Двудечная плавающая крыша вертикального стального резервуара для нефти и нефтепродуктов
Владельцы патента RU 2620243:
Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть") (RU)
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт транспорта нефти и нефтепродуктов Транснефть" (ООО "НИИ Транснефть") (RU)
Акционерное общество "Транснефть - Верхняя Волга" (АО "Транснефть - Верхняя Волга") (RU)
Изобретение относится к области хранения нефти, в частности к плавающим крышам резервуаров для хранения нефти и/или нефтепродуктов. Двудечная плавающая крыша нефтяного резервуара включает в себя расположенные концентрически сегменты крыши, содержащие соединенные между собой отсеки, при этом отсеки расположены так, что меньшая из тангенциальных поверхностей отсека первого сегмента прилегает по меньшей мере частью своей поверхности к по меньшей мере части поверхности большей из тангенциальных поверхностей отсека второго сегмента. Крыша содержит радиальный пояс каркаса, который соединен с одной парой отсеков соседних сегментов крыши, прилегающих друг к другу по меньшей мере частями своих тангенциальных поверхностей, дополнительно соединяя их между собой; при этом радиальный пояс каркаса имеет такую протяженность, что по существу соединяет собой центральную часть крыши и бортовой лист. По меньшей мере часть по меньшей мере одного радиального пояса каркаса выполнена в виде фермы, включающей в себя соединенные между собой вертикальные стержни, горизонтальные стержни и перекрестные стержни. Крыша также содержит по меньшей мере один кольцевой пояс каркаса, который проходит по осевым линиям верхней и нижней частей отсеков по меньшей мере одного кольцевого сегмента, при этом кольцевой пояс каркаса имеет такую протяженность, что, по существу, соединяет собой все отсеки одного кольцевого сегмента. Технический результат, достигаемый настоящим изобретением, заключается в повышении прочности, пространственной жесткости и плавучести двудечной плавающей крыши при уменьшении материалоемкости ее производства. 10 з.п. ф-лы, 3 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Изобретение относится к области хранения нефти, в частности к плавающим крышам резервуаров для хранения нефти и/или нефтепродуктов.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известна (СТО-СА-03-002-2009 Правила проектирования, изготовления и монтажа вертикальных цилиндрических стальных резервуаров для нефти и нефтепродуктов, 2009, раздел 8.10) конструкция двудечной плавающей крыши для резервуара, содержащая верхнюю и нижнюю деки, соединяемые серией концентрических колец, образующих кольцевые отсеки. Наружный отсек разделяется радиальными переборками. Формирование отсеков производится на монтаже.
Недостатком известной конструкции двудечной плавающей крыши резервуара с кольцевыми отсеками является недостаточная пространственная жесткость, вследствие чего при эксплуатации не всегда выдерживается неравномерная снеговая нагрузка и аварийная нагрузка (затопление двух смежных отсеков).
Преодоление этого недостатка требует применения конструкций с избыточной металлоемкостью, что технически и экономически нецелесообразно.
Кроме того, недостаточная пространственная жесткость приводит к тому, что металл вблизи сварных швов между отсеками плавающей крыши деформируется при сварке, в результате чего в металле возникают внутренние напряжения и снижается прочность плавающей крыши.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Перед разработчиками настоящего изобретения была поставлена задача, заключающаяся в обеспечении нормальной эксплуатации плавающей крыши в условиях неравномерной снеговой и аварийной нагрузок.
Поставленная задача была решена за счет создания двудечной плавающей крыши вертикального стального резервуара, которая включает в себя
концентрически расположенные кольцевые сегменты плавающей крыши, содержащие соединенные между собой отсеки, выполненные по существу в виде секторов кольца, причем отсек имеет верхнюю, нижнюю, тангенциальные и радиальные поверхности;
при этом отсеки расположены так, что, по меньшей мере, по одному отсеку двух соседних кольцевых сегментов плавающей крыши расположены таким образом, что меньшая из тангенциальных поверхностей отсека первого кольцевого сегмента прилегает, по меньшей мере, частью своей поверхности к, по меньшей мере, части поверхности большей из тангенциальных поверхностей отсека второго кольцевого сегмента.
Технический результат, достигаемый настоящим изобретением, заключается в повышении прочности, пространственной жесткости и плавучести двудечной плавающей крыши при уменьшении материалоемкости ее производства.
Технический результат достигается в первую очередь благодаря тому, что при таком относительном расположении отсеков соседних кольцевых сегментов изменяется форма сварного шва между ними. Усадка металла при сварке происходит на меньших отрезках в разных направлениях, благодаря чему внутренние напряжения ниже, чем в аналоге.
Дополнительно технический результат может достигаться в одном из вариантов осуществления тем, что плавающая крыша содержит, по меньшей мере, один радиальный пояс каркаса который соединен с, по меньшей мере, одной парой отсеков соседних кольцевых сегментов плавающей крыши, прилегающих друг к другу, по меньшей мере, частями своих тангенциальных поверхностей, дополнительно соединяя их между собой; при этом радиальный пояс каркаса имеет такую протяженность, что по существу соединяет собой центральную часть плавающей крыши и бортовой лист.
Технический результат здесь достигается за счет дополнительного повышения прочности соединений кольцевых сегментов плавающей крыши путем соединения их радиальным поясом каркаса.
Дополнительно технический результат может достигаться в одном из вариантов осуществления тем, что, по меньшей мере, часть радиального пояса каркаса выполнена в виде фермы, включающей в себя соединенные между собой вертикальные стержни, горизонтальные стержни и перекрестные стержни.
В этом случае при меньшей массе плавающая крыша способна воспринимать большую снеговую и аварийную нагрузку, обеспечивая сохранение своей формы и объема. То есть повышается пространственная жесткость плавающей крыши.
Дополнительно технический результат может достигаться в одном из вариантов осуществления тем, что, по меньшей мере, два перекрестных стержня, по меньшей мере, один горизонтальный верхний стержень, по меньшей мере, один горизонтальный нижний стержень и, по меньшей мере, два вертикальных стержня соединены с отсеком и между собой, формируя часть фермы радиального пояса каркаса.
Дополнительно технический результат может достигаться в одном из вариантов осуществления тем, что, по меньшей мере, один кольцевой пояс каркаса, проходит по осевым линиям верхней и нижней части отсеков, по меньшей мере, одного кольцевого сегмента, а, по меньшей мере, часть кольцевого пояс каркаса выполнена в виде кольцевого стержня, соединенного с фермой в месте соединения горизонтальных и вертикальных стержней. Кольцевой пояс каркаса имеет такую протяженность, что по существу соединяет собой все отсеки одного кольцевого сегмента.
Благодаря этому повышается пространственную жесткость отсеков, что снижает вероятность их смятия, повреждения и затопления в результате воздействия снеговой или аварийной нагрузок.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 - схематичное изображение двудечной плавающей крыши вид сверху.
Фиг. 2 - схематичное изображение двудечной плавающей крыши в разрезе вдоль радиального пояса каркаса.
Фиг. 3 - укрупненное изображение отсека двудечной плавающей крыши в разрезе.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения двудечная плавающая крыша нефтяного резервуара (не показан), включает в себя концентрически расположенные кольцевые сегменты 1 плавающей крыши (на фиг. 1 показаны кольцами, чередующимися со штриховкой и без штриховки), содержащие соединенные между собой отсеки 2 (на фиг. 1 два смежных отсека одного кольцевого сегмента выделены серым цветом), выполненные по существу в виде секторов кольца. Причем каждый из отсеков 2 имеет верхнюю поверхность 3, нижнюю поверхность 4, тангенциальные поверхности 5 и 6 и радиальные поверхности 7 и 8.
При этом отсеки 2 расположены так, что, по меньшей мере, по одному отсеку 2 двух соседних кольцевых сегментов 1 плавающей крыши расположены таким образом, что меньшая из тангенциальных поверхностей 5 отсека 2 первого кольцевого сегмента 1 прилегает, по меньшей мере, частью своей поверхности к, по меньшей мере, части поверхности большей из тангенциальных поверхностей 6 отсека второго кольцевого сегмента 1.
Соединение кольцевых сегментов 1 выполняется с помощью сварки. При этом сварочный шов в отличие от аналога имеет форму ломаной линии, в связи с чем усадка металла при сварке приводит к возникновению значительно меньших по сравнению с аналогом внутренних напряжений. Благодаря этому повышается прочность соединения кольцевых сегментов 1 и снижается вероятность повреждения соединения при воздействии неравномерной снеговой или аварийной нагрузок.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения плавающая крыша содержит, по меньшей мере, один радиальный пояс 9 каркаса, который соединен с, по меньшей мере, одной парой отсеков 2 соседних сегментов 1 плавающей крыши, прилегающих друг к другу, по меньшей мере, частями своих тангенциальных поверхностей 5 и 6, дополнительно соединяя их между собой; при этом радиальный пояс 9 каркаса имеет такую протяженность, что по существу соединяет собой центральную часть 10 плавающей крыши и бортовой лист 11.
Таким образом, радиальный пояс 9 каркаса соединяет собой центральную часть 10 плавающей крыши, бортовой лист 11 и отсеки 2.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения, по меньшей мере, часть, по меньшей мере, одного радиального пояса 9 каркаса выполнена в виде фермы, включающей в себя соединенные между собой вертикальные стержни 12, горизонтальные стержни 13 и перекрестные стержни 14. Применение радиального пояса 9 каркаса в виде фермы, состоящей из вертикальных стержней 12, горизонтальных стержней 13 и перекрестных стержней 14, повышает жесткость плавающей крыши при воздействии неравномерной снеговой или аварийной нагрузок.
Перекрестные стержни 14, выполненные из металлического профиля и соединенные сваркой с вертикальными 12 и горизонтальными стержнями 13 по граням отсеков 2, образуют ферму переменной высоты в радиальном направлении.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения, по меньшей мере, два перекрестных стержня 14, по меньшей мере, один верхний горизонтальный стержень 13, по меньшей мере, один нижний горизонтальный стержень 13 и, по меньшей мере, два вертикальных стержня 12 соединены с отсеком 2 и между собой, сваркой через накладки 15 формируя элемент фермы радиального пояса 9 каркаса. Таким образом, при указанном соединении достигается необходимая прочность по всей длине фермы радиального пояса 9 каркаса при воздействии неравномерной снеговой или аварийной нагрузок.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения горизонтальные стержни 13 соединены с вертикальными стержнями 12 по существу в форме трапеции, причем вертикальные и горизонтальные стержни соединены друг с другом концами и, по меньшей мере, один перекрестный стержень 14 соединен концами с противоположными углами между горизонтальным и вертикальным стержнем. Все стержни выполнены из металлического профиля и связаны между собой при помощи накладок 15, таким образом, обеспечивается пространственная жесткость для сохранения формы и объема плавающей крыши при воздействии снеговой и аварийной нагрузки.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения крыша содержит, по меньшей мере, один кольцевой пояс 16 каркаса, который проходит по осевым линиям верхней и нижней части отсеков 2, по меньшей мере, одного кольцевого сегмента 1 и, по меньшей мере, часть кольцевого пояса каркаса выполнена в виде кольцевого стержня 17, соединенного с фермой в месте соединения вертикальных стержней 12 и горизонтальных стержней 13.
Кольцевой пояс 16 каркаса имеет такую протяженность, что по существу соединяет собой все отсеки одного кольцевого сегмента 1.
Каркас, представляющий совокупность вертикальных стержней 12, горизонтальных стержней 13, перекрестных стержней 14 и кольцевых стержней 17 имеет большую прочность, пространственную жесткость и меньшую материалоемкость по сравнению с аналогом.
Настоящее изобретение было подробно описано со ссылкой на предпочтительный вариант его осуществления, однако очевидно, что оно может быть осуществлено в различных вариантах, не выходя за рамки заявленного объема правовой охраны, определяемого формулой изобретения.
1. Двудечная плавающая крыша нефтяного резервуара, включающая в себя концентрически расположенные кольцевые сегменты плавающей крыши, содержащие соединенные между собой отсеки, выполненные, по существу, в виде секторов кольца, причем отсек имеет верхнюю, нижнюю, тангенциальные и радиальные поверхности;
при этом отсеки расположены так, что по меньшей мере по одному отсеку двух соседних сегментов плавающей крыши расположены таким образом, что меньшая из тангенциальных поверхностей отсека первого сегмента прилегает по меньшей мере частью своей поверхности к по меньшей мере части поверхности большей из тангенциальных поверхностей отсека второго сегмента.
2. Плавающая крыша по п. 1, отличающаяся тем, что крыша содержит по меньшей мере один радиальный пояс каркаса, который соединен с по меньшей мере одной парой отсеков соседних сегментов плавающей крыши, прилегающих друг к другу по меньшей мере частями своих тангенциальных поверхностей, дополнительно соединяя их между собой; при этом радиальный пояс каркаса имеет такую протяженность, что, по существу, соединяет собой центральную часть плавающей крыши и бортовой лист.
3. Плавающая крыша по п. 2, отличающаяся тем, что по меньшей мере часть радиального пояса каркаса выполнена в виде фермы, включающей в себя соединенные между собой вертикальные стержни, горизонтальные стержни и перекрестные стержни.
4. Плавающая крыша по п. 3, отличающаяся тем, что по меньшей мере два перекрестных стержня, по меньшей мере один горизонтальный верхний стержень, по меньшей мере один горизонтальный нижний стержень и по меньшей мере два вертикальных стержня соединены с отсеком и между собой, формируя элемент фермы радиального пояса каркаса.
5. Плавающая крыша по п. 4, отличающаяся тем, что горизонтальные стержни соединены с вертикальными, по существу, в форме трапеции.
6. Плавающая крыша по п. 4, отличающаяся тем, что вертикальные и горизонтальные стержни соединены друг с другом концами.
7. Плавающая крыша по п. 4, отличающаяся тем, что по меньшей мере один перекрестный стержень соединен концами с противоположными углами между горизонтальным и вертикальным стержнями.
8. Плавающая крыша по п. 7, отличающаяся тем, что два перекрестных стержня располагаются, по существу, в одной плоскости и соединены друг с другом в месте пересечения.
9. Плавающая крыша по п. 1, отличающаяся тем, что крыша содержит по меньшей мере один кольцевой пояс каркаса, который проходит по осевым линиям верхней и нижней частей отсеков по меньшей мере одного кольцевого сегмента, при этом кольцевой пояс каркаса имеет такую протяженность, что, по существу, соединяет собой все отсеки одного кольцевого сегмента.
10. Плавающая крыша по п. 9, отличающаяся тем, что по меньшей мере часть кольцевого пояса каркаса выполнена в виде кольцевого стержня, соединенного с фермой в месте соединения горизонтальных и вертикальных стержней.
11. Плавающая крыша по любому из пп. 3-8 и 10, отличающаяся тем, что стержни выполнены из металлического профиля.
