ЦИСТЕРНА ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВКИ НЕФТЕПРОДУКТОВ
OIL PRODUCT TANK

Изобретение относится к емкостям для хранения и транспортирования жидкостей и может быть использовано на железнодорожном, автомобильном и водном транспорте.
При существовании большого многообразия цистерн для транспортировки нефтепродуктов возникла потребность в создании цистерны, позволяющей при увеличенном объеме заполняемого пространства обеспечить улучшенную схему распределения нагрузок, а также упрощение механизма крепления цистерны к шасси.
Известна контейнер-цистерна для хранения и транспортировки жидкостей (RU №2096295, дата публикации 1997.11.20, B65D 88/12), которая содержит цилиндрическую емкость, у которой со стороны каждого днища выполнен кольцевой паз для крепления в нем опорного кольца, каждое из которых имеет выполненный по наружной его поверхности паз с коническими поверхностями. В каждом бандажном кольце по его внутренней поверхности выполнен кольцевой выступ с цилиндрическим центральным и коническими боковыми участками. Бандажные кольца установлены в кольцевом пазу опорного кольца. При этом цилиндрическая часть емкости и опорные кольца могут быть выполнены из одного и того же композиционного материала и полимерного связующего.
Недостатком конструкции является высокий центр тяжести, создающий плохую схему распределения нагрузок при транспортировке, рамная конструкция для получения необходимой жесткости, сложность в изготовлении.
Известна контейнер-цистерна (RU №2021958, дата публикации 1994.05.30, B65D 88/12), которая содержит емкость, выполненную в виде цилиндрического котла с днищами (одно из днищ соединено с первой торцовой рамой посредством одной торцовой седловой опорной конструкции, другое днище соединено с второй торцовой рамой посредством другой седловой опорной конструкции, причем одно из днищ выступает на вторую торцовую раму, другая седловая опора включает в себя три сваренных друг с другом и частично свинченных друг с другом кольца, внутреннее из которых приварено к цилиндрической части котла).
Недостатком известной конструкции является сложность ее крепления к шасси транспортного средства, высокий центр тяжести создает плохую схему распределения нагрузок при транспортировке, рамная конструкция для получения необходимой жесткости, сложность в изготовлении.
Задачей изобретения является обеспечение понижения центра тяжести цистерны при больших объемах, повышение жесткости конструкции.
Техническим результатом изобретения является создание жесткой безрамной конструкции с повышенной надежностью транспортировки, заполненной нефтепродуктами цистерны, исключающей ее опрокидывание.
Поставленная задача и указанный технический результат достигается тем, что в цистерне для транспортировки и хранения нефтепродуктов, содержащей цилиндрическую емкость с днищами, согласно изобретению емкость усечена вогнутой плоскостью усечения, образованной частью поверхности цилиндра с радиусом, в 1,1÷3,6 раза превышающим радиус цилиндрической емкости, причем ось вогнутой плоскости усечения параллельна продольной оси емкости, по периметру усечения цилиндрической емкости, к ее кромкам, дополнительно жестко прикреплен усиливающий элемент, выполненный из листового материала и повторяющий форму линии плоскости сечения, при этом внутри емкости дополнительно установлено не менее одного ребра жесткости, а снизу не менее двух усиливающих стоек, установленных перпендикулярно оси емкости и жестко прикрепленных основанием к усиливающему элементу. Причем расстояние между продольной осью емкости и осью плоскости усечения в 1,1÷3,6 раза больше диаметра емкости, а внутреннее ребро жесткости повторяет форму днища. Усиливающая стойка выполнена в виде профиля прямоугольного сечения и/или профиля трапециевидного сечения с основанием, повторяющим форму усиливающего элемента.
Выбор количественных признаков, выраженных в виде интервала значений, а именно выполнение усеченной вогнутой плоскости с радиусом, в 1,1÷3,6 раза превышающим радиус цилиндрической емкости, и расстояние между продольной осью и осью плоскости усечения в 1,1÷3,6 раза больше диаметра емкости, обусловлен экспериментальными опытно-лабораторными исследованиями. Было выявлено, что при уменьшении радиуса вогнутой плоскости усечения меньшим чем в 1,1 раз радиуса цилиндрической емкости и расстояния между продольной осью емкости и осью плоскости усечения меньше чем 1,1 раза смещает вертикально вверх центр тяжести заполненной нефтепродуктами цистерны, приближая или совпадая с центром тяжести цилиндрической цистерны. Такое смещение центра тяжести приводит к ухудшению схемы распределения нагрузок при транспортировке заполненной цистерны, что может привести к аварийным ситуациям, например, при движении поезда на поворотах. Увеличение радиуса плоскости усечения, более чем в 3,6 раза превышающего радиус емкости, а также увеличение расстояния между продольной осью емкости и осью плоскости усечения более чем в 3,6 раза радиуса емкости влечет за собой уменьшение площади взаимодействия усиливающих стоек с усиливающим элементом цистерны, что приводит к уменьшению жесткости всей конструкции, а следовательно, и ее надежности при транспортировке.
Введение не менее одного ребра жесткости, повторяющих форму днищ, усиливающего элемента, выполненного из листового материала и повторяющего форму линии плоскости сечения, жестко прикрепленного по периметру усечения цилиндрической емкости к кромкам усеченной емкости, позволяет не только защитить от деформации сварочные швы, но и создать необходимую жесткость конструкции, что, в свою очередь, позволяет использовать безрамную конструкцию и, как следствие, упростить крепление цистерны к шасси автомобиля или ж/д платформы.
При этом выполнение усиливающих стоек в виде профиля прямоугольного сечения и/или в виде профиля трапециевидного сечения с основанием, повторяющим форму усиливающего элемента, позволяет расширить спектр применяемых шасси транспортных средств, имеющих специфическое крепление, при сохранении необходимой жесткости конструкции.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 - общая схема цистерны; на фиг.2 - пространственный разрез.
Цистерна для транспортировки нефтепродуктов содержит усеченную емкость 1 с днищами 2, с вогнутой плоскостью усечения, образованной частью поверхности цилиндра, при этом к образованным сечением кромкам усеченной емкости по периметру жестко прикреплен усиливающий элемент 3, к которому снизу прикреплены усиливающие стойки 4, а сама емкость 1 содержит ребра жесткости 5, повторяющие форму днищ 2.
Цистерна для транспортировки и хранения нефтепродуктов монтируется посредством усиливающих стоек 4, выполненных в виде профиля прямоугольного сечения и/или в виде профиля трапециевидного сечения на шасси транспортного средства. Смонтированную емкость заполняют нефтепродуктами, при этом центр тяжести заполненной цистерны расположен ниже, чем центр тяжести заполненной цистерны, выполненной по классической схеме в виде цилиндра, что, в свою очередь, улучшает распределение нагрузок при транспортировке нефтепродуктов, особенно в моменты, когда возникают колебания жидкой среды в процессе транспортировки. При этом наличие ребер жесткости 5, повторяющих форму днищ 2, и усиливающего элемента 3 придает необходимую жесткость конструкции транспортируемой и заполненной цистерны, что позволяет также избежать использования рамных конструкций и, как следствие, упрощает процесс производства и монтажа таких цистерн.
В настоящее время изготовлено несколько опытных образцов, которые проходят стендовые испытания.