Резервуар

Описываемое предполагаемое изобретение относится к области резинотехники, а именно к средствам хранения и транспортировки жидкостей и сыпучих веществ и может быть использовано при проектировании резервуаров, подвергающихся ударным воздействиям в процесса эксплуатации. Известна конструкция резервуара для жидкости, содержащая корпус из эластичного материала со сливоналивными и грузозахватными приспособлениями. При этом поверхность резервуара предохраняется от механических повреждений тем, что дно и нижняя часть резервуара помещены в наружную оболочку, форма и размеры которой соответствуют форме нижней части резервуара [Авт. св. СССР №587228. кл, Е 04 Н 7/20, 1976]. Недостатком данной конструкции резервуара является низкая надежность при ударном воздействии, заключающаяся в невозможности его беспарашютного сброса на земную поверхность с летательного аппарата, В качестве прототипа выбрана конструкция резервуара для беспарашютного сброса с летательного аппарата, содержащая вложенные одна в другую эластичные оболочки, внутренняя из которых предназначена для заполнения жидкостью, при этом во внутренней оболочке по периметру выполнены линии ослабленной прочности, а наружная оболочка выполнена со стороны линий ослабленной прочности со складками, снабженными быстроразьемными замковыми элементами [Патент №1506799, кл. В 65 D 88/16, В 64 D 1/16, 1987]. Недостатком данной конструкции является низкая надежность резервуара при ударном воздействии,, заключающаяся в возможности разрушения резервуара при обычном (на днище) и, особенно, торцевом падении, то есть, если резервуар упадет на земную поверхность стороной, на которой размещены линии ослабленной прочности, Известно, что механическая энергия движущейся жидкости может иметь три формы: энергию положения, энергию давления и кинетическую энергию. Первая и третья формы механической энергии в равной степени свойственны твердым и жидким телам. Что касается энергии давления, то эта форма энергии является специфической для движущихся жидкостей. (Важной особенностью жидкостей является то, что они ничтожно мало изменяют свой объем при изменении давления, поэтому их считают несжимаемыми). При ударе о поверхность резервуара с жидкостью произойдет деформация стенок внутренней оболочки в поперечном направлении и увеличится избыточное давление внутри нее. Напряжение во внутренней оболочке резервуара s определяется известным соотношением [Некрасов Б. Б. Гидравлика и ее применение на летательных аппаратах. - М.: Машиностроение, 1967. - С. 197]: где DРуд - ударное повышение давления; R - радиус оболочки; d - толщина оболочки. Малая сжимаемость жидкости как раз и является причиной возникновения большого ударного давления: где r - плотность жидкости; Vo - скорость жидкости при падении; а - скорость распространения ударной волны в жидкости (для воды а = 1435 м/с). Так, при падении цилиндрического резервуара с водой радиусом 0,2 м, с толщиной стенки d = 0,005 м, изготовленного из капрона с пределом прочности sв = 6 • 107 н/м2, с конечной скоростью у земли 40 м/с, напряжение в оболочке s = 1,9 • 109 н/м2, что больше чем предел прочности материала [Писаренко Г. С, и др. Справочник по сопротивлению материалов. – К.: Наукова думка, 1988. - С. 670]. А так как ударное повышение давления происходит практически мгновенно (понятие об ударе как о конечном воздействии нулевой длительности) [Некрасов Б. Б. Гидравлика и ее применение на летательных аппаратах. - М.: Машиностроение, 1967. - С. 12], то необходимо так же быстро уменьшить давление путем быстрой разгерметизации внутренней оболочки резервуара. Необходимо обеспечить большой расход жидкости. Он определяется зависимостью [Некрасов Б. Б. Гидравлика и ее применение на летательных аппаратах. - М.: Машиностроение, 1967. - С. 150] где m - коэффициент расхода; S - площадь отверстия; g - удельный вес жидкости. Таким образом, для быстрого уменьшения ударного давления внутри оболочки необходимо увеличить размеры отверстий для истечения жидкости. Предложенные в прототипе линии ослабленной прочности не обеспечивают быстрого уменьшения ударного давления жидкости внутри резервуара. Необходимо, чтобы жидкость истекала из внутренней оболочки через отверстие с максимальной площадью проходного сечения. Кроме того, возможно разрушение резервуара при его падении на земную поверхность плоскостью, на которой размещены линии ослабленной прочности. Известно, что при движений (полете) резервуара основными факторами, обеспечивающими неустойчивый полет и, как следствие, возможность падения любой стороной являются: 1) аэродинамический эксцентриситет резервуара, под которым понимают его аэродинамическую асимметрию, вызванный неравномерностью распределения дискретных масс на резервуаре; 2) взаимное расположение центра масс и центра давления резервуара [Пенцак И. Н. Теория полета и конструкция баллистических ракет. - М.: Машиностроение, 1974. - С. 80]. Если центр давления находится впереди центра масс, то полет тела является неустойчивым. Таким образом, для того чтобы резервуар падал на земную поверхность запланированной стороной, необходимо, чтобы при падении центр масс резервуара был впереди его центра давления. Задачей изобретения является повышение надежности резервуара при ударном воздействии. Указанный результат может быть достигнут благодаря тому, что в резервуаре, содержащем вложенные одна в другую эластичные оболочки, внутренняя из которых предназначена для заполнения жидкостью, внутренняя оболочка выполнена равнопрочной и имеет большую длину, чем наружная оболочка, торцы наружной оболочки разгерметизированы и соединены между собой упругим элементом, при этом в исходном состоянии (до сбрасывания) наружная и внутренняя оболочки в торцевых частях связаны между собой, например, быстроразъемными соединениями. О соответствии предложенного технического решения критерию "изобретательский уровень" свидетельствуют нижеприведенные сведения (см. таблицу). Выполнение внутренней оболочки равнопрочной, имеющей большую длину, чем наружной оболочки, и выполнение торцов наружной оболочки разгерметизированными позволяет мгновенно уменьшить ударное давление внутри резервуара при ударе. Это произойдет за счет заполнения жидкостью (после удара) всего объема внутренней оболочки через максимально возможное отверстие, площадь которого равна площади поперечного сечения внутренней оболочки. Соединение торцов наружной оболочки между собой упругим элементом позволяет повысить статическую устойчивость резервуара в полете, Такое соединение приводит к тому, что резервуар приобретает конусообразную форму, при этом центр тяжести резервуара смещается к вершине конуса, а центр давления к его основанию. Это приводит к повышению статической устойчивости резервуара. Так как центр давления в этом случае находится позади центра масс, то возникающий момент подъемной аэродинамической силы действует на уменьшение угла атаки, является стабилизирующим аэродинамическим моментом [Пенцак И. Н. Теория полета и конструкция баллистических ракет. - М.: Машиностроение, 1974. - С. 71]. Таким образом, выполнение внутренней оболочки равнопрочной, имеющей большую длину, чем наружной оболочки, и выполнение торцов наружной оболочки разгерметизированными позволяет уменьшить ударное давление внутри резервуара при ударе о земную поверхность. Соединение торцов наружной оболочки упругим элементом позволяет обеспечить устойчивый полет резервуара. Техническая сущность и принцип действия предложенного резервуара поясняются фиг. 1 и 2. Резервуар содержит вложенные одна в другую эластичные оболочки - внутреннюю 1 и наружную 2, внутренняя из которых предназначена для заполнения жидкостью, при этом внутренняя оболочка выполнена равнопрочной и имеет большую длину, чем наружная оболочка, а торцы наружной оболочки разгерметизированы. На наружной оболочке размещены сливо-наливные приспособления 3, грузозахватные приспособления 4, упругий элемент 5 для соединения торцов наружной оболочки, быстроразъемные элементы 6 для связи торцевых частей внутренней и наружной оболочек в исходном состоянии. Резервуар работает следующим образом. Начиная с концов торцевых поверхностей внутреннюю оболочку 1 укладывают на ее торцевые части и соединяют быстроразъемными элементами 6 с соответствующими торцевыми частями наружной оболочки 2. Заполнение жидкостью осуществляют через сливо-наливное приспособление 3, которое после заполнения герметизируют. Торцы наружной оболочки соединяют упругим элементом 5. Резервуар готов к работе. Транспортировка резервуара осуществляется удержанием за грузозахватные приспособления 4. При ударном воздействии на резервуар происходит нарастание давления жидкости, которое воздействует на внутреннюю оболочку 1, растягивая ее до допустимых величин напряжений эластичного материала. При этом происходит частичное поглощение энергии ударного воздействия. При дальнейшем нарастании давления во внутренней оболочке 1 происходит срабатывание быстроразъемных элементов 6 и жидкость начинает заполнять освободившийся (ранее сжатый) объем внутренней оболочки. При этом внутренняя оболочка, вместе с движущимся потоком жидкости, разворачивается до максимальных размеров. В процессе перетекания жидкости происходит дальнейшая потеря энергии за счет заполнения развернувшихся объемов и создания растягивающих усилий в эластичном материале полностью развернувшейся внутренней оболочки. Положения резервуара до и после удара представлены на фиг. 2. Слив жидкости осуществляется путем ее выдавливания из внутренней оболочки через сливо-наливное приспособление. Выдавливание осуществляется путем сворачивания (скручивания) эластичного материала оболочек.