Катамаран

1. Катамаран, що містить несуче середовище, резервуар, циліндр, тару, трос, буксир, нафтопро Корисна модель відноситься до області водного господарства, перевезення і може бути використана при транспортуванні по водних шляхах (в тому числі по льоду, снігу) нафта, бензину, газоліну, керосину, дизельного пального тощо, питома вага котрих менше одиниці. Катамаран (тамільське) - простіше судно, що використовується мешканцями островів тихого океану та Індії. Воно складається з двох корпусів (колод), розташованих на певній відстані один від одного і зв'язаних спільною палубою - аналог [1]. Недоліком катамарану є те, що він не постачений ємностями, буксиром; судно не призначено для перевезення нафтопродуктів. Відомі танкери для перевезення паливномастильних матеріалів. Вони містять тари, цистерни (резервуари, ємності, циліндри, сосуди різної форми), розміщені відкрито і в трюмах. Недоліками танкерів є значна металоємність корабельних конструкцій, приблизно 60-70% від загальної маси складають нерентабельні роботи з і транспортування вантажів. Значна коштовність танкерів, недостатня і маневреність, завантаженість портових причалів, необхідність в підйомнотранспортних засобах. Найбільш близьким до рішення, що пропонується, є м'які ємності з брезентових, "нейлонових нафтових барж" - прототип [2]. Практика підтвердила економічну доцільність використання такого виду пристроїв. Прототип містить водне (несуче) середовище, резервуар дукт, який відрізняється тим, що він містить два паралельно розташовані із зазором кругові циліндри з шаровими сегментами на кінцях, розміщені за ходом руху, скріплені між собою за допомогою ребер жорсткості, трос, з одного вузла розгалужений і скріплений з циліндрами, отвори в стінках резервуара, патрубки шлангів насосних станцій. 2. Катамаран за п. 1, який відрізняється тим, що зменшення маси тари досягається шляхом заміни металевих стінок стінками циліндрів, складених з полотнищ двошарового еластичного нейлону. (циліндр), нейлон, нафтопродукт, буксир, трос, тару. Завдяки відносно низької питомої і ваги нейлону ( у н 0,1; нафтопродуктів у =0,7-0,75г/см3) ємність може плавати над поверхнею моря (занурюючись не більше 0,7Н - висоти циліндра). Буксир тягне таку ємність в напрямку її подовжньої осі. Недоліками пристрою є проблеми коливань. При руханні по поверхні води пристрій підлягає надзвичайно сильним коливанням замість того, щоб слухняно слідувати за буксиром воно подібно змії переважає рухатися зиґзаґом. Пристрій не містить двох спарених між собою резервуарів, не містить площадок - ребер жорсткості. Авторами катамарану, що пропонується, поставлено завдання - створення нового типу пристрою шляхом зменшення маси тари, введення ребер жорсткості, зменшення подовжньої, поперечної, кругової качки, чим забезпечується зменшення розмірів амплітуд вібрацій, строки доставки вантажів, зменшення трудовитрат. Поставлене завдання в катамарані, що містить несуче середовище, резервуар, циліндр, тару, трос, нафтопродукт, буксир, відповідно корисної моделі, що він містить два паралельно розташованих з зазором кругових циліндра з шаровими сегментами на кінцях, розміщені по ходу рухання, скріплені між собою за допомогою ребер жорсткості, трос з одного вузла розгалужений і закріплений з циліндрами, буксир, отвори в стінках, патру ео CD О) О) 9961 бки шлангів насосних станцій. Зменшення маси тари досягається шляхом заміни металевих стінок стінками циліндрів, складеними з полотнищ двошарового еластичного нейлону. Впровадження еластичних нейлонових цистерн (циліндрів) призведе до суттєвого народногосподарського ефекту, до економії трудовитрат і транспортних витрат. З метою отримання наукових даних в лабораторіях гідроспоруд інститутів повинні проводитися дослідження (на моделях М1:10) з виготовлення, випробування, транспортування циліндрів. Подібні дослідження для народного господарства необхідні, вартість їх результатів в десятки разів окупаються швидко. З метою зберігання різних рідин, транспортування, в тому числі питної води у безводні райони (з 1937 року окупаційні війська Японії вже використовували) використовуються різні складні судини, відра, цистерни, криниці, ємності з брезенту, полімерів, нейлону. На Фіг.1 в плані наведений пристрій катамарану, на Фіг.2 - вид з боку по стрілці С Фіг.1; а - вигин циліндру на гребні хвилі, б - провисання циліндру між двома гребнями хвиль; на Фіг.З - розріз за перетином А-А Фіг.1; на Фіг.4 - показані місцеві зусилля, що виникають за перетином м-м Фіг.1. Катамаран містить: 1 - несуче (водне) середовище; 2 - буксир; 3 - трос на кінці розгалужений; 4 циліндр (резервуар, судина, ємність, тара, зсередини покритий водонепроникною фарбою); 5 - вузол жорсткості з гаком, розміщений на місці розподілу деформацій розтягнення; 6 - ребро жорсткості -площадку; 7 - (всього 5 ребер жорсткості) - оглядову площадку; 8 - патрубок для розміщення шлангу при наливі; 9 - патрубок для приєднання шлангу і насосної станції при відкачуванні нафтопродукту (Фіг.1). Циліндри виготовлюються за особливою технологією (впровадження нових методів зборки) на збірно-розбірних макетах з еластичного нейлону шляхом склеювання, зшивання з наладками полотнищ стиків. Відома міцна волокниста тканина кивлара, що використовується при виготовленні бронежилетів. При виготовленні резервуарів використовують різні полімери, клеї, при цьому розвивається нова технологія зборки судин. Розміри судин регламентуються за бажанням замовника (діаметром від 200 до 300см, довжиною 1500-2000см, об'ємом від 50 до 150м3). Циліндричну судину піддадуть внутрішньому тиску р. в перетинах м-м, п-п мембранні напруження невеликі, переважають місцеві напруження вигину. В перетині о-о при радіусі г і внутрішньому тиску р мембранна теорія дає Nx=p«r/2; Nt=p«r. (1) При сферичних днищах і подовженні 8-f радіусу циліндричної оболонки, подовженні §2 радіусу днища, маємо 5-|=p»r2(1--o/2)E«h; 5 2 = p»r 2 (1-'u)2E.h; (2) де h - товщина стінки, -о - коефіцієнт Пуассона матеріалу (циліндра, судини, тари). Величина поперечної сили Qo визначається з умови, що сума чисельних значень прогинів на краях обох частин повинна дорівнювати різниці величин радіальних подовжень 6i-6 2 =(Qo/P # D) = p»r/2E«h; Qo = p«r2p3D/2E»h. (3) Для будь-якої точки (при внутрішньому тиску циліндра) прогини у (в осях х та у), моменти, що вигинають М х , визначаються за формулами = Q 0 9(px)/2p 3 D, (4) M x = -Dd 2 y / d x 2 = -Q • C(px)p, (5) де Є,£ - полярні коефіцієнти, Рх - функція довжини A.M. Крилова. На Фіг.4 місцеві зусилля М х , Qo показані в точках примикання сфери (днища) з оболонкою циліндра. Тонкостінний круговий циліндр, що має в стінці отвір з патрубком (для занурення шланга) при наливі нафти ще скручується моментом, що крутить Т, при руханні розтягується силою Р. напруження при Т=0, о т а х = Зо; при Р=0, а т а х = 2х. Виділяючи зі стінки прямокутник типу кжзи (Фіг.2, 3) з рівняння рівноваги, отримаємо дотичні напруження х , нормальні с - рівними Головні напруження діють по площадках прямокутника і дорівнюють з урахуванням отвору, маємо а т а х =За1-оЗ; (~2 2 a m a x = a + 2Va + 4х . (R\ \°) При знаходженні циліндру на поверхні води (як балки) диференційне рівняння пружної лінії (при навантаженні на одиницю довжини q = -1 • dy • у кг/см) має вигляд y I V +byy/EI = 0 або у ІУ +4КУу = 0, (Ьу/ЕІ) = 4«У (9) Реакція кожної точки несучого середовища для циліндру пропорційна переміщенню у. Рівняння (9) задовольняє функціям shkxsinkx, chkxcoskx, shkxcoskx, chkxsinkx та будь-яким іншим комбінаціям. Воно буде вірне якщо циліндр верхньою своєю площиною буде виступати над поверхнею води. При | відсутності навантаження q циліндр буде занурений приблизно на 0,1Н (оскільки питома вага нейлону складає не більше 0,1 питомої ваги води). Катамаран в порівнянні з базовими та іншими технічними рішеннями [див., наприклад, Тимофеев М.І., Сорокопуд І.О. Спосіб підняття нафтопродуктів з поверхні моря та пристрій для його реалізації. - Пат. України №58830 А. Опубл. 2003. Бюл. №8] дозволяє: - використовувати хімічну промисловість з виготовлення водостійких : матеріалів для резервуарів, що складаються, судин, ємностей; - знизити металоємність до 70% при виготовленні цистерн різної конфігурації для перевезення нафтопродуктів; 9961 - знизити трудовитрати до 50% при накопиченні опитних результатів виготовлення різного роду барж; - знизити об'єм корабельних будівельномонтажних робіт до 30%. Для народного господарства нові технології необхідні (включаючи і виготовлення катамарану) для доставки по водним шляхам (та по снігу, льоду за допомогою снігоходу) нафтопродуктів у віддалені важкодоступні райони і багатьох країн. 6 Пристрій може бути виставлений, як пріоритет України в міжнародному масштабі. Без зайвих проблем за допомогою пристрою по снігу нафтопродукт може бути доставлений у важкодоступні райони Корякії. Джерела інформації: 1. Локшина С М . Словарь иностранных слов. М.: "Русский язык", 1987. - 630с. - аналог. 2. Бишоп Р. Колебания. - М.: Наука, 1979. 160с. - прототип. Фіг. 1 Фіг. 2 Фіг. З и -и 1« Фіг. 4 Комп'ютерна верстка М. Мацело Підписне Тираж 26 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