3.3.2 Сфероидальные резервуары

Для создания значительных давлений и вакуума стальные цилиндрические резервуары не подходят, так как в резервуарах с внутренним опорным кольцом и внутренними ребрами жесткости возникают зоны концентрации высоких напряжений. Для предотвращения этого недостатка разработаны: каплевидные, многокупольные и сферические резервуары.

Осесимметричные сфероидальные каплевидные резервуары. Рассчитаны на избыточное давление 0.4 до 2 атм, и вакуум до 500 мм вод. ст. Представляют собой резервуары, в поперечном сечении имеющие форму капли с экваториальной опорой, состоящие из тонкостенной сфероидальной оболочки и днища без внутреннего каркаса. В этих резервуарах все элементы конструкции растянуты с одинаковой силой, поэтому такие резервуары называются оболочкой равного сопротивления.

Рис. 12. Осесимметричный каплевидный резервуар с экваториальной опорой

В любой точке каплевидного резервуара действуют в меридиональном и широтном направлении только растягивающие напряжения одинаковой величины. Однако в предэкваториальной части чрезмерно нарастают меридианальные и кольцевые усилия от давления жидкости. Для устранения этого недостатка используется система колон (20 опор) в зоне экватора, равномерно распределенных по окружности, которые упираются на железобетонное опорное кольцо. Каплевидная оболочка имеет толщину выше экватора 5 мм, ниже 6 мм. Геометрия оболочки имеет такую форму эллиптических поясов, что радиусы кривизны уменьшаются вверх до экватора с таким расчетом, чтобы меридиональные и кольцевые усилия по всей поверхности от гидростатической нагрузки и избыточного давления были равны между собой. Поэтому каплевидные резервуары иногда называют оболочками равного давления. Каплевидные резервуары экономичны, расход металла при прочих равных условиях значительно меньше, чем у вертикальных цилиндрических, их эксплуатация достаточно проста, однако монтаж таких резервуаров достаточно сложен. Каплевидные резервуары находят применение главным образом для низкокипящих нефтепродуктов при длительном их хранении (не менее двух месяцев); они обеспечивают сокращение потерь от «малых дыханий». Каплевидные резервуары для хранения нефтепродуктов с невысокой упругостью паров могут быть большой емкости, до 5000-12000 м³. Разработаны резервуары емкостью 20 000, 30 000, 40 000, 50 000 м³.

В настоящее время кроме сфероидальных каплевидных резервуаров используются каплевидные цилиндрические и торокапельные резервуары. Внутри таких оболочек имеется каркас, обеспечивающий устойчивость при частичном их заполнении. Внешний вид каплевидного резервуара представлен на рисунке 12, каплевидного цилиндрического и торокапельного на рисунке 13.

Рис. 13. Осесимметричный каплевидный цилиндрический и торокапельный резервуары: а-каплевидный цилиндрический (вид сбоку, в плане и поперечный разрез); б-торокапельный (вид в плане и поперечный разрез)

Осесимметричный сфероидальные многокупольные (многоторовые) резервуары. Для хранения больших объемов нефтепродуктов с невысокой упругостью паров на крупных нефтебазах используют сфероидальные многокупольные резервуары или многоторовые оболочки. Емкость таких резервуаров от 10 000 до 25 000 м³. Оболочка таких резервуаров состоит из поясов. Пояса 1-3 лежат на земле. В центре резервуара установлена колонна, на которую опираются расположенные радиально фермы, составляющие каркас жесткости резервуара. Эти фермы в точках сочленения куполов поддерживаются опорными стойками из труб. Общий вид такого резервуара представлен на рис. 14.

Рис. 14. Многокупольный (многоторовой) резервуар

Рис. 12. Многокупольный (многоторовой) резервуар

Сферические резервуары. Наиболее высокое давление способны выдерживать сферические резервуары (рис.15), которые рассчитаны на избыточное давление 10 атм. Такие резервуары предназначаются для хранения главным образом сжиженных и компримированных газов (бутана, пропана). Расход металла самый низкий, в два раза ниже, чем у цилиндрических, они имеют наименьшую поверхность на единицу объема и минимальную толщину оболочки. Объем таких резервуаров 200-800 м³. Общий вид такого резервуара представлен на рисунке 15. Однако такие резервуары трудны в монтаже и обслуживании.

Рис. 15 Общий вид сферического резервуара