к верхней цилиндрической части корпуса клапана, при этом узел крепления разрывного элемента состоит из проволоки, стопорного болта, вилки, рычага крышки клапана, гайки, двух барабанов, расположенных соответственно в вилке рычага крышки клапана, и в вилке верхней цилиндрической части корпуса клапана, а подвижное соединение футерованного грузового затвора с основанием корпуса клапана выполнено в виде трех вертикально установленных стержней в отверстиях, выполненных в периферийной части корпуса футерованного грузового затвора, при этом нижней частью стержни закреплены в основании корпуса клапана, а в верхней части имеют демпфирующее устройство, закрепленное на горизонтальных перемычках стержней и обращенное в сторону грузового затвора, при этом каждое из трех демпфирующих устройств закреплено на горизонтальной перемычке, жестко соединенной со стержнем и выполненной в виде круглого диска, на котором закреплено посредством винтов основание демпфирующего устройства, выполненного из жесткого вибродемпфирующего материала типа «Агат», которое соединено со втулкой из эластомера, имеющей центральное отверстие, через которое проходит стержень, а втулка имеет по крайней мере три отверстия, соосных со стержнем, в которых расположены упругие элементы, цилиндрические винтовые пружины, верхний торец которых посредством крепежных элементов соединен с основанием демпфирующего устройства, а нижний - находится в свободном состоянии и выступает за нижнюю плоскость втулки на расстояние, определяемое усилием, развиваемым ударной взрывной волной, а к торцевой поверхности втулки, со стороны свободного торца упругих элементов, расположенных в ее отверстиях, соосных со стержнем, жестко прикреплен предохранительный элемент, выполненный в виде конической поверхности, причем нижнее основание конуса опирается на втулку, а вершина выполнена с отверстием, в которое входит стержень.
На фиг. 1 изображен общий вид большегрузной автоцистерны, на фиг. 2 - общий вид взрывозащитного устройства, на фиг. 3 - узел крепления разрывного элемента, на фиг. 4 - схема демпфирующего устройства с предохранительным элементом 37.
Большегрузная взрывобезопасная автоцистерна, преимущественно для легковоспламеняющихся, взрывоопасных жидкостей состоит из шасси 1 (фиг. 1), цистерны 2 «чемоданного» поперечного сечения с закругленными углами по радиусу, которая расположена на мощном опорном основании 3. Опорное основание 3 выполнено со встроенными силовыми элементами в виде труб, расположенных с обеих сторон цистерны и проходящих через ложементы с прокладками опорного основания 3, создавая с ними единое целое в зоне перехода от нижней к боковой цилиндрической поверхности цистерны 2. При этом силовые элементы по жесткости соразмерны жесткости ложемента и расположены в зоне наибольшей нагрузки на заднюю тележку автошасси. Силовые элементы используются в качестве пеналов для хранения сливо-наливных рукавов цистерны и снабжены уплотнительными крышками. Цистерна 2 к опорному основанию 3 крепится поясами 10. В свою очередь опорное основание 3 крепится на раме автошасси 1 через подрамники с помощью стремянок и болтов.
Цистерна оборудована расширительной горловиной 7 с люком-лазом 5 (фиг. 1), трубой заливной 6 и дренажной трубкой (на чертеже не показано) для отвода паровоздушной смеси при наполнении цистерны. Донный клапан (на чертеже не показан) установлен в сливном отверстии цистерны и может работать в автоматическом и ручном режимах. На боковой поверхности цистерны расположен стрелочный указатель 4 уровня наполнения, который совмещен с запорным устройством (на чертеже не показан) цистерны. Площадка 8 обслуживания расширительной горловины 7 выполнена просечной для безопасности и снабжена лестницей с возможностью перемещения из нерабочего положения в рабочее. В пространстве между задним днищем цистерны 2 и лестницей закреплены два порошковых огнетушителя для экстренных ситуаций. Автоцистерна снабжена самовсасывающим насосом 9 гидросистемы, имеющим привод от двигателя автомобиля посредством гидропередачи, и измерительным устройством топливораздачи.
Большегрузная взрывобезопасная автоцистерна, преимущественно для легковоспламеняющихся, взрывоопасных жидкостей работает следующим образом.
Перед началом эксплуатации автоцистерны необходимо произвести обработку внутренней поверхности цистерны 2 через люк-лаз 5 расширительной горловины 7, воспользовавшись лестницей и площадкой 8 обслуживания. С помощью оборудования автоцистерны выполняются следующие операции: наполнение цистерны 2 собственным насосом 9; выдача (слив) топлива собственным насосом; слив топлива самотеком через донный клапан; заправка техники топливом с одновременным измерением выданного объема измерительным устройством; перекачка топлива из одной емкости в другую, минуя цистерну.
2
3
2
3
Автоцистерна АЦ-20 имеет площадь сечения 3,6 м на объеме 20 м при длине 5850 мм. Для сравнения цистерна ОАО «Нефаз» с площадью сечения 2,75 м на объеме 20 м имеет длину 7270 мм, что приводит к перегрузке задней тележки автошасси и к увеличению материалоемкости. Оригинальное крепление опорного основания к раме автошасси, а цистерны к опорному основанию при минимально низком расположении центра масс делает предлагаемую полезную модель устойчивой и маневренной. Автоцистерна большегрузная прошла все испытания и сертифицирована в Ростехрегулировании РФ как транспортная мера полной вместительности.
Для повышения безопасности перевозок она снабжена взрывозащитным устройством (фиг. 2 и 3), которое размещается в расширительной горловине 7 с люком-лазом 5, которая в свою очередь является корпусом защищаемого объекта - автоцистерны.
Взрывозащитное устройство выполнено в виде взрывозащитного клапана, устанавливаемого на корпус 29 защищаемого объекта посредством крепежных элементов 30, и содержит футерованный грузовой затвор 12, подвижно соединенный с основанием 11 корпуса 13 клапана (фиг. 2, 3).
Подвижное соединение футерованного грузового затвора 12 с основанием 11 корпуса клапана выполнено в виде трех вертикально установленных стержней 20 в отверстиях, выполненных в периферийной части корпуса футерованного грузового затвора 12. При этом нижней частью стержни 20 закреплены в основании 11 корпуса клапана, а в верхней части имеют демпфирующее устройство 21, закрепленное на горизонтальных перемычках 22 стержней 20 и обращенное в сторону грузового затвора 12.
Каждое из трех демпфирующих устройств 21 (фиг. 4) закреплено на горизонтальной перемычке 22, жестко соединенной со стержнем 20 и выполненной в виде круглого диска, на котором закреплено посредством винтов 32 основание 31 демпфирующего устройства, выполненного из жесткого вибродемпфирующего материала типа «Агат», которое соединено со втулкой 33 из эластомера, имеющей центральное отверстие, через которое проходит стержень 20. Втулка имеет по крайней мере три отверстия 34, соосных со стержнем 20, в которых расположены упругие элементы 35, например цилиндрические винтовые пружины, верхний торец которых посредством крепежных элементов 36 соединен с основанием 31 демпфирующего устройства, а нижний - находится в свободном (не поджатом) состоянии и выступает за нижнюю плоскость втулки 33 на расстояние, определяемое усилием, развиваемым ударной взрывной волной.
Возможен вариант (фиг. 4), когда к торцевой поверхности втулки 33, со стороны свободного (не поджатого) торца упругих элементов 35, расположенных в ее отверстиях 34, соосных со стержнем 20, жестко прикреплен предохранительный элемент 37, выполненный в виде конической поверхности, причем нижнее основание конуса опирается на втулку 33, а вершина выполнена с отверстием, в которое входит стержень 20.
Предохранительный элемент 37 предназначен для демпфирования ударной волны в начальной стадии взрыва.
Корпус клапана 13 выполнен в виде нижней цилиндрической, средней конической и верхней цилиндрической частей, причем в нижней цилиндрической части размещен футерованный грузовой затвор 12, перекрывающий отверстие диаметром Dy в корпусе 11 защищаемого объекта. В верхней цилиндрической части корпуса 13 клапана размещен теплоизоляционный элемент 14 и герметизирующая мембрана 15, прижимаемая к корпусу клапана посредством крышки 16, шарнирно соединенной с рычагом 18, взаимодействующим с отбойником 17. Узел 19 крепления разрывного элемента (фиг. 3), выполненного в виде проволоки 28, крепится своей верхней частью на рычаге 18, а нижней - к верхней цилиндрической части корпуса 13 клапана. Узел крепления разрывного элемента состоит из проволоки 28, стопорного болта 23, вилки 24, рычага 25 крышки клапана, гайки 26 и двух барабанов 27, расположенных соответственно в вилке 24 рычага 25 крышки клапана и в вилке верхней цилиндрической части корпуса 13 клапана. Концы проволоки 28 вставляются в отверстия барабанов 27 и затем наматываются на них при их вращении обычным гаечным ключом. После достаточного натяжения проволоки барабаны 27 фиксируются стопорными болтами 23. Откидная крышка 16 через рычаг 18 удерживается в закрытом положении узлом 19 разрывного элемента. Для полной герметизации клапана используется мембрана 15 из алюминиевой фольги или из полимерного материала. Затвор 12 не обеспечивает герметичного перекрытия сбросного отверстия защищаемого объекта, он свободно лежит на нем, а стержни 20 служат для центровки затвора 12, т.е. для предотвращения его больших смещений относительно сбросного отверстия.
Взрывозащитный клапан работает следующим образом.
При срабатывании клапана крышка 16 отбрасывается до упора в отбойники 17, засыпка 14 потоком газа выбрасывается из полости клапана, а затвор 12 приподнимается вверх, насколько позволяет длина удерживающих его стержней 20, при этом частичное поглощение взрывной энергии приходится на демпфирующие устройства 21, закрепленные на горизонтальных перемычках 22. При этом сначала сжимаются упругие элементы 35, например цилиндрические винтовые пружины, нижние торцы которых находятся в свободном (не поджатом) состоянии, а затем энергию взрыва гасят втулки 33 из эластомера, например литьевого полиуретана совместно с упругими элементами 35, при этом имеет место помимо демпфирования в материале втулок 33, еще и сухое трение упругих элементов 35 о боковые поверхности отверстий 34, расположенных во втулках 33 из эластомера.
Возможен вариант взрывозащитного клапана с системой оповещения начальной фазы возникновения чрезвычайной ситуации (ЧС) (на чертеже не показано).
На внутренней поверхности предохранительного элемента 37, предназначенного для демпфирования ударной волны в начальной стадии взрыва и выполненного в виде конической поверхности с отверстием в вершине, в которое входит стержень 20, закреплен тензометрический датчик измерения деформации, сигнал с которого по линии связи поступает на тензоусилитель, а с него по линии связи в блок системы оповещения об аварийном режиме работы взрывозащитного клапана, которая позволяет принять соответствующие меры для предотвращения начальной фазы возникновения чрезвычайной ситуации.