MX2010013736A

MX2010013736A - Carro-tanque de ferrocarril.

Info

Publication number: MX2010013736A
Application number: MX2010013736A
Authority: MX
Inventors: James Shirvinski; Jeremy Delacerda
Original assignee: Union Tank Car Co
Priority date: 2009-12-11
Filing date: 2010-12-13
Publication date: 2011-07-06
Also published as: US8833268B2; US20110139032A1; CA2725064C; CA2725064A1; US20140338560A1; MX355125B; US9643624B2

Abstract

Se describen carros-tanque de ferrocarril que incluyen un tanque interno, un tanque externo y una separación de tanque a tanque entre el tanque interno y el externo. Aislamiento y separadores pueden ser colocados dentro de la separación de tanque a tanque. El tanque interno se puede desplazar dentro del tanque externo y los separadores se pueden aplastar bajo carga de fuerza significativa, tales como fuerza de impacto generadas durante una colisión o descarrilamiento. El tanque interno, asilamiento, separadores y tanque externo forman así un sistema de absorción de energía que reduce la probabilidad de que el tanque interno sea roto y que un material peligroso contenido en el mismo será liberado bajo tales condiciones.

Description

CARRO-TANQUE DE FERROCARRIL Antecedentes de la invención Los carros-tanques de ferrocarril están diseñados para transportar mercancías líquidas, mercancías gaseosas y mercancías que son mezclas de gas-líquido. El interior de un carro-tanque es algunas veces revestido con un material para aislar los componentes estructurales del carro-tanque de la mercancía que es transportada. Los carros-tanque pueden ser aislados o no aislados, presurizados o no presurizados y pueden estar diseñados para una sola carga o múltiples cargas. Los carros no presurizados tienen plomería en el fondo para la descarga y pueden tener una compuerta de acceso y un alojamiento de domo con varias válvulas en la parte superior. Los carros presurizados pueden tener una placa de presión, válvulas y un alojamiento de domo cilindrico protector en la parte superior a través del cual se puede llevar a cabo la carga y descarga.

Varios diseños de carro-tanque han sido desarrollados para la transportación de tipos específicos de mercancía, en los que se incluyen por ejemplo productos alimenticios y otros materiales, incluyendo materiales peligrosos que plantean una amenaza a la seguridad y salud si son derramados. Tradicionalmente , los carros-tanque de ferrocarril han sido diseñados para contener su mercancía en Ref. 216488 base a las propiedades físicas y químicas de la mercancía y los esfuerzos inherentes colocados sobre el carro tanque debido a aquellas propiedades. Sin embargo, en instancias de colisión y descarrilamiento, un carro-tanque puede ser sometido a fuerzas adicionales. En años recientes, se ha hecho trabajo hacia desarrollar estándares y criterios para reforzar carros-tanque de ferrocarril para reducir riesgos de derrames e incrementar la seguridad pública si se presentara un accidente de tren.

En respuesta a las preocupaciones de seguridad, las tendencias en el diseño de carro tanque han dado como resultado carros tanque que son construidos de aceros más gruesos que los que serían requeridos en base solamente a la carga estructural de mercancías específicas. Los carros-tanques actuales así tienen un espesor de acero en exceso de lo que es requerido para retener la presión de la mercancía y sostener cargas estructurales y el espesor adicional mejora la resistencia a la perforación y seguridad estructural del carro tanque, de tal manera que el carro tanque puede ser menos propenso a daños. Sin embargo, la cantidad de beneficio derivada de agregar espesor a la estructura externa de un carro-tanque es limitada y puede no ser suficiente para cumplir criterios deseados por evitar la liberación de materiales peligrosos durante eventos tales como colisiones o descarrilamiento.

Breve descripción de la invención La presente tecnología se relaciona con carros-tanque de ferrocarril que contienen una mercancía de acuerdo con sus propiedades físicas y químicas y también provee niveles incrementados de resistencia a la perforación y absorción de energía para resistir la liberación de la mercancía en el caso de una colisión o descarrilamiento. En particular, los carros-tanque de la presente tecnología tienen un tanque externo y un tanque interno dentro del tanque externo.

El tanque interno es soportado por una estructura de soporte interior, en donde hay una separación o libramiento de tanque a tanque definido entre tanque interno y el tanque externo. Separadores y aislamiento son colocados dentro de la liberación o separación de tanque a tanque definido entre el tanque interno y el tanque externo. El tanque interno se puede desplazar dentro del tanque externo bajo condiciones de carga de impacto y el aislamiento y separadores absorben energía de las condiciones de carga de impacto.

Breve descripción de las figuras Ejemplos específicos han sido escogidos por propósitos de ilustración y descripción y son mostrados en las figuras adjuntas, formando parte de la especificación.

La Figura 1 ilustra una vista en sección transversal lateral de un ejemplo de un carro-tanque de la presente tecnología.

La Figura 2 ilustra una vista detallada de la vista en sección transversal del carro tanque de la Figura 1.

La Figura 3 ilustra una vista en sección transversal del extremo del carro-tanque de la Figura 1.

La Figura 4 ilustra una modalidad de un separador para uso en el carro-tanque de la Figura 1.

La Figura 5 ilustra una vista en perspectiva de un segundo ejemplo de un carro-tanque de la presente tecnología.

La Figura 6 ilustra un separador superior del carro-tanque de la Figura 5.

La Figura 7 ilustra un separador . inferior del carro-tanque de la Figura 5.

La Figura 8 es una vista en sección transversal de un ejemplo de una estructura de soporte inferior del carro-tanque de las Figuras 1 y 5.

La Figura 9 ilustra ejemplos de un domo que puede ser usado con el carro tanque de las Figuras 1 y 5.

La Figura 10 ilustra un carro-tanque de la Figura 5 que sufre pruebas de absorción de energía de impacto de cubierta a través de análisis elemental finito, antes del impacto de rampa a la cubierta del carro-tanque.

La Figura 11 ilustra un carro-tanque de la Figura 5 que sufre pruebas de absorción de energía de impacto de cubierta a través de análisis elemento finito, después que el ariete impacta la cubierta del carro-tanque.

La Figura 12 ilustra un carro-tanque de la Figura 5 que sufre pruebas de absorción de energía de impacto de cabeza por medio de análisis elemental finito antes de impacto de ariete de la cabeza del carro-tanque.

La Figura 13 ilustra un carro-tanque de la Figura 5 que sufre pruebas de absorción de energía de impacto de cabeza por medio de análisis elemental finito, después que el ariete impacta la cabeza del carro-tanque .

Descripción detallada de la invención Los carros-tanque de la presente tecnología están diseñados para tener resistencia al impacto mejorada en comparación con los carros-tanque convencionales. Los carros-tanque tienen un tanque externo que rodea un tanque interno. El tanque interno es encerrado por el carro externo y es soportado dentro del tanque externo.

Los carros-tanque de la presente tecnología pueden ser usados para transportar mercancías, en las que se incluyen pero no limitadas a mercancías líquidas, mercancías gaseosas y mercancías que son mezclas de gas-líquido. Las mercancías transportadas pueden ser peligrosas o no peligrosas y pueden ser presurizadas o no presurizadas .

Las Figuras 1 a 4 ilustran un ejemplo de un carro-tanque 100 de la presente tecnología que incluye un tanque externo 102, un tanque interno 104 y una separación o libramiento de tanque a tanque 106 entre el tanque externo 102 y el tanque interno 104 que contiene aislamiento 108 y separadores 110. Cada uno del tanque externo 104 y el tanque interno 102 pueden ser en general cilindricos, tienen secciones transversales sustancialmente circulares que son preferiblemente concéntricas, como se muestra en la Figura 3. Como se ilustra adicionalmente en la Figura 3, el carro-tanque 100 también incluye una estructura de soporte inferior 112 que sirve para soportar el tanque interno, también como mantiene la independencia del tanque interno del tanque externo. El carro-tanque puede también incluir un domo 114, que puede ser colocado en la parte superior del carro-tanque para proveer acceso para la carga y descarga de una mercancía almacenada dentro del tanque interno 104 del carro-tanque 100. En por lo menos un ejemplo, el tanque interno 104 es conectado rígidamente al tanque externo 104 solamente en el domo 114.

El tanque interno 104 puede ser fabricado de cualquier material o materiales apropiados e incluye cabezas de tanque interno 116 y una cubierta de tanque interno 118. En una modalidad, la cabeza de tanque interno 116 y la cubierta de tanque interno 118 son ambos fabricados de un acero TC 128 Gr B. El espesor de la cabeza de tanque interno 116 puede ser de aproximadamente 1.9 cm (3/4 de pulgada) a aproximadamente 2.5 cm (1 pulgada) . El espesor de la cubierta de tanque interno 118 puede ser de aproximadamente 1.1 cm (7/16 de pulgada) a aproximadamente 1.43 cm (9/16 de pulgada) , y preferiblemente tiene un espesor que es por lo menos aproximadamente 1.19 cm (15/32 de pulgada).

El tanque externo 102 puede también ser fabricado de cualquier material apropiado e incluye cabeza de tanque externo 120 y una cubierta de tanque externo 122. En una modalidad, la cabeza de tanque externo 120 y la cubierta de tanque externo 122 pueden ambos ser fabricados de acero TC 128 Gr B. El espesor de la cabeza de tanque externo 120 puede ser de por lo menos aproximadamente 1.3 cm (1/2 pulgada) puede preferiblemente ser de aproximadamente 1.9 cm (3/4 de pulgada) a aproximadamente 2.5 cm (1 pulgada) . El espesor de la cubierta de tanque externo 122 puede ser de por lo menos aproximadamente 1.19 cm (15/32 de pulgada) y puede preferiblemente ser de alrededor de 1.9 cm (3/4 de pulgada) a aproximadamente 2.5 cm (1 pulgada) .

En una modalidad, el tanque externo 102 puede ser construido de un acero de alta dureza especial . El acero de alta dureza es producido mediante vaciado continuo de un fundido producido ya sea en hornos de oxígeno básico u hornos eléctricos. El acero puede ser ya sea laminado en caliente con una temperatura de terminado máxima de 1125 °C o normalizado después de la laminación con el fin de obtener propiedades de dureza óptimas. Si es normalizado, la temperatura para el tratamiento de normalización es de 950°C por 1 hora y enfriado por aire. La composición del acero es: 0.05% C, 0.94% Mn, 0.52% Si, 1.29% Cu, 0.74% Ni, 0.07% Nb( 0.08% Ti, 0.005% S máximo, 0.005% P máximo, el resto de Fe. Esta composición es nominal y puede ser ajustada para la manufactura y optimización de propiedades físicas.

En algunas modalidades, la cubierta de tanque interno 118 y la cubierta de tiene externo 122 tienen un espesor combinado de por lo menos aproximadamente 3.8 cm (1.5 pulgadas) , y la cabeza de tanque interno 116 y la cabeza de tanque externo 120 tienen un espesor combinado de por lo menos aproximadamente 4.3 cm (1.7 pulgadas).

La separación de tanque a tanque 106, que es medida desde la superficie externa de la cubierta de tanque interno 118 a la superficie interna de la cubierta de tanque externo 122, puede ser cualquier distancia apropiada. En por lo menos un ejemplo, la separación de tanque a tanque 106 es de aproximadamente 10 cm (4 pulgadas) . Como otro ejemplo solamente, la separación podría estar en el intervalo de aproximadamente 5 cm (2 pulgadas) a 12.7 cm (5 pulgadas).

Los separadores 110 son colocados entre los tanque interno 104 y el tanque externo 102 y pueden permitir la absorción de energía. Los separadores 110 pueden estar diseñados para aplastarse bajo condiciones de carga de impacto o carga de fuerza significativa, tal como cuando el carro-tanque experimenta un impacto o descarrilamiento. Los separadores pueden ser fabricados de cualquier material apropiado, en los que se incluyen pero no limitados a acero A516-70 o TC128 Gr B.

Un ejemplo de un separador es indicado en general con 110 en la Figura 4. En esEe ejemplo, el tanque externo 102 incluye una o más aberturas 124 y el separador 110 se extiende a través de cada abertura 124 para empalmarse con el tanque interno 104. El separador 110 tiene una placa de cubierta 128, por lo menos dos patas 130a y 130b que se extienden a lo lejos de la placa de cubierta 128 y un fondo 132 unido a las patas 130a y 130b que se pone en contacto con la cubierta de tanque interno 104 cuando el separador 110 es insertado a la abertura 124. En tal modalidad, bajo condiciones de impacto, los separadores 10 se pueden contraer o aplastar a medida que el tanque interno 104 se desplaza dentro del tanque externo 102 o los separadores pueden ser desalojados y empujados hacia fuera por el tanque interno 104 que se desplaza dentro del tanque externo 102.

Un arreglo alternativo de separadores es ilustrado en las Figuras 1 a 7. Como se muestra en la Figura 5, un carro-tanque 200 que tiene un tanque interno 202 y un tanque externo 204 tiene una pluralidad de separadores superiores 206a-206f y una pluralidad de separadores interiores 208a-208e. Un lado del carro-tanque 200 es mostrado en la Figura 5, y se debe entender que el otro lado tiene un arreglo simétrico de separadores. Los separadores superiores 206a-208f son espaciados a lo largo de la longitud de la mitad superior del carro-tanque 200 y los separadores inferiores 208a-208e que están espaciados a lo largo de la longitud de la mitad inferior del carro-tanque 200. Como se ilustra, cada lado del carro-tanque tiene preferiblemente seis separadores superiores 206a-206f y cinco separadores inferiores 208a-208e, pero el número de separadores superiores e inferiores variará con el tamaño del tanque.

Un ejemplo de un separador superior 206 es mostrado en la Figura 6. Cada separador superior 206 puede ser asegurado a la cubierta de tanque externo 204, tal como por ejemplo al ser soldado a la cubierta de tanque externo,! 204. Un separador superior 206 puede en general ser formado' en forma de U, que tiene dos patas 210a y 210b que se extienden a lo lejos de la cubierta de tanque externo 204 hacia la cubierta de tanque interno 202 y una pieza transversal 212 que se extiende desde una pata 210a a la otra pata 210b, que une las dos patas. En algunos ejemplos, los puntos de conexión 214a y 214b entre las patas 210a y 210b y la pieza transversal 214 son cuadrados o redondeados. Los separadores superiores pueden ser fabricados de cualquier material apropiado, en los que se incluyen, por ejemplo acero A516-70 o TC128 Gr B. El acero A527-50 puede ser usado en lugar de A516-70 en cualquier situación que no está reteniendo presión. En por lo menos un ejemplo, cada pata 210a y 210b y la pieza transversal 212 de un separador superior 206 pueden tener un espesor de aproximadamente 0.635 cm (1/4 de pulgada) a aproximadamente 2.5 cm (1 pulgada), incluyendo por ejemplo que tiene un espesor de aproximadamente 0.95 cm (3/8 de pulgada) . Adicionalmente , el separador superior 206 puede tener cualquier altura apropiada, medida desde el extremo de la pata 210 que es asegurada a la cubierta del tanque externo 204 a la superficie externa de la pieza transversal 212 y tiene preferiblemente una altura que abarca la separación de tanque a tanque, de tal manera que la pieza transversal 212 del separador superior 206 se empalma con la cubierta del tanque interno cuando el separador superior 206 está instalado en el carro-tanque. Además, el separador superior 206 puede tener cualquier ancho apropiado, medido desde el borde externo de una pata 210 al otro borde de la otra pata 210, tal como un ancho de aproximadamente 7.6 cm (3 pulgadas) a aproximadamente 12.7 cm (5 pulgadas), incluyendo por ejemplo 8.9 cm (3.5 pulgadas).

Un ejemplo de un separador inferior 208 es ilustrado en la Figura 7. Cada separador inferior 208 puede ser asegurado, tal como mediante soldadura, a la cubierta de tanque interno 202 o preferiblemente a un cojinete de refuerzo de tanque 216 que es asegurado a la cubierta de tanque interno 202. Como se ilustra en la Figura 7, el separador inferior 208 es asegurado al cojinete de refuerzo de tanque 216 en un primer extremo 218 y un segundo extremo 220. Entre el primer extremo 218 y el segundo extremo 220 del separador inferior 208, el separador inferior se curva hacia fuera, a lo lejos de la cubierta de tanque interno 202 y el cojinete reforzante 216, formando un vértice 222 y dos patas 224a y 224b. Los separadores inferiores pueden ser fabricados de cualquier material apropiado, en los que se incluyen, por ejemplo acero A516-70 o TC128 Gr B o acero A572-50 (para componentes de retención sin presión) . En por lo menos un ejemplo, el separador inferior 208 puede tener un espesor de aproximadamente 0.635 cm (1/4 de pulgada) a aproximadamente 2.5 cm (1 pulgada), incluyendo por ejemplo que tiene un espesor de aproximadamente 0.95 cm (3/8 de pulgada) . El separador inferior puede tener cualquier longitud apropiada, medida desde el borde externo del primer extremo 218 al borde externo del segundo extremo 220, incluyendo pero no limitado a una longitud de aproximadamente 20.3 cm (8 pulgadas) a aproximadamente 38 cm (15 pulgadas) , incluyendo por ejemplo una longitud de aproximadamente 30 cm (12 pulgadas) . El separador inferior 208 puede también tener cualquier ayuda apropiada, medida desde el borde de separador inferior asegurado a la cubierta de tanque interno 202 o el cojinete reforzante 216 a vértice 222 de separador inferior y preferiblemente tiene una altura que abarca la separación de tanque a tanque, de tal manera que el vértice 222 del separador inferior 208 se empalma con la cubierta del tanque externo 204 cuando el separador inferior 208 es instalado en el carro-tanque .

Refiriéndose otra vez a las Figuras 1-3, el aislamiento 108 puede rodear la cubierta del tanque interno 104. Preferible, el aislamiento 108 rodea sustancialmente por completo el tanque interno 104, llenando cualquier área dentro de la separación de tanque a tanque 106 si no es tomada por los separadores 110, la estructura de soporte del fondo 112 y el domo 114. El aislamiento puede ser cualquier material apropiado y puede contener múltiples capas. En una modalidad, el aislamiento incluye una primera capa de aislamiento y una segunda capa de aislamiento. La primera capa de aislamiento puede ser por ejemplo una fibra de cerámica de 0.0128 kg/m3 (4.5 libras/pie3) y puede ser de aproximadamente 5 cm (2 pulgadas) de espesor. La segunda capa de aislamiento puede ser por ejemplo fibra de vidrio de 0.0096 kg/m3 (3/4 de pulgada/pie3) y puede ser de aproximadamente 5 cm (2 pulgadas) de espesor. Las capas de aislamiento pueden variar con la separación entre los tanques. Como otro ejemplo, más aislamiento puede ser comprimido a la separación de 10 centímetros (4 pulgadas) de tal manera que se usa una sola capa de aislamiento.

Refiriéndose a las Figuras 1-3 y 8, la estructura de soporte de inferior puede ser fabricada de cualesquier materiales apropiados, en los que se incluyen pero no limitados a acero A516-70 o TC128 Gr B . La estructura de soporte inferior 112 está preferiblemente ubicada entre el tanque interno 102 y el tanque interno 104 en la región de los carretones o planos de apoyo 126. La estructura de soporte inferior 112 incluye un soporte de tanque interno curvo 300 que es asegurado, tal como mediante soldadura, al tanque interno 104 o a un recojinete de tanque interno 302 como se ilustra en la Figura 8. El recojinete de tanque interno 302 es asegurado, tal como mediante soldadura, al tanque interno 104. La estructura de soporte inferior 112 también incluye una jaula de tanque 306 que es asegurada, tal como mediante soldadura, al tanque externo 102. La jaula de tanque 306 está formada para recibir el soporte de tanque interno 300. El soporte puede así ser provisto al tanque interno 104 por la estructura de soporte inferior 112 cuando el soporte de tanque interno 300 se apoya sobre la jaula del tanque. En tanto que el soporte de tanque interno 300 y la jaula de tanque 306 están preferiblemente en contacto bajo condiciones de operación y carga normales, no están unidos mecánicamente. El soporte de tanque interno 300 se puede deslizar a lo largo de la jaula del tanque 306 o levantarse de la jaula 306 bajo condiciones de carga de fuerza significativas, tales como colisión, descarrilamiento y rodamiento del tanque. En por lo menos una modalidad, la estructura de soporte inferior 112 también incluye espuma 308, tal como por ejemplo espuma DOW beta para proveer soporte adicional. La espuma 308 es colocada entre los soportes de tanque interno 300 y el tanque interno 10 o el recojinete de tanque interno 302, entre la jaula de tanque 306 y el tanque externo 102 o ambos. Un material alternativo para el soporte inferior incluye acero A570-50. Además, se puede usar espuma de uretano en lugar de espuma DOW beta, pero serviría solamente como una función térmica, no una estructural (lo que es aceptable) .

La Figura 9 ilustra una sección transversal de un ejemplo de un domo 114 que puede ser usado con carros-tanque de la presente tecnología. El domo 114 incluye una boquilla 400 a través de la cual la mercancía puede ser colocada y removida del tanque interno 104. Cuando el carro-tanque está en operación, una placa de cubierta 402 puede ser usada para cubrir y cerrar la boquilla 400. La placa de cubierta 402 es asegurada de manera removible a la boquilla 400, tal como al ser asegurada por un número de pernos 404. El domo 114 puede incluir una pared lateral 406, que puede ser circular y que preferiblemente se extiende por encima de la boquilla 400 y la placa de cubierta 402. Una placa reforzante circular 408 puede también ser incluida, para proveer soporte estructural adicional al domo 114, incluyendo la pared lateral 406.

El tanque externo 202, aislamiento 108, separadores 110 y tanque interno 104 actúan como un sistema absorbedor de energía en el caso de descarrilamiento u otro evento que posiblemente conduciría a perforación u otra ruptura del tanque interno 104. El sistema de absorción de energía del carro-tanque 100 permite que el tanque interno 104 se mueva independientemente del tanque externo 102, que puede absorber por lo menos una cantidad significativa de la fuerza aplicada al carro-tanque 100 en un escenario de impacto o descarrilamiento, reduciendo así la probabilidad de que la cubierta del tanque interno 104 sea rota.

Resistencia a la Perforación El carro-tanque 100 tiene preferiblemente una absorción de energía de impacto de cubierta por lo menos 207,386 metros-kg (2.5 millones de pies-libras) en la línea central en el tanque y una absorción de energía de impacto de cabeza de por lo menos aproximadamente 207,386 metros-kg (1.5 millones de pies-libras) en un punto que está aproximadamente a 73.7 era (29 pulgadas) debajo de la línea central de tanque. Este puede ser un incremento de aproximadamente 1.5 veces en absorción de energía de impacto de cubierta y un incremento de 1.4 veces en absorción de energía de impacto de cabeza, con respecto a los diseños de carro-tanque actuales, como se muestra en la Tabla 1 a continuación.

Tabla 1 Con referencia a la Tabla 2, carros-tanque que tienen un tanque interno y un tanque externo fueron analizados utilizando análisis elemental finito en cuanto a absorción de energía de impacto de cubierta utilizando un ariete, como se muestra en las Figuras 10 y 11. El ariete tenía un peso total de 129,730 kg (286,000 libras) y una cabeza de ariete en forma de cuña 502 con una cara de impacto de 15 cm (6 pulgadas) por 15 cm 504. Como se muestra en las Figuras 10 y 11, la prueba se llevó a cabo al impulsar el ariete al carro-tanque en la línea central 506 de la cubierta externa del tanque 508. La energía de impacto, proporcionada por el ariete se hizo variar al cambiar la velocidad del ariete cuando impacta el carro-tanque , conocido como la velocidad de impacto de ariete. La absorción de energía de impacto de cubierta de un carro-tanque particular es la cantidad máxima de energía de impacto que la cubierta del carro-tanque puede absorber sin perforación.

Los primeros y segundos diseños de carro-tanque tenían cada uno una cubierta de tanque interno 510 que tiene una longitud cilindrica de aproximadamente 12 metros (472 pulgadas) y un diámetro interno de aproximadamente 254 c (100 pulgadas) , fabricado de acero TC 128 GR B que tiene un espesor de 1.19 cm (0.4688 pulgada) . El tanque interno fue presurizado a una presión de aproximadamente 7.03 kg/cm2 (100 libras-fuerza/pulgada cuadrada) . Las cabezas de tanque interno eran cabezas helicoidales 2:1 fabricada de acero TC 128 GR B y la longitud global del carro-tanque interno fue de aproximadamente 13.25 m (522 pulgadas) tal como es medida desde el punto central de la cabeza de tanque interno en un extremo del tanque interno al punto central de la cabeza de tanque interno en el extremo opuesto del tanque interno.

El primer diseño de carro-tanque tenía una cubierta de tanque interno y externo 508 fabricada de acero TC 128 GR B que tiene un espesor de 1.19 cm (0.4688 pulgada) y una separación de tanque a tanque de aproximadamente 10 cm (4 pulgadas) . La velocidad de impacto de ariete fue de aproximadamente 26 km/hora (16.2 millas por hora (mph) ) que alimenta una energía de impacto de aproximadamente 345,643 metros/kg (2.5 millones de pies-libras). La energía de impacto proporcionada por el ariete después del impacto con el primer carro-tanque provocó deformación de la cubierta de tanque externo y la cubierta de tanque interno y también dio como resultado que ambas cubiertas fueran perforadas. Los cálculos mostraron que la cubierta de tiene externo se perforó a un desplazamiento de ariete de aproximadamente 73.7 cm (29 pulgadas) y una fuerza máxima de aproximadamente 387,828 kg (855,000 libras). La cubierta de tanque interno se perforó rápidamente después de la falla de la cubierta del tanque externo. La absorción de energía de impacto a la falla fue calculada que es de aproximadamente 182,450 metros-kg (1.32 millones de pies-libras) . Los resultados de las pruebas para el primer diseño de carro-tanque son mostrados en la hilera 7 de la Tabla 2 a continuación.

El segundo diseño de carro-tanque tenía una cubierta de tanque externo 508 fabricada de acero TC 128 GR B que tiene un espesor de 1.97 cm (0.777 pulgadas) y una separación de tanque a tanque de aproximadamente 10 cm (4 pulgadas) . La velocidad de impacto de ariete fue de aproximadamente 26 km/hora (16.2 millas por hora (mph) ) , proporcionando una energía de impacto de aproximadamente 345,643 metros-kg (2.5 millones de pies-libras). Como se muestra en la Figura 11, la energía de impacto proporcionada por el ariete provocó deformación de la cubierta de tanque externo 508 y la cubierta de tanque interno 510, pero el encamisado o forro externo resistió las fuerzas de impacto del ariete y la cubierta de tanque externo 508 y la cubierta de tanque interno 510 fueron perforada. El desplazamiento máximo de ariete fue de aproximadamente 106.7 cm (42 pulgadas) y la absorción de energía de impacto de cubierta fue de por lo menos 345,643 metros-kg (2.5 millones de pie-libras) , puesto que la energía de impacto alimentada de aquella cantidad fue absorbida y disipada por la deformación del tanque. Los resultados de las pruebas para el segundo diseño de carro tanque a esta velocidad de ariete son mostrados en la hilera 8 de la Tabla 2 a continuación.

El segundo diseño de carro-tanque fue también probado a velocidades de impacto de ariete de 28.5 km/hora (17.7 millas por hora) y 30 km/hora (18.8 millas por hora) y 32 km/hora (20.0 millas por hora), que proporcionó energía de impacto de 414,772 metros-kg (3.0 millones de pies-libras), 359,469 metros-kg (2.6 millones de pies-libras) y 359,469 metros-kg (2.6 millones de pies-libras), respectivamente. La energía de impacto de 414,772 metros-kg (3.0 millones de pies-libras) fue suficiente para iniciar fracturas en la cubierta de tanque externo de 1.97 cm (0.777 pulgadas) de espesor, pero la cubierta de tanque externo no fue plenamente penetrada y no se iniciaron fracturas en la cubierta de tanque interno. Así, el umbral de perforación del carro-tanque es más alto que la energía de impacto de 456,250 metros-kg (3.3 millones de pies-libres) de impacto. Sin embargo, cuando la velocidad de impacto fue incrementada adicionalmente a 30.2 km/hora (18.8 millas por hora) y 32 km/hora (20.0 millas por hora), se tuvo como resultado perforación de carros-tanque . Los cálculos determinaron que la perforación ocurrió a una energía de impacto de aproximadamente 359,469 metros-kg (2.6 millones de pies-libras) . Sin estar limitados por alguna teoría particular, se cree que la perforación que resultó debido a efectos dinámicos adicionales que son introducidos en el carro-tanque responden al impacto a estas velocidades más altas. Así, los efectos inerciales a las velocidades más altas dieron como resultados de impacto que exceden el umbral de perforación para el carro-tanque a un desplazamiento más bajo que el que fue obtenido cuando la velocidad de impacto fue ligeramente reducida 29.48 km/hora (17.7 millas por hora). Sin embargo, en cada instancia, el carro-tanque todavía mantuvo una absorción de energía de impacto mayor de 345,643 metros-kg (2.5 millones de pies-libras) . Los resultados adicionales de las pruebas para el segundo diseño de carro-tanque a estas velocidades más altas son mostrados en las hileras 9-11 de la Tabla 2 a continuación.

El tercer diseño de carro-tanque tenía una cubierta de tanque externo 508 fabricada de acero TC 128 GR B que tiene un espesor de 1.8 cm (0.7145 pulgadas) y una separación de tanque a tanque de aproximadamente 10 cm (4 pulgadas) . El tercer diseño de carro-tanque tenía una cubierta de tanque interno 510 que tiene una longitud cilindrica de aproximadamente 12 metros (472 pulgadas) y un diámetro interno de aproximadamente 254 cm (100 pulgadas) , fabricado de acero TC 128 GR B que tiene un espesor de 1.45 cm (0.5625 pulgadas) . El tanque interno fue presurizado a una presión de aproximadamente 7.03 kg/cm2 (100 libras/pulgada cuadrada). Las cabezas de tanque interno eran cabezas helicoidales 2:1 fabricadas de acero TC 128 GR B y la longitud global del carro-tanque interno fue de aproximadamente 13.3 metros (522 pulgadas) , tal como se mide desde el punto central de la cabeza de tanque interno en un extremo del tanque interno al punto central de la cabeza de tanque interno en el extremo opuesto del tanque interno. El tercer diseño de carro-tanque también probado a una velocidad de impacto de ariete de 28.5 km/hora (17.7 millas por hora), que proporcionó energía de impacto de 414,772 metros-kg (3.0 millones de pies-libras). Se determinó que la energía de impacto de 414,762 metros-kg (3.0 millones de pies-libras) era el umbral de perforación para el tercer diseño de carro-tanque . Los resultados de las pruebas para el tercer diseño de carro-tanque son mostrados en la hilera 12 de la Tabla 2 a continuación.

Se llevaron a cabo pruebas en diseños de carro-tanque adicionales como se reporta en la Tabla 2 a continuación. Las dimensiones y materiales de los diseños de carro-tanque y las condiciones de impacto de ariete fueron las mismas, excepto aquellas para las dimensiones indicadas en la Tabla 2.

Tabla 2 Nota: (1) El tanque no fue plenamente perforado a esta velocidad de impacto.

Ejemplo 2: Perforación de Cabeza Carros - tanque que tienen un tanque interno y un tanque externo fueron analizados en cuanto a absorción de energía de impacto de cabeza utilizando un ariete, como se muestra en las Figuras 12 y 13. El ariete tenía un peso total de 129,730 kg (286,000 libras) y una cabeza de ariete en forma de cuña 602 con una cara de impacto de 15 cm por 15 cm (6 pulgadas x 6 pulgadas) 604. Como se muestra en las Figuras 12 y 13, la prueba se llevó a cabo al impulsar el ariete a la cabeza del carro tanque en un punto 606 que está aproximadamente 73.7 cm (29 pulgadas) debajo de la línea central del tanque. La energía de impacto proporcionada por el ariete se hizo variar al cambiar la velocidad del ariete cuando impactó el carro- tanque , conocida como la velocidad de impacto de ariete. La absorción de energía de impacto de cabeza de un carro-tanque particular es la cantidad máxima de energía de impacto que la cabeza del carro tanque puede absorber sin perforación.

Tres diseños de prueba para el tanque externo fueron evaluados, cada uno tiene geometría de tanque interno idénticas, con una cabeza de tanto interno de acero TC 128 Gr B de 2.23 cm (0.87 pulgadas) de espesor 610 y una cubierta de tanque interno de acero TC 128 Gr B de 1.19 cm (0.4688 pulgadas) de espesor 614. La cabeza de tanque interno 610 para cada carro tanque probado tenía un diámetro que era nominalmente de alrededor de 254 cm (100 pulgadas) y el tanque interno fue presurizado a una presión interna de 7.03 kg/cm2 (100 libras/pulgada cuadrada) . La geometría de la cabeza de tanque interno 610 para cada carro tanque fue una elipsoide 2:1. La cabeza de tanque externo 612 para cada carro tanque tenía un diámetro interno de 274 cm (12 pulgadas) y una geometría de disco con una separación de tanque a tanque de 10 cm (4 pulgadas) de la cabeza de tanque interno 610.

La velocidad de impacto de ariete usada para los análisis de absorción de energía de impacto de cabeza iniciales de todos los tres diseños de pruebas de tanque externo fue de 20 km/hora (12.52 millas por hora) , que proporcionó una energía de impacto de 207,386 metros-kg (1.5 millones de pies-libras) . Como se muestra en la Figura 13, la energía de impacto proporcionada por el ariete provocó por lo menos deformación de la cabeza de tanque externo 612 y la cabeza de tanque interno 610 para cada diseño probado y también dio como resultado perforación de algunos de los diseños de prueba como se describe a continuación.

El primer diseño de tanque externo tenía una cabeza de tanque externo de acero de TC128 Gr B de 1.3 cm (0.500 pulgadas) de espesor y una cubierta de tanque externo de acero TC128 Gr B de 0.95 cm (0.375 pulgadas) de espesor 616. La cabeza de tanque externo 612 fue perforada a un desplazamiento de ariete de aproximadamente 46 cm (18 pulgadas) y una fuerza de ariete máxima de aproximadamente 146,553 kg (1.6 millones de libras) . La cabeza de tanque interno 610 fue perforada a un desplazamiento de ariete de aproximadamente 60 cm (22 pulgadas) y una fuerza de ariete de 480,816 kg (1.06 millones de libras) . La energía de perforación de cabeza en la perforación de la cabeza de tanque interno 610 fue calculada que es de aproximadamente 153,466 metros-kg (1.11 millones de pies-libras) . Los resultados para el primer diseño son ilustrados en la hilera 16 de la Tabla 13 a continuació .

El segundo diseño de tanque externo tenía una cabeza de tanque externo de acero TC128 Gr B de 2.23 cm (0.879 pulgadas de espesor 612 y una cubierta de tanque externo de acero TC128 Gr B de 0.95 cm (0.375 pulgadas) de espesor 616. La cabeza de tanque externo 612 fue penetrada parcialmente al final en la respuesta de impacto a un desplazamiento de ariete de aproximadamente 51 cm (20 pulgadas) y una fuerza máxima de aproximadamente 712,152 kg (1.57 millones de libras) . Sin embargo, el ariete se detuvo a un desplazamiento máximo de aproximadamente 53.3 cm (21 pulgadas) y la cabeza de tanque interno 610 no fue perforada. Toda la energía de impacto de 207,386 metros-kg (1.5 millones de pies-libras) fue absorbida y disipada por este segundo diseño. Los resultados del segundo diseño son enlistados en la hilera 17 de la Tabla 3 a continuación.

El tercero diseño de tanque externo tenía una cabeza de tanque externo de acero de TC128 Gr B de 2.23 cm (0.879 pulgadas) de espesor 612 y una cubierta de tanque externo de acero TC128 Gr B de 1.97 cm (0.777 pulgadas) de espesor 616 para ser consistentes con algunos de los diseños de cubierta de tanque externo del Ejemplo 1. La cabeza de tanque externo 612 fue penetrada parcialmente al final en la respuesta de impacto a un desplazamiento de ariete de aproximadamente 48.3 cm (19 pulgadas) y una fuerza máxima de aproximadamente 721,224 kg (1.59 millones de libras) . El ariete se detuvo a un desplazamiento máximo de aproximadamente 53.3 cm (21 pulgadas) y la cabeza de tiene interno 610 no fue perforada. Toda la energía de impacto de 207,386 metros-kg (1.5 millones de pies-libras) fue absorbida y disipada por este tercer diseño. Los resultados para el tercer diseño son enlistados en la hilera 18 de la Tabla 3 a continuación.

Para establecer la energía de perforación máxima que el tercero diseño de tanque externo puede soportar, se llevaron a cabo muestras adicionales a una velocidad de impacto de ariete ' más alta de 23.3 km/hora (14.5 millas por hora) correspondientes a una energía de impacto de 276,515 metros-kg (2.0 millones de pies-libras). El impacto a velocidad más alta fue suficiente para perfora tanto la cabeza de tiene externo como la cabeza de tanque interno con una energía de perforación de 257,159 metros-kg (1.86 millones de pies-libras) . Los resultados para el tercer diseño a la velocidad más alta son enlistados en la hilera 19 de la Tabla 3 a continuación.

Se llevaron a cabo pruebas adicionales en diseños de carro-tanque adicionales como se reporta en la Tabla 3 a continuación. Las dimensiones y materiales de los diseños de carro-tanque y las condiciones de impacto de ariete, fueron los mismos como aquellos anteriores excepto por las dimensiones indicadas en la Tabla 3. Las cabezas de tanque interno fueron todas fabricadas de acero TC128 Gr B que tienen el espesor indicado en la Tabla 3 a continuación y las cubiertas de tanque interno fueron todas de acero TC128 Gr B de 1.19 cm (0.4688 pulgadas) de espesor.

Tabla 3 conversiones Ejemplo 3 Un carro-tanque de la presente tecnología que tiene una separación de tanque a tanque de aproximadamente 10 cm (4 pulgadas) fue fabricado que tiene las siguientes dimensiones: • Una cubierta de tanque interno que tiene un diámetro interno de 255.59 cm (100.625 pulgadas) fabricado de acero TC 128 GR B que tiene un espesor de 1.19 cm (15/32 pulgadas) .

• Una cabeza de tanque interno de acero TC 128 GR B que tiene un espesor de 2.53 cm (0.879 pulgadas) .

• Una cubierta de tanque externo que tiene un diámetro interno de 278.29 cm (109.5625 pulgadas) fabricado de acero TC 128 GR B que tiene un espesor de 1.97 cm (0.777 pulgadas) .

• Una cabeza de tanque externo fabricado de acero TC 128 GR B que tiene un espesor de 2.23 cm (0.879 pulgadas) .

Se determinó que la absorción de energía de impacto de la cubierta del carro-tanque era de aproximadamente 414,772 metros-kg (3.0 millones de pies-libras) en la línea central del carro-tanque y se determinó que la absorción de energía de impacto de la cabeza era de aproximadamente 262,689 metros-kg (1.9 millones de pies-libras) en un punto por encima de 73.7 cm (29 pulgadas) debajo de la línea central del carro-tanque.

A partir de lo anterior, se apreciará que aunque se han descrito ejemplos específicos en la presente por propósitos de ilustración, varias modificaciones se pueden efectuar sin desviarse del espíritu o alcance de esta revelación. Por consiguiente, se pretende que la descripción detallada anterior sea considerada como ilustrativa en lugar de limitante, y se comprenderá que son las siguientes reivindicaciones, incluyendo todos los equivalentes, que pretenden indicar particularmente y reivindicar distintamente la materia reivindicada.

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones :

1. Un carro-tanque caracterizado porque comprende: un tanque externo; un tanque interno envuelto dentro del tanque externo, el tanque interno es soportado por una estructura de soporte inferior, en donde hay una separación de tanque a tanque definida entre el tanque interno y el tanque externo; y separadores y aislamiento dentro de la separación de tanque a tanque definida entre el tanque interno y el tanque externo.

2. El carro-tanque de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque tiene una absorción de energía de impacto de cubierta del carro-tanque que es de por lo menos aproximadamente 345,643 metros-kg (2.5 millones de pies-libras) y una absorción de energía de impacto de cabeza de por lo menos aproximadamente 207,386 metros-kg (1.5 millones de pies-libras) en un punto aproximadamente a 73.7 cm (29 pulgadas) debajo de la línea central del carro-tanque .

3. El carro-tanque de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el tanque interno que comprende una cabeza de tanque interno y una cubierta de tanque interno, en donde el tanque interno es fabricado de acero TC 128 Gr B que tiene un espesor en la cabeza de tanque interno de aproximadamente 1.9 cm (3/4 de pulgada) a aproximadamente 2.5 cm (1 pulgada) y un espesor en la cubierta de tanque interno de aproximadamente 1.11 cm (7/16 pulgadas) a aproximadamente 1.43 cm (9/16 de pulgada).

4. El carro-tanque de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el tanque externo comprende una cabeza de tanque externo y una cubierta de tanque externo, en donde el tanque externo es fabricado de acero TC 128 Gr B que tiene un espesor en la cabeza de tanque externo de aproximadamente 1.9 cm (3/4 de pulgada) a aproximadamente 2.5 cm (1 pulgada) y un espesor en la cubierta de tanque externo de aproximadamente 1.9 cm (3/4 de pulgada) a aproximadamente 2.5 cm (1 pulgada) .

5. El carro-tanque de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los separadores consisten de acero A516-70 o acero TC128 Gr B o acero A572-50.

6. El carro-tanque de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el tanque externo comprende una o más aberturas y un separador se extiende a través de cada abertura para empalmarse con el tanque interno .

7. El carro-tanque de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los separadores comprenden una pluralidad de separadores superiores espaciados a lo largo de la mitad superior del carro-tanque y una pluralidad de separadores inferiores espaciados a lo largo de una mitad inferior del carro-tanque .

8. El carro-tanque de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque los separadores superiores tienen una forma de U, con dos patas que se extienden a lo lejos del tanque interno y una pieza transversal que une las dos patas.

9. El carro-tanque de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque los separadores inferiores incluyen un primer extremo y un segundo extremo y una curva que tiene un vértice entre el primer extremo y el segundo extremo.

10. El carro-tanque de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el tanque interno se desplaza dentro del tanque externo bajo condiciones de carga de impacto y el aislamiento y separadores absorben la energía de las condiciones de carga de impacto.

11. El carro-tanque de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque los separadores absorben la energía al aplastarse cuando el tanque interno se desplaza bajo condiciones de carga de impacto.

12. Un carro-tanque caracterizado porque comprende: un tanque externo; un tanque interno encerrado dentro del tanque externo, el tanque interno es soportado por una estructura de soporte inferior, en donde hay una separación de tanque a tanque definida entre el tanque interno y el tanque externo, separadores y aislamiento dentro de la separación de tanque a tanque definida entre el tanque interno y el tanque externo; en donde el tanque interno se desplaza dentro del tanque externo bajo condiciones de carga de impacto y el aislamiento y separadores absorben la energía de condiciones de carga de impacto .

13. El carro-tanque de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el carro-tanque tiene una absorción de energía de impacto de cubierta del carro-tanque que es de por lo menos aproximadamente 345,643 metros-kg (2.5 millones de pies-libras) y una absorción de energía de impacto de cabeza de por lo menos aproximadamente 207,386 metros-kg (1.5 millones de pies-libras) en un punto aproximadamente a 73.7 cm (29 pulgadas) debajo de la línea central del carro tanque.

14. El carro-tanque de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el tanque interno comprende una cabeza de tanque interno y una cubierta de tanque interno, en donde el tanque interno es fabricado de acero TC 128 Gr B que tiene un espesor en la cabeza de tanque interno de aproximadamente 1.9 cm (3/4 de pulgada) a aproximadamente 2.5 cm (1 pulgada) y un espesor en la cubierta de tanque interno de aproximadamente 1.11 cm (7/16 pulgadas) a aproximadamente 1.42 cm (9/16 de pulgada) .

15. El carro-tanque de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el tanque externo comprende una cabeza de tanque externo y una cubierta de tanque externo, en donde el tanque externo es fabricado de acero TC 128 Gr B que tiene un espesor en la cabeza de tanque externo de aproximadamente 1.9 cm (3/4 de pulgada) a aproximadamente 2.5 cm (1 pulgada) y un espesor en la cubierta de tanque externo de aproximadamente 1.9 cm (3/4 de pulgada) a aproximadamente 2.5 cm (1 pulgada) .

16. El carro-tanque de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el tanque externo comprende una o más aberturas y un separador se extiende a través de cada abertura para empalmarse con el tanque interno .

17. El carro-tanque de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque los separadores comprenden una pluralidad de separadores superiores espaciados a lo largo de la mitad superior del carro-tanque y una pluralidad de separadores interiores especiados a lo largo de la mitad inferior del carro-tanque .

18. El carro-tanque de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque los separadores superiores tienen forma de U, con dos patas que se extienden al o lejos del tanque interno y una pieza transversal que una las dos patas.

19. El carro-tanque de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque los separadores inferiores incluyen un primer extremo y un segundo extremo y una curva que tiene un vértice entre el primer y el segundo extremo