Судно з танками для перевезення рідин, оснащеними компенсаторами деформацій

1. Судно з одним або більшою кількістю танків для перевезення рідин, встановлених у вертикальному положенні в корпусі судна, причому згадані танки для перевезення мають осьовий напрямок і обводовий напрямок, а кожний танк для перевезення містить: днище танка, обводову стінку танка, дах танка, при цьому днище танка спирається на нижню палубу корпусу судна або утворює її частину, яке відрізняється тим, що обводова стінка танка підвішена за свій нижній і верхній кінці за допомогою деформованих компенсаторів деформацій між нижньою палубою і верхньою палубою корпусу судна, причому ці компенсатори деформацій виконані з можливістю компенсації деформацій між корпусом судна і обводовою стінкою танка щонайменше у вищезазначеному осьовому напрямку, а щонайменше нижній компенсатор деформацій проходить в обводовому напрямку, по суті, по всій окружності обводової стінки танка, і щонайменше нижній компенсатор деформацій утворює частину стінки танка і укладений в положенні переходу між обводовою стінкою танка і днищем танка, утворюючи безперервне ущільнююче з'єднання між ними. 2. Судно за п. 1, яке відрізняється тим, що після підвішування між компенсаторами деформацій стінка танка осідає вниз у вищезазначеному осьовому напрямку під дією сили ваги, деформуючи в цей момент компенсатори деформацій, і при цьо 2 (19) 1 3 пружної деформації вони компенсують деформації між корпусом судна і обводовою стінкою танка. 7. Судно за п. 1, яке відрізняється тим, що верхній компенсатор деформацій проходить, по суті, по всій окружності обводової стінки танка. 8. Судно за п. 7, яке відрізняється тим, що дах танка підтримується на верхній палубі корпусу судна або утворює її частину, при цьому верхній компенсатор деформацій утворює частину стінки танка, укладений в положенні переходу між обводовою стінкою танка і дахом танка, утворюючи безперервне ущільнююче з'єднання між ними. 9. Судно за п. 1, яке відрізняється тим, що щонайменше один з компенсаторів деформацій проходить частково в осьовому напрямку і частково в радіальному напрямку. 10. Судно за п. 1, яке відрізняється тим, що пружинна жорсткість щонайменше одного з компенсаторів деформацій у вищезазначеному осьовому напрямку менше 20 ньютонів на міліметр стиснення на міліметр довжини кола, або дорівнює цій величині. 11. Судно за п. 1, яке відрізняється тим, що нижченаведене відношення застосовне до товщини стінки, яку має обводова стінка танка: товщина стінки в міліметрах ≤ X , і при цьому для X застосовний наступний вираз: X = максимум з: K ⋅ h ⋅ D і Z, 3 (σtoe ) 4 де K ≥ 0,15, Z ≥ 10, σ toe - допустиме напруження при розтягненні в обводовій стінці танка в Н/мм2, h - висота танка в міліметрах, а D - діаметр обводової стінки танка в міліметрах. 12. Судно за п. 1, яке відрізняється тим, що днище танка спирається на нижню палубу і має максимальний кут нахилу 5° відносно нижньої палуби. 13. Судно за п. 1, яке відрізняється тим, що дах танка спирається на обводову стінку танка, при цьому верхній компенсатор деформацій проходить між верхнім кінцем обводової стінки танка і корпусом судна. Винахід належить до судна з одним або більше танком для перевезення рідин, які встановлені в корпусі судна для перевезення рідких речовин. У цей час перевезення рідких речовин, таких, як хімічні речовини, нафта і продукти сільського господарства, здійснюють, в основному, в танкерах, які оснащені прямокутними вантажними танками, виконаними за одне ціле з судном, тобто в так званих танкерах для перевезення дрібних партій різних вантажів. Вантажні танки є частиною конструкції судна, при цьому стінки танків утворені корпусом судна, встановленими в ньому профільованими поперечними перегородками і подовжніми перегородками, а також палубою судна. 88365 4 14. Судно за п. 1, яке відрізняється тим, що щонайменше один з компенсаторів деформацій є жорстким в обводовому напрямку танка для перевезення. 15. Судно п. 1, яке відрізняється тим, що щонайменше один з компенсаторів деформацій виконаний з можливістю щонайменше часткової підтримки обводової стінки танка в осьовому напрямку танка для перевезення. 16. Судно п. 1, яке відрізняється тим, що передбачені опірні засоби для підтримки обводової стінки танка щонайменше в осьовому напрямі. 17. Судно за п. 16, яке відрізняється тим, що опорні засоби містять окремі деформовані опорні елементи, які проходять між корпусом судна і обводовою стінкою танка. 18. Судно за п. 1, яке відрізняється тим, що щонайменше один з компенсаторів деформацій виконаний у вигляді профілю, який має, по суті, квадрантний поперечний переріз. 19. Судно за п. 1, яке відрізняється тим, що щонайменше один з компенсаторів деформацій виконаний у вигляді сильфонного деформованого профілю. 20. Судно за п. 1, яке відрізняється тим, що щонайменше один з компенсаторів деформацій містить нержавіючу сталь. 21. Судно за п. 1, яке відрізняється тим, що обводова стінка танка з'єднана з судном за допомогою юбочної конструкції на верхній і/або нижній стороні. 22. Судно за п. 1, яке відрізняється тим, що танк для перевезення виконаний з можливістю зберігання всередині нього рідкого середовища під надмірним тиском менше ніж, по суті, 1 бар над рівнем рідини. 23. Судно за п. 1, яке відрізняється тим, що щонайменше один з компенсаторів деформацій виконаний з множиною стінок. 24. Судно за п. 1, яке відрізняється тим, що обводова стінка танка є, по суті, циліндричною. 25. Судно за п. 1, яке відрізняється тим, що обводова стінка танка містить один або більше компенсаторів деформацій між своїми нижнім і верхнім кінцями. Недоліком тут є тріщини, які можуть виникати в стінках танків за рахунок деформацій судна в штормових умовах і через різницю температур. Вищезазначені деформації викликають високі концентрації механічних напружень в танках, зокрема, в кутових точках, що може привести до утворення тріщин. Якщо це відбувається, то між двома сусідніми танками може утворитися отвір, результатом появи якого може стати небажане змішування продуктів, що зберігаються. У сучасних технічних вимогах на багато які вироби вже обумовлено, що сусідні танки не повинні бути наповнені різними продуктами, і це передбачено для того, щоб запобігти ризику перехресного забруднення і уникнути небезпечної ситуації. У зв'язку з тим, що в танках 5 можна перевозити різні продукти, доводиться ретельно очищати танки після доставки, щоб гарантувати, що продукт, який перевозиться, згодом не буде забруднений. Але очищення танків є справою важкою. Зокрема, тому, що стінкам додана частково профільована конструкція, щоб зробити їх досить жорсткими, і тому, що вони мають кутові точки. Це означає, що для очищення танків необхідна відносно велика кількість промивальної води, а це дорого і небажано з точки зору захисту навколишнього середовища, тому що промивальну воду іноді доводиться утилізувати як відходи хімічних речовин. Крім того, незначна міра забруднення, що зберігається в танку, не завжди може бути виявлена шляхом профілактичної перевірки, в результаті чого може бути заподіяний збиток продуктам, які перевозяться потім. У зв'язку з тим, що танки важко ізолювати один від одного, в продуктах, що зберігаються, можуть виникати підвищені різниці температур. Щоб підтримувати необхідну температуру в танку, доводиться також здійснювати нагрівання до більш високої температури. Більш високі температури можуть спричиняти погіршення якості продукту. Недавно в даній галузі техніки проведений пошук альтернатив, результатом якого стала одна ідея, яка полягає в розміщенні декількох циліндричних танків для зберігання в корпусі судна, див., наприклад, US-6167827 або DE-U-93.09.433. Судно згідно з обмежувальною частиною незалежного пункту 1 формули винаходу, відоме з NL-C-1011836. У цій публікації описане судно з циліндричним танком для перевезення, розміщеним в корпусі судна. У цьому випадку днище танка спирається на корпус судна і сполучене з циліндричною обводовою стінкою танка. Між нижньою стороною обводової стінки танка і корпусом судна передбачені пружинні засоби. Ці пружинні засоби служать для обмеження переміщення обводової стінки танка вгору і вниз. Це означає, що вантаж в танку для перевезення спирається через днище танка безпосередньо на корпус судна, а обводова стінка танка може здійснювати невелике переміщення відносно корпусу судна в межах, які визначаються пружинними засобами. Недоліком тут є те, що доводиться додавати обводовій стінці танка відносно товстостінну конструкцію. Крім того, недолік полягає в тому, що необхідний відносно важкий дах танка. В результаті цього, загальна вага танка для перевезення виявляється відносно великою. Можливості збільшення танків обмежені, а пружинні засоби крихкі і вимагають догляду. Палубні трапи для танка доводиться робити гнучкими. Метою даного винаходу є створення судна з одним або більше танком для перевезення рідин, розміщеним в корпусі судна, із забезпеченням щонайменше часткового усунення вищезазначених недоліків, або створення корисної альтернативи. Зокрема, мета даного винаходу полягає в забезпеченні значної економії матеріалу танків для перевезення рідин, які доводиться розміщувати на судні, при цьому танки для перевезення повинні бути міцними і нечутливими до переміщень, що здійснюються важким судном, і деформацій, яких 88365 6 воно зазнає. Більш конкретно, метою є створення як можна більших танків і забезпечення простої конструкції, яка вимагає незначного технічного обслуговування або взагалі не вимагає його. Вказана мета досягається відповідно до даного винаходу судном з одним або більшою кількістю танків для перевезення рідин, згідно з незалежним пунктом 1 формули винаходу і встановленим в корпусі судна. Кожний танк для перевезення містить дах танка і днище танка, які спираються на нижню палубу корпусу судна або виконані за одне ціле з нею. Обводова стінка танка, що проходить між згаданими двома частинами, має, зокрема, по суті, циліндричну конструкцію, але може мати і будь-яку іншу форму, наприклад, овальну, квадратну, багаточасткову з перегородками або багатокутну. Обводова стінка танка з'єднана своїм нижнім кінцем з першим компенсатором деформацій, який, в свою чергу, з'єднаний безпосередньо або непрямо з нижньою палубою корпусу судна. Крім того, обводова стінка танка з'єднана своїм верхнім кінцем з другим компенсатором деформацій, який, в свою чергу, з'єднаний безпосередньо або непрямо з верхньою палубою корпусу судна. Таким чином, обводова стінка танка підвішена за допомогою свого верхнього і нижнього кінців на верхньому і нижньому компенсаторах деформацій між верхньою і нижньою палубами корпусу судна. Компенсатори деформацій виконані деформованими таким чином, що деформації, наприклад, в результаті деформацій корпусу судна, можна компенсувати відповідною деформацією компенсаторів, не викликаючи при цьому деформацію обводової стінки танка або прикладення до неї надмірного навантаження в процесі експлуатації. Нижній компенсатор деформацій проходить в обводовому напрямку по всій окружності обводової стінки танка, утворює частину стінки танка і утворює безперервне ущільнення між обводовою стінкою танка і днищем танка. Згідно з винаходом, одна з основних функцій компенсаторів деформацій полягає в зменшенні осьових механічних напружень в обводовій стінці танка. Зменшення осьових механічних напружень в обводовій стінці танка знижує імовірність м'яття обводової стінки танка. Осьову жорсткість компенсаторів деформацій можна вибрати таким чином, що потреба у внесенні додаткової жорсткості в обводову стінку танка з метою запобігання осьового м'яття переважно виключається. Внаслідок цього, необхідну товщину стінки для обводової стінки танка можна з вигодою підтримувати малою. Необхідна товщина стінки тепер буде визначатися, по суті, внутрішнім тиском рідини, яка зберігається, осьовими механічними напруженнями м'яття, виникаючим в результаті дії згинаючих моментів, напруженнями зсуву і технологічністю. Горизонтальні навантаження будуть передаватися на судно на нижній стороні і верхній стороні обводової стінки танка через компенсатори деформацій, по суті, за допомогою зусиль зсуву. Цього можна досягнути за рахунок відносно великої жорсткості компенсаторів деформацій в обводовому напрямку обводової стінки танка. Таким чином, компенсатори деформацій як би фіксують обводо 7 ву стінку танка в обводовому напрямку. Можна навіть виконувати компенсатори деформацій, які мають, по суті, жорстку конструкцію у вищезазначеному обводовому напрямку, і тоді вони виявляться придатними для передачі горизонтальних навантажень на судно і для утримання обводової стінки танка в необхідному положенні. Згідно з винаходом, обводова стінка танка може зберігати свою форму і не м'ятися. Сили, що зумовлюються прискореннями і прикладаються до рідкої речовини, яка зберігається в танку, будуть приводити до відносно малих сил реакцій на верхній і нижній сторонах танка для перевезення. Максимальний момент в результаті цієї «гри сил» тепер виникає, по суті, на половині висоти танка. Цей максимальний момент також відносно малий. Механічні напруження рівномірно розподілені по обводовій стінці танка, при цьому максимальні осьові механічні напруження виникають в положенні, що знаходиться, по суті, на половині висоти обводової стінки танка, а максимальні механічні напруження зсуву виникають в положенні з'єднання з компенсаторами деформацій. Отже, мінімальну товщину обводової стінки танка можна з вигодою підтримувати малою. Можна навіть додати обводовій стінці танка як би мембраноподібної форми, зокрема, якщо згадана стінка є циліндричною. На жорсткості компенсаторів деформацій в осьовому напрямку і обводовому напрямку може впливати зміна форми і товщини стінок компенсаторів деформацій. Завдяки тому, що горизонтальні сили, які діють на танк для перевезення, передаються на судно, як на нижній стороні, так і на верхній стороні, забезпечується рівномірне навантаження на судно. Ніякі додаткові опорні конструкції на половині висоти корпусу судна не потрібні. Палубні трапи для завантаження і розвантаження не обов'язково повинні бути гнучко з'єднані з танком. Виявляється можливою ізоляція тонкої стінки танка, що забезпечує економію енергії і високу якість продуктів після перевезення. Термін служби танка для перевезення буде великим, а сам танк для перевезення, по суті, не вимагає технічного обслуговування. Знизиться ризик утворення тріщин в стінці танка при зіткненні. Компенсатори деформацій і стінка танка зможуть компенсувати частину деформації в результаті зіткнення. І, нарешті, компенсатори деформацій також придатні для компенсації розширення або стиснення стінки танка, виникаючого в залежності від температури вантажу. Завдяки тому, що обводова стінка танка є як би підвішеною між двома пружинами (компенсаторами деформацій), обводова стінка танка буде трохи осідати під дією сили ваги. Ступінь осадки або переміщення визначається в цьому випадку пружинною жорсткістю компенсаторів деформацій в осьовому напрямку і масою обводової стінки танка. Обмеження пружинної жорсткості компенсаторів деформацій в напрямку вгору викличе значну осадку обводової стінки танка після розміщення між компенсаторами деформацій, приводячи до стиснення або розтягнення компенсаторів 88365 8 деформацій. Переважні варіанти здійснення цієї осадки або переміщення описані в залежних пунктах 2-7 формули винаходу. У переважному варіанті здійснення, компенсатори деформацій виконані такими, що мають в обводовому напрямку обводової стінки танка жорсткість, яка більша або дорівнює третині жорсткості еталонної стінки, яка є прямою на всій своїй протяжності, яка виконана з того ж матеріалу і має таку ж криву товщини стінки, як обводова стінка з компенсаторами деформацій. У іншому переважному варіанті здійснення, компенсатори деформацій виконані такими, що мають в осьовому напрямку обводової стінки танка таким чином, що відношення пружинної жорсткості в осьовому напрямку еталонної стінки, яка є прямою на всій своїй протяжності, яка виконана з того ж матеріалу і має таку ж криву товщини стінки, як обводова стінка з компенсаторами деформацій, і обводової стінки з компенсаторами деформацій більше 2. Переважно повинні задовольнятися обидві вищезазначені умови для пружинної жорсткості. Таким чином, обводова стінка танка підвішена між двома компенсаторами деформацій на корпусі судна. Дах судна може являти собою невід'ємну частину верхньої палуби корпусу судна. Разом з тим, якщо днище танка і/або дах танка виконані роздільно, то вони сприймають деформації корпусу судна без надмірного опору, а товщину днища танка і даху танка можна з вигодою підтримувати малою. Все це разом робить можливим досягнення значної економії матеріалу. Зокрема, верхній компенсатор деформацій також проходить, по суті, по всій окружності обводової стінки танка. Це безперервне з'єднання гарантує запобігання локальним концентраціям механічних напружень. Зокрема, верхній компенсатор деформацій також утворює частину стінки танка і укладений в положенні переходу між обводовою стінкою танка і дахом танка. Цей компенсатор деформацій утворює безперервне ущільнювальне з'єднання між згаданою обводовою стінкою і згаданим дахом танка. Для забезпечення опори обводової стінки танка в осьовому напрямку і/або часткової компенсації тиску рідини можуть бути передбачені окремі деформовані опорні елементи. Тоді компенсатори деформацій будуть виконані з можливістю вільного (іншими словами - без надмірного опору) переміщення в осьовому напрямку. Разом з тим, можна також зробити компенсатори деформацій жорсткими в осьовому напрямку танка, внаслідок чого два компенсатори деформацій спільно зможуть забезпечити часткову або навіть повну опору обводовій стінці танка. У останньому випадку, обводова стінка танка, зрештою, виявляється як би підвішеною між компенсаторами деформацій, і при цьому виключається необхідність в додаткових опорних елементах. Компенсатори деформацій переважно є жорсткими щонайменше в обводовому напрямку танка для перевезення. Цього можна досягнути за раху 9 нок відповідних пропорцій між формою, товщиною стінки, міцністю і жорсткістю в різних напрямках компенсаторів деформацій. Оскільки компенсатори деформацій є жорсткими в обводовому напрямку, іншими словами - підтримуючими свою форму в обводовому напрямку, вони втримують на місці обводову стінку танка. Інші переважні варіанти здійснення судна описані в залежних пунктах формули винаходу. Винахід також належить до танка для перевезення, призначеного для судна, згідно з винаходом, до способу розміщення такого танка для перевезення на судні, а також до застосування такого судна. Далі винахід буде пояснений більш детально з посиланнями на креслення, на яких: Фіг.1 являє собою схематичний частковий вигляд в поперечному перерізі варіанту виконання циліндричного танка для перевезення згідно з винаходом, розміщеного в корпусі судна; Фіг.2 являє собою схематичний частковий вигляд в поперечному перерізі судна з розміщеним в ньому танком для перевезення в одному його варіанті; Фіг.3 являє собою декілька варіантів виконання компенсаторів деформацій, які можна застосувати; Фіг.4 являє собою вигляд спереду варіанту, показаного на Фіг.2; Фіг.5 являє собою варіант, показаний на Фіг.4, в деформованому стані; Фіг.6 являє собою схематичний вигляд в поперечному перерізі згідно з Фіг.4; Фіг.7 являє собою місцевий переріз в перспективі корпусу судна з розміщеними в ньому декількома танками для перевезення, згідно з Фіг.4; Фіг.8-14 являють собою варіанти згідно з Фіг.6; Фіг.15 являє собою варіант з похилим днищем танка; Фіг.16-18 являють собою варіанти з верхнім компенсатором деформацій, виконаним повністю або частково зовні стінки танка; Фіг.19 і 20 являють собою варіанти з додатковою юбочною конструкцією; Фіг.21 схематично являє собою варіант згідно з Фіг.6 з вказаними на кресленні параметрами. На Фіг.1 танк для перевезення загалом позначений посилальною позицією 1. Танк 1 для перевезення містить днище 2 танка, циліндричну обводову стінку 3 танка і дах 4 танка. Днище 2 танка має плоску конструкцію, з нанесеним ізолюючим шаром 6, і з'єднане з нижньою палубою 7 корпусу судна, який більш детально не показаний. Дах 4 танка з'єднаний з верхньою палубою 9 корпусу судна, з нанесеним ізолюючим шаром 8. Обводова стінка 3 танка частково спирається на днищі через деформовані опорні засоби 12. Опорні засоби 12 введені в контакт на нижній частині обводової стінки 3 танка. У стінці танка укладені компенсатори 15, 16 деформацій. Компенсатори 15, 16 деформацій виконані в цьому випадку у вигляді профілів квадрантної форми (форми, подібної до чверті кола) в поперечному перерізі і проходять між днищем 2 танка або дахом 4 танка і обводовою стінкою 3 танка, відповідно. Компенсатори 15, 16 де 88365 10 формацій проходять навколо всього танка 1 і мають конструкцію, жорстку в обводовому напрямку танка 1. Крім того, компенсатори 15, 16 виконані деформованими в радіальному і обводовому напрямках танка 1 таким чином, що під впливом деформацій верхньої палуби відносно нижньої палуби ці компенсатори деформацій можуть приймати різну форму. У показаному варіанті здійснення це означає, що профілі квадрантної форми можуть розширятися або випинатися. За рахунок досить точного вибору розмірів компенсаторів 15, 16 деформацій можна гарантувати, що згадані компенсатори деформацій повністю компенсують очікувані деформації корпусу судна. Це означає, що з'являється можливість з вигодою компенсувати деформації корпусу судна відповідними деформаціями компенсаторів 15, 16 деформацій, не викликаючи при цьому прикладення значної сили до обводової стінки 3 танка і/або її деформацію в процесі експлуатації. Внаслідок цього, обводова стінка 3 танка може мати тонкостінну конструкцію, яка не допускає м'яття і утворення тріщин. Днище 2 танка і дах 4 танка переважно мають тонкостінну конструкцію, так що вони легко зможуть слідувати деформаціям або переміщенням нижньої і верхньої палуб 7, 9. Опорні засоби 12 забезпечують опору в осьовому напрямку обводової стінки 3 танка. Компенсатори деформацій, як і інші частини стінки танка, можуть бути виконані зі сталі, зокрема, нержавіючій сталі, наприклад, Duplex 2205, або нержавіючої сталі 304. Також можна використовувати, зокрема, пластик, армований волокном. При установці компенсатори деформацій можуть бути переважно з'єднані в умовах попереднього натягнення, наприклад, за допомогою зварювання, з іншими частинами стінки танка. Це може привести до вигідного навантаження на компенсатори деформацій. Можна також забезпечити попереднє натягнення і обмеження переміщення пружин в опорних засобах. Днище танка, дах танка і обводову стінку танка, якщо вони виконані, наприклад, із звичайної сталі або нержавіючої сталі, можна виконати такими, що мають загальну товщину менше 25мм, зокрема, що мають товщину приблизно 5-15мм. Товщина компенсаторів деформацій може становити приблизно 5-15мм. Це буде залежати, зокрема, від відношення висота/діаметр і від матеріалу. Зокрема, завдяки такій тонкостінній конструкції стінок танка, можна досягнути економії матеріалу танків для перевезення згідно з винаходом. На Фіг.2 показане судно 20 з танком 21 для перевезення, розміщеним в корпусі згаданого судна. На нижній стороні танк 21 з'єднаний за допомогою днища 22 танка з днищем корпусу судна. На верхній стороні танка дах 23 танка 21, звішується з верхньої палуби 24 корпусу судна. Стінка танка також являє собою циліндричну обводову стінку 25 танка. У стінці танка укладені компенсатори 26 деформацій, виконані в цьому випадку у вигляді сильфонних компенсаторів деформацій з двома гофрами, що проходять в осьовому напрямку. Гофри проходять з кожної сторони від уявної площини, яка проходить через обводову стінку 25 танка. 11 Це забезпечує перевагу, яка полягає в тому, що компенсатор деформацій розташовується симетрично відносно обводової стінки 25 танка, так що в положенні, де знаходиться компенсатор деформацій, не виникає результуючої сили, зумовленої тиском рідини і направленої вниз. Окремі опорні елементи тут не показані. Велика кількість інших варіантів виконання компенсаторів деформацій показані на Фіг.3. У випадку кожного з цих варіантів, конструктор може діяти відповідно до свого бажання забезпечити взаємну координацію товщини стінки і вибору матеріалу (міцності і модуля пружності). П'ять варіантів в нижній частині креслення забезпечені засобами для поглинання сил тиску з боку вантажу, які прикладаються до компенсатора деформацій. Ці засоби в цьому випадку утворені опорними елементами, які стискаються, розташованими на зовнішній поверхні компенсатора деформацій. Прикладами в цьому випадку є полімерні опорні блоки, ізолюючий матеріал з обмеженою стисливістю, пакети з рідиною, і т.д. В результаті цього, компенсатор деформацій можна зробити тоншим, так що він зможе компенсувати ще більші деформації. На Фіг.3 також показаний варіант, в якому компенсатори деформацій утворені стінними частинами обводової стінки танка або днища танка або даху танка, які з'єднуються один з одним, по суті, під прямими кутами. При необхідності, в місці з'єднання може бути передбачене невелике закруглення. Деформації корпусу судна можна також компенсувати, зокрема, за рахунок виконання стінної частини компенсатора деформацій біля з'єднання з днищем танка або дахом танка таким чином, що згадана стінна частина зможе здійснювати невелике переміщення вгору і вниз, наприклад, за рахунок того, що її роблять тонкостінною в цьому місці. Біля з'єднання можуть бути також передбачені пружинні засоби, які, зокрема, можуть бути попередньо натягнуті, а зокрема, можуть працювати в осьовому напрямку танка. На Фіг.4-6 показано, що обводова стінка 40 танка підвішена безпосередньо за допомогою двох компенсаторів 41, 42 деформацій на верхній палубі 43 і нижній палубі 44 корпусу 45 судна. Днище танка і дах танка в цьому випадку є невід'ємними частинами нижньої палуби 44 і верхньої палуби 43, відповідно. Обидва компенсатори 41, 42 деформацій мають сильфонну конструкцію, яка проходить в обводовому напрямку вздовж всієї обводової стінки 40 танка і утворюють безперервне ущільнювальне з'єднання між обводовою стінкою 40 танка і днищем танка і дахом танка, відповідно. Обводова стінка 40 танка в цьому випадку має циліндричну конструкцію. На Фіг.5 ясно видно, що якщо відбувається деформація корпусу 45 судна, яка в цьому випадку являє собою сукупність скручування і вигину нижньої палуби, стінок і верхньої палуби згаданого судна, то ця деформація повністю компенсується компенсаторами 41, 42 деформацій. Згадані компенсатори деформацій локально стискуються або розширяються в осьовому напрямку, іншими словами, паралельно центральній лінії 47 обводової стінки 40 танка. За рахунок 88365 12 цього, обводова стінка 40 танка піддається впливу незначного надмірного навантаження або взагалі не зазнає її впливу, внаслідок чого вона може зберігати свою початкову форму. На Фіг.7 показані декілька танків 70 для перевезення, встановлених згідно з винаходом в корпусі 71 судна. Танки 70 мають різні розміри і тому можна використовувати їх для того, щоб цілком заповнити вільний простір в корпусі 71 судна. Крім того, танки 70 розташовані так, що їх обводові стінки знаходяться на відстані один від одного і від корпусу судна. Можна ясно побачити, що компенсатори 72 деформацій проходять навколо всього танка і утворюють невід'ємну частину стінки танка. На наступних кресленнях ідентичні і схожі елементи, по можливості, позначені однаковими посилальними позиціями. На Фіг.8 показаний варіант згідно з Фіг.6, в якому днище 80 танка і дах 81 танка виконані у вигляді окремих частин. Вони обидві спираються на нижню і верхню палуби 44 і 43, відповідно. Компенсатори 41, 42 деформацій постійно з'єднані з днищем 80 танка і дахом 81 танка, відповідно, і/або з нижньою і верхньою палубами 44 і 43, відповідно. На Фіг.9 показаний варіант згідно з Фіг.8, в якому днище 80 танка спирається на малостискний шар 90, наприклад, шар пробкового дерева або шар багатошарової структури, на нижній палубі 44. Нижній компенсатор 42 деформацій з'єднаний і з днищем 80 танка, і з нижньою палубою 44. Дах 81 танка підтримується на верхній палубі 43 за допомогою профілів 91. Верхній компенсатор 41 деформацій з'єднаний в цьому випадку і з дахом 81 танка, і з верхньою палубою 43. На Фіг.10 показаний варіант згідно з Фіг.9, в якому днище 80 танка тепер спирається на нижню палубу 44 через профілі 100, а дах танка з'єднаний за допомогою малостискного шару 101 з верхньою палубою 43. На Фіг.11 показаний варіант, в якому днище 80 танка, а також дах 81 танка підтримуються шаром, який стискається 110. Компенсатори 111 деформацій в цьому випадку утворені здвоєними напівкруговими деформованими профілями. На Фіг.12 показаний варіант, в якому обводова стінка 120 танка підвішена між верхнім і нижнім напівкруговими деформованими профілями 121. Крім того, за одне ціле з обводовою стінкою 120 танка виконані ще і додаткові компенсатори 122 деформацій. Згадані компенсатори деформацій мають в цьому випадку таку ж форму, як і деформовані профілі 121. На Фіг.13 показаний варіант, в якому верхній і нижній компенсатори 130 деформацій являють собою напівкругові частини 131 профілю, які переходять в прямі частини 131 профілю в напрямку верхньої і нижньої палуби, відповідно. На Фіг.14 показаний варіант, в якому вся обводова стінка 140 танка виконана з взаємопов'язаних частин сильфонного профілю. Верхня і нижня частини профілю в цьому випадку утворюють компенсатори 141, 142 деформацій, між якими підвішена обводова стінка 140 танка. 13 На Фіг.15 показаний варіант згідно з Фіг.10, в якому днище 150 танка, яке проходить під нахилом вниз до свого центра, спирається за допомогою профілів 151 на нижню палубу 44. Днище 150 танка в цьому випадку має кут нахилу, наприклад, 5 градусів відносно нижньої палуби 44. Перевага цього варіанту полягає в тому, що танк простіше спорожняти і чистити. На Фіг.16 показаний варіант згідно з Фіг.9, в якому жорсткий дах 160 танка підтримується на обводовій стінці 40 танка. Обводова стінка 40 танка і дах 160 танка звішуються через компенсатор 161 деформацій з верхньої палуби 43. Таким чином, компенсатор 161 деформацій не є частиною стінки танка, яка повинна обмежувати рідину в танку. Крім того, передбачені один або більше окремих опорних елементів 162, за допомогою яких можна обмежити переміщення обводової стінки 40 танка вгору. Це переміщення вгору може відбуватися, наприклад, в результаті дії тиску рідини на дах 160 танка. На Фіг.17 показаний варіант згідно з Фіг.16, в якому дах танка утворений куполоподібним дахом 170, який спирається безпосередньо на обводову стінку 40 танка. Нижній компенсатор 170 деформацій утворений квадрантним профілем. Опорні елементи 162 тут відсутні. Однак нижній кінець обводової стінки танка з'єднаний з опорними елементами 172. Ці опорні елементи 172 переважно містять пружини розтягнення і стиснення для запобігання стисненню компенсатора 171 деформацій в результаті тиску рідини на нього і для зменшення до мінімуму переміщення обводової стінки 40 танка вгору і вниз в результаті тиску рідини на дах 170 танка. На Фіг.18 показаний варіант, в якому дах 81 танка звішується з верхньої палуби 43 за допомогою профілів 180. Обводова стінка 40 танка підвішена між нижнім компенсатором 171 деформацій і верхнім компенсатором 181 деформацій. Верхній компенсатор 181 деформацій частково виконаний за одне ціле зі стінкою танка і частково виходить за її межі між танком і верхньою палубою 43. Ця виконана за одне ціле частина містить квадрантний деформований профіль 183 і горизонтальну частину 184. Частина, яка виходить за межі стінки танка, містить напівкруглий деформований профіль 185. Опорний елемент 172 в цьому випадку виконаний з полімерними блоками або безперервним полімерним з'єднанням 186. На Фіг.19 показаний варіант, в якому кожний з компенсаторів 190, 191 деформацій містить здвоєну напівкруглу деформовану частину 192, 193 профілю і частину 194, 195 прямої стінки, які спільно утворюють частину стінки танка. Крім того, передбачені юбочні стінки 196, 197, причому згадані юбочні стінки на одній стороні з'єднані з компенсаторами 190, 191 деформацій, а на іншій стороні прикріплені до нижньої і верхньої палуби, відповідно, так що можна компенсувати розширення в радіальному напрямку стінки танка внаслідок різниць температур. Це необхідно в цьому випадку тому, що днище танка і дах танка спираються в осьовому напрямку на профілі 198, 199, які можуть ковзати в горизонтальному напрямку 88365 14 відносно нижньої палуби і верхньої палуби. Точно так само, нижня і верхня сторони компенсаторів 190, 191 деформацій, відповідно, з'єднані не нерухомо, а з можливістю ковзання з нижньою і верхньою палубами, відповідно. У горизонтальному напрямку танк в цьому варіанті здійснення підтримується тільки за допомогою юбочних стінок 196, 197. Юбочні стінки 196, 197 переважно проходять по всій окружності танка. На Фіг.20 показаний варіант, в якому юбочні стінки 201, 202 виконані таким чином, що вони можуть компенсувати деформації в радіальному і осьовому напрямках, а також можуть служити стінці танка опорами в осьовому напрямку. Якщо вибір параметрів жорсткості зроблений належним чином, то додаткові опорні засоби не будуть потрібні. У обводовому напрямку юбочні стінки 201, 202 також виконані відносно жорсткими, так що вони зможуть втримати танк на місці. Компенсатори деформацій також утворені в цьому випадку квадрантними профілями 203, 204, вбудованими в стінку танка. Як і на Фіг.19, днище танка і дах танка і в цьому випадку спираються на нижню і верхню палуби, відповідно, з можливістю ковзання в горизонтальному напрямку. У нижченаведеному кількісному прикладі, що приводиться з посиланнями на Фіг.21, передбачається наявність циліндричного танка з нержавіючої сталі з наступними параметрами: Висота танка h=7000мм Радіус танка r=5000мм Товщина стінки танка обводової стінки танка tw=5мм ρнержавіючої сталі Щільність нержавіючої сталі =7950кг/мм3 Модуль пружності нержавіюЕ=200000Н/мм2 чої сталі Прискорення вільного падінg=9,81м/с2 ня Допустиме натягнення нержавіючої сталі σtoe=240Н/мм2 Два компенсатори деформацій мають однакову форму і наступні розміри: Висота компенсатора деформацій hор=1000мм Ширина компенсатора деформацій bор=100мм Товщина стінки компенсатора деформацій top=4мм Висота обводової стінки танка htw=5000мм За допомогою розрахунку методом кінцевих елементів визначили нижченаведені характеристики одного компенсатора деформацій: Деформаційна здатність DPmax=12,1мм Осьова жорсткість Ср=1,22Н/мм/мм Теоретична осадка стінки танка в положенні на половині висоти незалежно від жорсткості самої стінки танка виражається таким чином: Gtw Осадка = , 2 ⋅ Cp де: Gtw - вага обводової стінки танка в ньютонах на міліметр довжини окружності; 15 Ср - жорсткість одного компенсатора деформацій в Н/мм/мм. Gtw=tw⋅htw⋅ρнержавіючої сталі⋅g=0,005⋅5⋅7950⋅9,81=1950Н/мм=1,95Н/мм. Gtw 1.95 = = 0,80мм Осадка = 2 ⋅ Cp 2 ⋅ 1.22 Мінімальна осадка стінки танка відповідно до формули з пункту 2 формули винаходу повинна складати C ⋅ h ⋅ r = 1⋅ e−7 ⋅ 7000 ⋅ 5000 = 0,05мм Отже, стінка танка осідає на відстань, яка більше ніж в 15 раз перевищує мінімальне значення, згідно з пунктом 2 формули винаходу. Оскільки компенсатори деформацій мають однакову жорсткість в осьовому напрямку, ці компенсатори деформацій компенсують однакову деформацію, коли відбувається переміщення верхньої палуби відносно нижньої палуби. Тоді деформаційна здатність стінки загалом незалежно від деформаційної здатності обводової стінки танка складає: Dtot=2⋅DPmax=2⋅12,1=24,2мм. Тоді обводова стінка танка разом з компенсаторами деформацій згідно з пунктом 5 формули винаходу буде здатна витримати переміщення верхньої палуби відносно нижньої палуби, що складає щонайменше: Y⋅h/1000=1⋅7000/1000=7мм. Отже, обводова стінка танка разом з компенсаторами деформацій здатна компенсувати деформацію, яка щонайменше в 3,4 рази перевищує мінімальне значення, згідно з пунктом 5 формули винаходу. Нижче проводиться порівняння осьової жорсткості обводової стінки танка разом з компенсаторами деформацій з осьовою жорсткістю еталонної стінки. Згадана еталонна стінка: є прямою на всій своїй протяжності; виконана з того ж матеріалу, що і обводова стінка танка і компенсатори деформацій; має таку ж криву товщини стінки, що і обводова стінка танка і компенсатори деформацій. Загалом, можна сказати, що осьову жорсткість еталонної стінки в загальному випадку можна визначити таким чином: N , Cw = δw де: Cw - жорсткість еталонної стінки в осьовому напрямку, виражена в ньютонах на міліметр стиснення на міліметр довжини окружності [Н/мм2]; N - крайове навантаження, виражене в ньютонах на міліметр довжини окружності [Н/мм]; δw - стиснення еталонної стінки при конкретному крайовому навантаженні, виражене в міліметрах [мм]. Якщо обводова стінка танка і деформовані профілі виконані з одного і того ж матеріалу і всі мають однакову і рівномірну товщину стінки, то жорсткість еталонної стінки дорівнює: E ⋅ tw , Cw = hw де: 88365 16 Cw - жорсткість еталонної стінки в осьовому напрямку [Н/мм2]; Е - модуль пружності [Н/мм2]; tw - товщина (рівнотовщинної) еталонної стінки [мм]; hw - висота еталонної стінки [мм], яка дорівнює висоті танка. Якщо обводова стінка танка і деформовані профілі мають різну товщину стінок і виконані з різних матеріалів, то в зв'язку з обчисленням осьової жорсткості еталонної стінки можна скористатися наступною формулою: 1 . h1 h2 hn + + ... + En ⋅ tn E1 ⋅ t1 E2 ⋅ t 2 Cw Еталонна стінка в цьому випадку розділена на N циліндричних стінних частин, кожна з яких має свою власну товщину стінки, власну висоту і власний модуль пружності. Це означає, що можна визначити жорсткість еталонної стінки відповідно до згаданого кількісного прикладу таким чином. Cw 1 = 133H / мм / мм. 1000 1000 5000 + + ... + 200000 ⋅ 4 200000 ⋅ 4 200000 ⋅ 5 Жорсткість обводової стінки танка з компенсаторами деформацій визначається таким чином: N . Сwp = δwp Жорсткість можна обчислити таким чином: Cw = 1 1 = = 0,61H / мм / мм. 1 5000 1 1 1 1 + + + + 1.22 200000 ⋅ 5 1.22 Cp C tw Cp Це робить відношення між осьовою пружинною жорсткістю еталонної стінки і осьовою пружинною жорсткістю обводової стінки танка з компенсаторами деформацій наступним: Сw 133 = = 219. Cwp 0,61 Мінімальна величина цього відношення згідно з пунктом 8 формули винаходу, більша або дорівнює 2, так що відношення жорсткості в цьому прикладі буде більш ніж в сто разів більшими. Згідно з пунктом 16 формули винаходу, жорсткість щонайменше одного з компенсаторів деформацій менша або дорівнює 20Н/мм/мм. Жорсткість двох компенсаторів деформацій в цьому випадку становить 1,22Н/мм/мм і, отже, менше ніж 20. Згідно з пунктом 19 формули винаходу, товщина стінки, яку має обводова стінка танка, повинна бути меншою ніж X. Для визначення X застосовний наступний вираз: ⎡⎛ ⎤ ⎞ ⎢⎜ 0.15 ⋅ h ⋅ d ⎟i(10 )⎥ X = max ⎢⎜ ⎟ ⎥ 3/4 ⎟ ⎢⎜ σ ⎥ ⎠ ⎣⎝ toe ⎦ 0.15 = 23,6мм; 3 / 4 ⋅ 7000 ⋅ 10000 200 X=mах[23,6 і 10]=23,6мм. Товщина стінки, яку має обводова стінка танка, становить 5мм і, отже, менше ніж 23,6мм. У залежності від матеріалу, вибраного для компенсаторів деформацій, в залежності від того, чи утворюють вони невід'ємну частину стінки тан 17 ка, і в залежності від вантажу, що перевозиться, на згадані компенсатори можна додатково нанести покриття або облицювання, стійке до впливу хімічних речовин, наприклад, шар нержавіючої сталі. Можливі багато які варіанти, відмінні від показаних прикладів. Зокрема, різні особливості, показані на кресленнях, можна також об'єднати один з одним. Днищу танка або даху танка можна додати неплоскої форми, наприклад, куполоподібної або конічної. Інші варіанти також є можливими для компенсаторів деформацій, за умови, що вони також будуть задовольняти ряду вимог до деформованості в осьовому і обводовому напрямках, відповідно, і тим самим з вигодою розвантажити обводову стінку танка. Опорні елементи також можна виконати регульованими, наприклад, виконати в формі множини гідравлічних циліндропоршневих систем, розподілених по окружності. Зокрема, в цьому випадку можуть бути передбачені вимірювальні датчики для керування опорними елементами в залежності від поточного виміряного значення. Танки для перевезення згідно з даним винаходом призначені для перевезення рідин, зокрема, рідин, що підлягають перевезенню при тиску навколишнього середовища. Танк для перевезення виконаний з можливістю, зокрема, зберігання все 88365 18 редині нього рідкої речовини під надмірним тиском максимум 1 бар над рівнем рідини. Компенсатори деформацій можуть складатися з декількох шарів, і в цьому випадку множина шарів, зокрема, не з'єднані один з одним і тому можуть переміщатися один відносно одного. Це забезпечує компенсаторам деформацій велику гнучкість. Таким чином, винахід забезпечує дуже вигідну конструкцію танка для перевезення і його опору в корпусі судна, що забезпечує можливість значної економії на матеріалі, оскільки обводова стінка танка підвішена між верхньою і нижньою палубою, в поєднанні із застосуванням компенсаторів деформацій на нижній і верхній стороні обводової стінки танка. В результаті цього, витрати на виготовлення і перевезення будуть відповідно низькими, а високий рівень безпеки і надійність перевезення буде гарантований навіть у разі зіткнення. Ці танки для перевезення зручно споруджувати в заводських умовах, після чого їх можна з'єднати в деякому віддаленому місці або де-небудь ще з корпусом судна. Ізоляційні засоби, якщо вони є, можуть бути передбачені зовні танків. Танки можна легко чистити, а очищення навіть можна автоматизувати. 19 88365 20 21 88365 22 23 88365 24 25 88365 26 27 Комп’ютерна верстка М. Ломалова 88365 Підписне 28 Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601