ПОНТОН АЛЮМИНИЕВЫЙ ГИБКИЙ (ВАРИАНТЫ) И РЕЗЕРВУАР С ТАКИМ ПОНТОНОМ

Группа полезных моделей может быть использована для хранения нефти и нефтепродуктов в вертикальных резервуарах со стационарной крышей в качестве внутренней плавающей крыши, закрывающей поверхность хранящегося нефтепродукта.
Известен алюминиевый понтон для резервуара по патенту РФ №70237 на полезную модель, включающий герметичный настил, уложенный на несущие балки, опирающиеся на трубчатые поплавки, вертикальные опорные стойки, жестко соединенные с трубчатыми поплавками посредством вертикальных кронштейнов, ориентированных вдоль трубчатых поплавков, и периферийный затвор, при этом трубчатые поплавки на плане понтона имеют сотовое расположение, а каждая опорная стойка соединена с тремя радиально расположенными к ней трубчатыми поплавками. К недостаткам известного понтона следует отнести жесткое соединение опорных стоек с трубчатыми поплавками, исключающее возможность поворота поплавков друг относительно друга. Отсутствие возможности такого поворота при возникновении турбулентных потоков нефтепродукта сопровождается ударами по конструкции понтона, что приводит к постепенному нарушению плотности соединений элементов конструкции понтона между собой и разрушению поплавков. Дополнительно к такому разрушению способствует сотовое расположение поплавков, где стенки диагонально расположенных поплавков выполняют роль преграды для потока нефтепродукта, поступающего/отводимого из резервуара.
Из патентов РФ №№2211791, 2295486 известны резервуары с понтоном, включающим центральные и периферийные поплавки, выполненные из труб с заглушенными торцами, равномерно расположенные по площади понтона. Недостатком таких конструкций является отсутствие возможности поворота основных поплавков друг относительно друга в вертикальной плоскости, а также жесткое (фиксированное) крепление поплавков к балкам настила, способное привести к разрушению понтона при возникновении турбулентных потоков в продукте и/или воздушных пробок, а также нарушение герметичности, прочности и целостности соединений листов настила.
Из патента США №4244487 известен алюминиевый понтон, представляющий собой внутреннюю плавающую крышу, покрывающую поверхность жидкого нефтепродукта для предотвращения его испарения. Понтон блокирует испарение нефти и нефтепродуктов, удерживая насыщенные пары над поверхностью продукта. Обод понтона по периферии герметично прикреплен к обшивке палубы и погружена в нефтепродукт для надежного уплотнения и изоляции удерживаемых паров. Длительный период эксплуатации таких конструкций выявил ряд присущих им недостатков, в том числе: пожароопасность конструкции в виду использования в конструкции диэлектрических материалов для изготовления отдельных элементов конструкции, и вызванного этим возникновения статического электричества материалов; снижение герметичности настила в следствие использования регулируемых опор, проходящих через листы настила; кроме того, излишняя жесткость шарнирного соединения кронштейнов поплавков, приводит к возможным разрушениям поплавка в резервуарах с повышенной турбулентностью.
Пути решения недостатков известных конструкций понтонов привели авторов к созданию заявленных вариантов понтона и резервуара, конструкции которых содержат ряд существенных отличий, при этом технический результат, решаемый их созданием состоит в возможности повышения гибкости, герметичности и пожаробезопасности и, как следствие, в повышении безопасности и эффективности их эксплуатации.
Для достижения поставленного результата предлагается в первом из заявленных вариантов понтона гибкого алюминиевого, включающего палубу с герметичным настилом в виде уложенных с нахлестом листов, расположенный по периметру обода палубы уплотняющий затвор и соединенные с палубой посредством хомутов трубчатые основные поплавки и поплавки обода, содержащие торцевые заглушки с кронштейнами, соединенными с вертикальными опорами, основные поплавки расположить рядно из условия расположения в средних рядах не менее двух поплавков, а узел соединения каждых двух последовательно расположенных в ряду поплавков друг с другом выполнить в виде одноосного шарнира, включающего соединительный центральный болт и размещенную между стенкой одного из кронштейнов и опорой шарнирную шайбу, поверхность уплотняющего затвора выполнить рифленой, а листы настила выбрать шириной не менее двух метров.
Для достижения поставленного результата предлагается во втором из заявленных вариантов понтона гибкого алюминиевого, включающего палубу с герметичным настилом в виде уложенных с нахлестом листов, расположенный по периметру обода палубы уплотняющий затвор и соединенные с палубой посредством хомутов трубчатые основные поплавки и поплавки обода, содержащие торцевые заглушки с кронштейнами, соединенными с вертикальными опорами, основные поплавки расположить рядно из условия расположения в средних рядах не менее двух поплавков, а узел соединения каждых двух последовательно расположенных в ряду поплавков друг с другом выполнить в виде одноосного шарнира, включающего соединительный центральный болт и размещенную между стенкой одного из кронштейнов и опорой шарнирную шайбу, поверхность уплотняющего затвора выполнить рифленой, листы настила выбрать шириной не менее двух метров, а шарнирную шайбу выполнить сборной, в виде двух концентрических колец, с размещенным между ними слоем демпфирующего материала.
Предпочтительные, но необязательные примеры исполнения вариантов понтона предусматривают наличие в узле соединения поплавков обода с ободом Г-образной пластины, края которой соединены с, соответственно, внутренней поверхностью настила и стенкой обода; вертикальные опоры выполнить телескопически регулируемыми где соединительный центральный болт служит дополнительным упором, исключающей вылет телескопической части за листы настила; хомуты содержат седло, соединенное с внутренней поверхностью палубы, и стяжки, вертикальные стенки которой соединяют со стенками седла.
Для достижения поставленного результата предлагается также резервуар с понтоном, содержащий корпус, днище и стационарную крышу, дополнительно включающий систему надпонтонной вентиляции в виде не менее четырех вентиляционных отверстий выполненных в крыше и центрального вентиляционного патрубка, при этом конструкция используемого понтон выполнен в виде по меньшей мере одного из вышеупомянутых вариантов.
Предпочтительные, но необязательные примеры исполнения заявленного резервуара предполагают закрытие отверстий аэродинамическими металлическими колпаками с сетками, кроме того, отверстия по периметру могут быть окружены приваренными герметичным швом к крыше резервуара цилиндрическими обечайками, исключающими затекание воды.
Возможность достижения поставленного результата обусловлена, в частности, наличием шарниров в местах соединения поплавков друг с другом, позволяющих устранить напряжение на торцах поплавков, смягчить удары и обеспечить гибкость конструкции. Последнее позволяет понтону «копировать» форму волн при турбулентных потоках и гасить их; при образовании газовых (воздушных) пробок понтон, обладая гибкостью, способен принять сферическую форму или, «подняв» один край, выпустить газовые потоки через образовавшийся зазор между затвором и вертикальной стенкой резервуара, а после выпуска таких потоков плавно самоустановиться в рабочем положении.
Полезная модель иллюстрируется принципиальной схемой заявленного резервуара с понтоном (фиг.1), видом сверху на любой из заявленных вариантов понтона (фиг.2), схемой крепления основных поплавков к прижимным балкам в соответствии с любым из заявленных вариантов понтона (фиг.3), общим видом поплавка (фиг.4), схемой соединения основных поплавков в соответствии с любым из заявленных вариантов понтона (фиг.5), принципиальными схемами осевого шарнирного соединения поплавков согласно первому и второму из заявленных вариантов (фиг.6 и 7, соответственно), схемой соединения основных поплавков с опорой в соответствии с любым из заявленных вариантов понтона (фиг.8), схемой крепления ободных поплавков и затвора обода в соответствии с любым из заявленных вариантов понтона (фиг.9), схемой крепления основных поплавков к ободу в соответствии с любым из заявленных вариантов понтона (фиг.10) и общей схемой соединения троса заземления с периферийным патрубком (фиг.11).
В нижеследующем подробном описании заявленных решений рассматривается общая конструкция понтона без относительно заявленных вариантов за исключением отмеченных особо.
В общем виде заявленный понтон алюминиевый гибкий представляет собой плавающую трубную конструкцию из алюминиевого сплава с герметичным настилом из листа 1 (покрытие палубы) и ободом 2 по всему периметру, уходящим на глубину под поверхность жидкости. Для обеспечения герметичности, листы 1 соединены внахлест с зажимом между прижимными балками 3 настила с выпуклым и ответно вогнутым профилями, и наружными краями - креплением к элементам обода, с образованием целостной герметичной конструкции. Ширина листов настила 1 выбрана не менее двух метров, что позволяет существенно повысить гибкость настила по сравнению с существующими аналогами (в известных конструкциях ширина листов составляет 1,5 м.), одновременно снизив вес всей конструкции в целом. Понтон включает также основные поплавки 4, соединенные с прижимными балкам 3 настила посредством хомутов и расположенные перпендикулярно балкам настила, и поплавки 5 обода, равномерно закрепленные по периметру обода 2. Конструкция хомута включает седло 6 для соединения с внутренней поверхностью настила и стяжку 7, являющуюся основным его крепежным элементом, края которой соединены с вертикальными полками седла 6. В седле выполнены прорези, позволяющие хомуту с закрепленным в нем поплавком осуществлять продольные перемещения вдоль балок.
В общем виде конструкция основных поплавков и поплавков обода идентична и нижеследующее подробное описание такой конструкции в равной степени применимо как к основным поплавкам, так и к поплавкам обода. В общем виде каждый из поплавков представляет собой трубчатый корпус 8 из листа алюминиевого сплава, края которого соединены сваркой. В торцах корпуса установлены заглушки 9 с соединительными кронштейнами 10, назначение которых будет разъяснено ниже. Заглушки выполнены цельными по всей толщине, которая составляет не менее 5 мм. Подобная толщина позволяет упростить конструкцию соединения заглушки с корпусом и, одновременно, усилить узел соединения кронштейна с заглушкой посредством использования более массивного кронштейна. В свою очередь, все перечисленное в совокупности служит для повышения герметичности и прочностных свойств поплавка, как следствие повышая герметичность и прочность всей конструкции понтона в целом.
Соединительные кронштейны 10 выполняют как функцию соединительных элементов поплавков с ободом понтона (см. фиг.9 и 10), так и функцию соединения поплавков друг с другом в случае основных поплавков. Узел соединения (фиг.5) включает либо крайние болты 11 для соединения кронштейнов с опорой понтона 12, либо центральный (средний) болт 13, одновременно выполняющий функцию элемента соединения кронштейна с опорой понтона 12 и оси шарнира. Последний дополнительно включает шарнирную шайбу 14, располагаемую между опорой 12 и стенкой кронштейна 10. Конструкция второго из заявленных вариантов понтона предполагает использование сборной шарнирной шайбы (фиг.7) двух концентрических колец, с размещенным между ними слоем демпфирующего материала, например, резины, что позволяет повысить регулировочные качества (гибкость) шарнирного соединения при использовании в резервуарах с повышенной турбулентностью (резервуарах смешения)
Наличие указанного шарнира обеспечивает гибкость соединительного узла основных поплавков и, как следствие, всего понтона, способствуя повышению устойчивости понтона при воздействии турбулентности жидкости в резервуаре (при заполнении или откачке, особенно при перемешивании, а так же при прорыве газовых и воздушных пробок) и исключая разрушение или заклинивание понтона. Кроме того, использование шарнирной шайбы не препятствует доступу к головкам крайних болтов 11, повышая ремонтопригодность соединительного узла. Следует отметить, что узел соединения поплавков обода с ободом дополнительно конструктивно содержит Г-образную пластину, края которой прикреплены, соответственно, к внутренней поверхности настила и ободу, а кронштейн поплавка и опора расположены по разные стороны вертикальной стенки пластины и соединены посредством крайних болтов.
Все опоры 12 в зависимости от размеров резервуара могут быть выполнены постоянной либо телескопически регулируемой длины (поз.12.2, фиг.8). В последнем случае центральный болт 13 исключает вылет регулирующей части 12.2 за переделы внешней поверхности настила - опора представляет собой комбинацию фиксированной части 12.1 в виде профиля квадратного или круглого сечения, соединенного с кронштейном поплавка и регулирующей части 12.2, расположенной с возможностью продольного перемещения и фиксации в требуемом положении внутри фиксированной части посредством болтового соединения 12.3. Отсутствие упомянутого вылета регулирующей части также позволяет повысить герметичность конструкции понтона, поскольку исключает необходимость выполнения в поверхности настила специальных окон для прохода такой части и, как следствие, естественным образом исключает возможность испарения нефтепродукта через такие окна и/или уплотняющие и закрывающие его элементы.
Отличительной особенностью узла крепления ободных поплавков к ободу в соответствии с любым из заявленных вариантов понтона является использование Г-образной пластины 15, посредством болтового соединения прикрепленной к ободу 2 понтона (фиг.9). Дополнительно конструкция понтона включает уплотняющий затвор 16 из бутадиен-нитрильного каучука, расположенный по периметру обода 2 в пространстве между стенкой резервуара 17 и понтоном. Существенной особенностью затвора является выполнение его поверхности рифленой (поз.16.1 фиг.9), с образованием своеобразной щетки, обеспечивающей съем слоя нефтепродукта со стенки резервуара при колебательных движениях понтона вниз, что позволяет дополнительно повысить герметичность всей конструкции, исключив попадание нефтепродукта на внешнюю поверхность понтона. Также следует отметить, что для увеличения прочности и герметичности заявленного понтона узел соединения основных поплавков с ободом в соответствии с любым из заявленных вариантов понтона содержит два соединительных кронштейна 18.1 и 18.2 (фиг.10), что исключает прогиб листов настила в случае внешней нагрузки (например, при нахождении на поверхности понтона технического персонала).
Отличительной особенностью заявленного резервуара помимо использования в нем заявленных вариантов понтона, является наличие у него системы надпонтонной вентиляции в виде не менее четырех вентиляционных отверстий 19, выполненных в крыше, и центрального вентиляционного патрубка 20. Подобная система позволяет повысить пожаробезопасность конструкции путем снижения концентрации паров углеводородов в надпонтонном пространстве. В числе отличительных особенностей заявленного резервуара также может быть упомянуто соединение одного из концов заземляющего троса 21, используемого для снятия статического электричества, непосредственно к стенке цилиндрической обечайки 22, что позволяет осуществить визуальный контроль такого соединения. Использование аэродинамических металлических колпаков 23 с сеткой 24, закрепленных на крыше посредством болтового соединения 25, позволяет отказаться от необходимости отдельного заземления собственно колпаков, используя в качестве заземляющего элемента сам резервуар и повышая тем самым пожаробезопасность всей конструкции в целом.
В числе дополнительных конструктивных элементов вариантов понтона могут быть упомянуты дренажные трубки, обеспечивающие отвод нефтепродукта под понтон при его (продукта) попадании на наружную поверхность понтона, противоповоротное тросовое устройство 26 (фиг.1), люк-лаз, вакуум-прерыватель,
Заявленные конструкции просты и технологична в сборке и обслуживании, составные элементы понтонов свободно проходят через стандартный люк-лаз резервуара, что обеспечивает их сборку непосредственно внутри резервуара с использованием стандартных приспособлений и инструмента. Использование вариантов понтона даже без затвора предотвращает испарение нефтепродуктов, запирая слой насыщенных паров, скапливающихся над поверхностью хранимого продукта на 98% всей площади резервуара.