КОНТЕЙНЕР-ЦИСТЕРНА ДЛЯ ХРАНЕНИЯ И ТРАНСПОРТИРОВКИ ЖИДКОСТЕЙ

Полезная модель относится к емкостям для хранения и перевозки жидких сред, в том числе агрессивных, на автомобильном, железнодорожном, речном и морском транспорте.
Известен контейнер-цистерна (GB 2083445, кл. B65D 88/12, 1980), содержащий цилиндрическую емкость, соединенную с рамой посредством седловидных вставок, при этом последние соединены с емкостью с помощью бандажных колец, опертых на приваренные к емкости опорные кольца. Бандажные кольца выполнены из двух секций, скрепленных друг с другом стяжными винтами. Для фиксации положения бандажных колец и с целью предотвращения их смещения в осевом направлении использованы накладные элементы, размещенные по обеим сторонам бандажных колец и приваренные к емкости
Однако узлы креплений рамы к емкости в известной конструкции контейнера-цистерны обладают большими габаритами из-за использования на поверхности емкости большого числа деталей для перехода от рамы к емкости, поэтому снижение общего габарита цистерны осуществляется за счет уменьшения габаритов цилиндрической емкости, что влияет на снижение ее полезного объема. А это ограничивает эксплуатационные возможности всей конструкции.
Известен контейнер-цистерна (RU 148712, кл. B65D 88/12, 2014), включающий котел из композиционного материала и состоящий из цилиндрической обечайки с кольцевыми шпангоутами и торцевыми днищами. К внешней поверхности днищ примыкают опорные соединительные кольца котла из композитного материала, включающие соединенные между собой с помощью боковых нижних и верхних продольных брусьев двух торцовых рам с замыкающими опорными кольцами, образованные верхними и нижними поперечными поясами, вертикальными стойками. По углам стоек закреплены грузозахватные угловые фитинговые упоры, а также верхние и нижние диагональные распорки, соединяющие вертикальные стойки с поперечными поясами. Цилиндрическая обечайка котла, торцевые днища, опорные соединительные кольца котла, а также кольцевые шпангоуты обечайки представляют собой единую цельную конструкцию, которая в целом получена путем филаментной и кольцевой намотки ровинга. Котел соединен с торцевыми рамами посредством сопрягающихся между собой его соединительного опорного кольца и замыкающего опорного кольца торцевой рамы и опирается в зонах кольцевых шпангоутов на промежуточные боковые продольные брусья, дополнительно связывающие между собой торцевые рамы и подкрепленные в зонах опирания котла, вертикальными и наклонными поясами.
К недостаткам данной конструкции можно отнести следующее: наличие вертикальных и наклонных поясов, соединяющих промежуточные и нижние продольные брусья, также соединенные друг с другом, создают избыточное количество пересекающихся сварных швов, что снижает надежность конструкции, усложняет технологичность ее изготовления; наличие сплошного опорного кольца торцевой рамы также снижает технологичность при изготовлении контейнера-цистерны.
Прототипом заявленной полезной модели является контейнер-цистерна (RU 160546, кл. B65D 88/12, 2016), включающий цистерну, корпус которой состоит из цилиндрической обечайки, торцевых днищ, опорной соединительной юбки, кольцевых шпангоутов и представляет собой единую цельную конструкцию, выполненную из композитного материала путем феламентной намотки ровинга. Корпус цистерны закреплен в металлическом силовом каркасе, состоящем из торцевых рам, продольных и поперечных балок, соединенных между собой, образуя замкнутый контур. Корпус цистерны соединен с торцевой рамой посредством сопряжения между собой наружной поверхности его опорной соединительной юбки и внутренней поверхности двух полуколец, одно из которых приварено в нижней части торцевой рамы, а второе к соединительной панели, закрепленной в верхней части торцевой рамы. Соединительная панель выполнена из двух листов, на каждом из которых установлены элементы жесткости в направлении от фитинга к центру. В местах контакта композиционного материала с металлом имеется прокладка
Проблемой известного технического решения является недостаточность жесткости и прочности элементов крепления корпуса цистерны к силовому каркасу.
Решением проблемы полезной модели является разработка новой и простой при изготовлении конструкции контейнера-цистерны с повышенной прочностью и жесткостью силового каркаса.
Техническим результатом является повышение прочности конструкции и технологичности ее изготовления.
Указанная техническая проблема решается за счет того, что контейнер-цистерна для хранения и транспортировки жидкостей включает корпус из композитного материала в виде единой цельной конструкции, закрепленный с помощью полуколец, жестко связанных с опорными кольцами, в силовом каркасе, состоящем из торцевых рам, продольных и поперечных балок, соединенных между собой в замкнутый контур. Согласно полезной модели единая цельная конструкция включает монолитно выполненные обечайку, днища, арматурный отсек, опорные кольца, кольцевые шпангоуты и упоры, расположенные в зонах кольцевых шпангоутов для опоры корпуса цистерны на промежуточные продольные балки силового каркаса. Для увеличения жесткости силового каркаса между вертикальными стойками торцевых рам и нижними продольными балками силового каркаса, а также между нижними балками торцевых рам и нижними продольными балками силового каркаса попарно жестко закреплены металлические косынки, выполненные из листового металла. Между нижними полукольцами и промежуточными продольными балками установлены листовые металлические закладные элементы. На внутренней поверхности опорного кольца закреплена предохранительная лента.
Обечайка и опорные кольца выполнены совместно методом спирально-кольцевой намотки ровинга.
Металлические косынки жестко присоединены к элементам силового каркаса с помощью сварки и снабжены ребрами жесткости.
Закладные элементы для удобства их жесткого присоединения к цистерне и силовому каркасу загнуты в сторону полукольца.
Предохранительная лента выполнена из металлической полосы, согнутой по размеру внутренней окружности опорного кольца для плотного ее сопряжения с обечайкой.
Выполнение корпуса из композитного материала в виде единой цельной конструкции, включающей обечайку, днища, стенки арматурных отсеков, опорные кольца, кольцевые шпангоуты и упоры увеличивает прочность и надежность конструкции и упрощает ее изготовление, что влияет на технологичность производства за счет того, что по сравнению с прототипом предлагаемая конструкция имеет меньшее число отдельно изготовленных деталей.
Выполнение обечайки и опорных колец совместно методом спирально-кольцевой намотки ровинга, повышает прочность корпуса и значительно упрощает технологию, поскольку отсутствует переналадка намоточного оборудования между операциями намотки на обечайку и на опорные кольца.
Наличие металлических косынок жестко прикрепленных методом сварки к продольным балкам силового каркаса и элементам торцевых рам повышает прочность и жесткость силового каркаса, а, следовательно, надежность закрепления в нем цистерны. В свою очередь использование косынок попарно приваренных позволяет снизить нежелательную концентрацию напряжений на элементы конструкции.
Наличие закладных элементов, которые лежат плашмя и упираются в ложе полукольца, усиливают место сопряжения, повышая жесткость всей конструкции. При этом загнутые в сторону полукольца закладные элементы, облегчают и упрощают процесс сварки.
Наличие предохранительной ленты, расположенной с внутренней стороны опорного кольца, увеличивает общую жесткость опорных поверхностей и предотвращает сопрягаемые поверхности элементов конструкции от повреждений.
Полезная модель поясняется чертежом, где изображен общий вид контейнера-цистерны.
Контейнер-цистерна для хранения и транспортировки жидкостей включает корпус 1 из композитного материала в виде единой цельной конструкции, состоящей из обечайки 2, днищ 3, арматурных отсеков 4, опорных колец 5, кольцевых шпангоутов 6 и упоров 7, расположенных в зонах кольцевых шпангоутов 6 для опоры корпуса 1 цистерны на промежуточные продольные балки 8. Корпус 1 цистерны закреплен с помощью верхних полуколец 9 и нижних полуколец 10, жестко связанных с опорными кольцами 5 болтовым соединением (на фиг. не показано). Для более жесткого, прочного соединения и исключения повреждения сопрягаемых поверхностей предохранительную ленту 11 в виде металлической полосы располагают таким образом, что опорное кольцо 5 находится между лентой 11 полукольцами 9 и 10. Лента 11 может быть выполнена составной из отдельных элементов или сплошной. Силовой каркас выполнен стальным и состоит из торцевых рам 12, верхних продольных балок 13, нижних продольных балок 14, промежуточных продольных балок 8 и поперечных балок 15, образуя замкнутый контур. Каждая из торцевых рам 12 включает вертикальные стойки 16, нижние балки 17 и верхние балки 18, которые соединены между собой фитингами 19. Для усиления жесткости силового каркаса между вертикальными стойками 16 торцевых рам 12 и нижними продольными балками 14 силового каркаса, а также между нижними балками 17 торцевых рам 12 и нижними продольными балками 14 силового каркаса попарно жестко закреплены металлические косынки 20, выполненные из листового металла. Металлические косынки также могут быть выполнены и с ребрами жесткости (на фиг. не показано).
Между нижними полукольцами 10 и промежуточными продольными балками 8 установлены листовые металлические закладные элементы 21, упирающиеся в полукольцо 10. Плоский закладной элемент 21 для увеличения жесткости и удобства проведения операции сварки может быть выполнен с загибом (на фиг. не показано) в сторону полукольца 10 для облегчения его сварки к полукольцу 10.
Контейнер-цистерну в целом изготовляют следующим образом.
Методом контактного формования и/или напыления изготавливаются днища 3, имеющие внутренний химически стойкий слой, и отдельно химически стойкий слой в виде полой обечайки 2. На днища 3 приформовывается оснастка под намотку опорных колец 5. Методом контактного формования днища 3 присоединяются к химически стойкому слою, образуя, так называемый, лейнер. На получившийся лейнер производят спирально-кольцевую намотку ровинга. Таким образом, обечайка 2 и опорные кольца 5 выполнены совместно, что обеспечивает высокую прочность и технологичность изготовления корпуса 1. Затем происходит намотка шпангоутов 6, приформовка арматурных отсеков 4 и упоров 7. В предварительно сваренную полностью или частично нижнюю часть силового каркаса помещают корпус 1, предварительно расположив между полукольцами 10 и промежуточными продольными балками 8 закладной элемент 21 и приваривают его и к балке 8 и к полукольцу 10. Верхние детали каркаса могут быть полностью или частично сварены заранее. При этом до начала сварки соединяют крепежными элементами (на фиг. не показано) опорное кольцо 5 с предохранительной лентой 11, расположенной с внутренней стороны кольца 5 и с верхним 9 и нижним 10 полукольцами, расположенными с внешней стороны кольца 5. Приваривают металлические косынки 20 попарно к вертикальным стойкам 16 и продольным балкам 14 и к продольным балкам 14 и нижней балке 17.
Конструкция контейнера-цистерны обладает высокой жесткостью и прочностью, что обеспечивает надежную транспортировку агрессивных жидкостей, а также возможность надежной перегрузки контейнера-цистерны с одного вида транспорта на другой. Простота и технологичность изготовление контейнера-цистерны позволяет производить организацию производства на существующем оборудовании и по известным технологиям.
В настоящее время разработана конструкторско-технологическая документация на предлагаемую конструкцию контейнера-цистерны, которая находится на согласовании в Российском Морском Регистре Судоходства. Ведется подготовка производства для изготовления опытного образца, который должен пройти все необходимые испытания.