CC BY
31
КОМПОЗИТНЫЕ НАПОРНО-ВСАСЫВАЮЩИЕ РУКАВА ДЛЯ
ПЕРЕКАЧИВАНИЯ НЕФТЕПРОДУКТОВ Корнев В.А.1, Рыбаков Ю.Н.2 Email: Kornev1792@scientifictext.ru
'Корнев Виталий Анатольевич — кандидат химических наук, доцент, старший научный сотрудник;
2Рыбаков Юрий Николаевич — кандидат технических наук, старший научный сотрудник, начальник
отдела, 23 отдел,
Федеральное автономное учреждение 25 Государственный научно-исследовательский институт химмотологии Министерства обороны Российской Федерации, г. Москва
Аннотация: проведен анализ выпускаемых в настоящее время за рубежом и в России композитных напорно-всасывающих рукавов для перекачивания нефтепродуктов. Показаны особенности конструкции многослойного композита, применяемых полимерных, текстильных материалов, армирующих металлических спиралей. Благодаря аморфно-кристаллической структуре полимерных пленок и текстильных слоев, химически не связанных (не склеенных) между собой, достигается высокая прочность и гибкость рукавов, включая область низких температур. Показаны примеры и перспективы применения композитных напорно-всасывающих рукавов для перекачивания нефтепродуктов.
Ключевые слова: композитные напорно-всасывающие рукава, конструкция, аморфно-кристаллическая структура полимеров, температура стеклования, спираль, перекачивание нефтепродуктов.
COMPOSITE PRESSURE-SUCTION HOSES FOR PUMPING PETROLEUM PRODUCTS Kornev VA.1, Rybakov Ju.N.2
'Kornev Vitaly Anatolevich — PhD in Chemistry, Associate Professor, Senior Researcher;
2Rybakov Juriy Nikolayevich — PhD in Technics, Senior Researcher, Heard of Department,
DEPARTMENT № 23,
FEDERAL AUTONOMOUS INSTITUTION 25 STATE RESEARCH INSTITUTE OF CHEMOMETOLOGY OF THE MINISTRY OF DEFENSE OF THE RUSSIAN FEDERATION, MOSCOW
Abstract: the analysis of composite pressure-suction hoses for pumping petroleum products currently produced abroad and in Russia. The features of the construction of a multilayer composite, applied polymeric, textile materials, reinforcing metal spirals are shown. Due to the amorphous-crystalline structure of polymer films and textile layers chemically unconnected (not glued together), high strength and flexibility of the hoses are achieved, including the low temperature region. Examples and perspectives of using composite pressure-suction arms for pumping petroleum products are shown. Keywords: composite pressure-suction hoses, design, amorphous-crystalline structure of polymers, glass transmission temperature, spiral, pumping of petroleum products.
УДК 622.692
На протяжении многих десятилетий основным видом напорно-всасывающих рукавов для перекачивания нефтепродуктов в России и за рубежом были резинотекстильные напорно-всасывающие рукава, включающие внутренний топливостойкий резиновый слой из бутадиен-нитрильного каучука, внешний погодостойкий и износостойкий резинотекстильный слой из полихлоропренового каучука и промежуточный армирующий слой из текстильных тканей и металлической спирали [1 - 4].
В настоящее время в качестве альтернативы резинотканевым напорно-всасывающим рукавам предлагаются композитные напорно-всасывающие рукава, представляющие собой гибкие шланги со специальной конструкцией, состоящей из следующих слоев: внутренней алюминиевой или стальной спирали, нескольких слоев в виде послойно расположенных химически не связанных между собой полимерных пленок, тканей с барьерными, армирующими функциями и наружной стальной спирали, фиксирующей многослойную конструкцию с внешней стороны. Такая конструкция обеспечивает напорно-всасывающему рукаву высокую гибкость при низких температурах, не смотря на высокие температуры стеклования (Tg) полимерных материалов [5] - основы пленок и волокон композитных шлангов (таблица 1).
Полимер Т§, °С
Полиэтилен высокой плотности (НОРЕ) -50
Полиэтилен низкой плотности (ЬЭРЕ) -5
Полипропилен -15
Полиамид 6 (поликапроамид) 50
Полиамид 6,6 (полигексаметиленадипамид) 57
Полиэтилметакрилат 65
Полиэтилентерефталат (ПЭТ, лавсан, полиэстер) 80
Поливинилхлорид (ПВХ) 82
Полистирол 100
Полиметилметакрилат 105
Политетрафторэтилен (тефлон, фторопласт-4), аморфная фаза 120
Поликарбонат 149
Полисульфон 190
Арамид (пленка, волокно) 280
Полиарилат терефталевой кислоты и фенолфталеина 320
Полиамид терефталевой кислоты и анилинфталеина 360
Этиленхлортрифторэтилен (ЕСТБЕ, фторопласт-30) 370
Полиамид диангидрида, тетракарбоксидифенил оксида и анилинфлуорена 405
Полипиромеллитимид аналинфлуорена 515
Следует отметить, что отрицательные и невысокие положительные температуры стеклования полимеров характерны в основном для аморфной фазы, а кристаллическая фаза в большинстве случаев доминирует количественно в полимере не каучуковой природы, обеспечивая твердость и прочность двухфазной полимерной системы в широком интервале температур (рис. 1).
Результирующие свойства пластиков зависят не только от температурных параметров кристаллической и аморфной фаз, от их соотношения, но также от молекулярной массы, строения молекулярных цепей (линейные или разветвленные, пространственная ориентация, атомарная природа).
Рис. 1. Термомеханические кривые: I, II, III — зоны фазовых переходов; 1 — аморфной фазы полимера; 2 — кристаллической фазы полимера; е — деформация, Т — температура, °С (Тс — температура стеклования; ТТ — температура текучести; Тпл — температура плавления)
Например, температура стеклования аморфной фазы политетрафторэтилена 120°С, в тоже время изделия из этого полимера сохраняют работоспособность в температурном диапазоне от минус 270°С до плюс 250°С.
На рис. 2 приведена схема принципиальной конструкции композитного напорно-всасывающего рукава.
Рис. 2. Принципиальная конструкция композитного напорно-всасывающего рукава
Внутренняя спираль обеспечивает устойчивость композитного шланга к вакууму. Наложенные на неё слои ткани и плёнки уплотняют и укрепляют шланг и являются комбинацией разных материалов в зависимости от версии шланга. Надлежащий выбор этих материалов гарантирует хорошую стойкость к высокому давлению, химическую стойкость и термостойкость. Наружная спираль скрепляет все элементы в одно целое и обеспечивает, одновременно, хорошую стойкость к стиранию и механическим повреждениям. Материал провода, из которого сделана внешняя и внутренняя спираль выбирается исходя из области применения.
В зависимости от используемых в конструкции материалов, композитные рукава могут быть подработаны для передачи большого ассортимента агрессивных химикатов, в том числе нефтепродуктов [6 - 9].
В качестве материала внутренней спирали может применяться оцинкованная сталь, нержавеющая сталь, сталь с полимерным покрытием. С целью уменьшения веса изделия в отдельных случаях может применяться спираль из алюминия.
Во внутренних пленочных слоях и тканях в зависимости от назначения шланга применяют полипропилен, тефлон, полиамид, полиэстер.
В наружном защитном покрытии применяются полиэстер, полиамид.
Наружная спираль изготавливается из нержавеющей или оцинкованной стали. Наружная спираль скрепляет все элементы рукава в одно целое, хорошо предохраняет рукав от порезов, передавливания и перегибов.
Композитные гибкие напорно-всасывающие рукава (рис. 3) используются для автомобильных цистерн в качестве разгрузочных рукавов. Благодаря своей уникальности конструкции (малый вес, высокая гибкость) они находят широкое применение в промышленных установках и при разгрузке автомобильных, железнодорожных цистерн и цистерн морского транспорта.
Рис. 3. Композитные напорно-всасывающие рукава для нефтепродуктов
Композитные шланги вполне отвечают требованиям устройств для заполнения и опорожнения. Одним из крупнейших мировых производителей композитных шлангов является компания БаМес (Великобритания), выпускающая серию рукавов БапоП для нефтепродуктов (таблица 2).
Таблица 2. Свойства композитных напорно-всасывающих рукавов Папой (рабочее давление 10,5 бар; рабочий вакуум 0,9 бар; рабочая температура от -40°С до +120°С; электросопротивление менее 10 Ом; фактор безопасности 4:1)
Диаметр внутренний, мм 25 38 50 65 75 100
Масса, кг/м 0,8 1,1 1,6 2,1 2,5 3,6
Максимальная длина, м 25 25 25 25 30 30
Минимальный радиус изгиба, мм 100 125 150 180 205 265
Подобную продукцию за рубежом выпускают компании Gassoflex, Gutteling BV, Hydroscand. В России композитные напорно-всасывающие рукава марки MegaFlex M производит компания ООО «Мега Флекс-М». Компании Текса (Россия) и Matec Group (Италия) совместно производят композитные рукава под названием Tecsaflex (рис. 4).
Рис. 4. Композитные напорно-всасывающие шланги российского производства
Таким образом, в результате анализа конструкции, специфики структуры и свойств используемых материалов, производителей и потребителей композитных напорно-всасывающих рукавов можно заключить, что композитные напорно-всасывающие шланги следует рекомендовать для проведения испытаний на предмет возможности их использования в устройствах перекачивания нефтепродуктов специализированных подразделений Минобороны России.
Список литературы / References
1. ГОСТ 5398-76 Рукава резиновые напорно-всасывающие с текстильным каркасом неармированные. Технические условия.
2. Рыбаков Ю.Н., Корнев В.А., Волков О.Е., Харламова О.Д. Эластичные рукава для установок перекачивания горючего и протяженных трубопроводов // Сборник статей по материалам VIII Международной конференция «Развитие науки в XXI веке», г. Харьков: сборник со статьями (уровень стандарта, академический уровень). Д.: Научно-информационный центр «Знание», 28.11.2015. С. 22 - 26.
3. Корнев В.А., Рыбаков Ю.Н., Волков О.Е. Полимерные рукава для установок перекачивания горючего // Сборник статей по материалам XLI Международной научно-практической конференции «Научная дискуссия: вопросы технических наук». М. Изд. «Интернаука», 2015. № 12 (30). С. 109 - 115.
4. Корнев В.А. Современные технические средства нефтепродуктообеспечения из полимерных материалов / В.А. Корнев, Ю.Н. Рыбаков // «Вопросы современной науки»: коллект. науч. монография [под ред. Н.Р. Красовской]. М.: Изд. Интернаука, 2015. Том 2. Глава 2. С. 29 - 47.
5. Тугов И.И., Костыркина Г.И. Химия и физика полимеров. Учебное пособие для вузов. М.: Химия, 1989. 432 с.
6. Hydroscand. Шланги и соединения. Каталог продукции 2015. Промышленные рукава для масла и топлива. С. 34 - 86.
7. Композитные рукава Danoil для нефтепродуктов. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.petrol-hoses.ru/products/promyshlennye-kompositnye-rukava/ (дата обращения 15.02.2017).
8. Композитные шланги Tecsaflex. Каталог. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.tecsaflex.com/ (дата обращения 17.02.2017).
9. Промышленные рукава, соединительная арматура. Композитный рукав Mega Flex M [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.megaflexm.ru/rukav-megaflex-m/ (дата обращения 09.03.2017).
АНАЛИЗ МЕТОДА РАСЧЕТА СКОРОСТИ АВТОТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА ПО ДЕФОРМАЦИИ ДЕТАЛЕЙ ЕГО КУЗОВА Калмыков Б.Ю.1, Копылов С.В.2, Питченко Д.С.3, Гармидер А.С.4 Email: Kalmykov1792@scientifictext.ru
'Калмыков Борис Юрьевич — кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой;
2Копылов Сергей Васильевич — магистрант;
3Питченко Дмитрий Сергеевич — магистрант;
4Гармидер Александр Сергеевич — аспирант, кафедра техники и технологий автомобильного транспорта, Институт сферы обслуживания и предпринимательства (филиал) Донской государственный технический университет, г. Шахты.
Аннотация: в статье проведен анализ метода определения скорости в момент столкновения или наезда на препятствие, основанного на расчете скорости по деформации кузова и деталей автотранспортных средств (АТС). Метод предусматривает следующие этапы: выполнение чертежей поврежденных деталей в системе координат XYZ; определение вида столкновения (попутное, параллельное, боковое, встречное и т.д.); определение энергетических затрат по перемещению автомобилей в процессе их отбрасывания; определение удельной работы деформаций для материалов, из которых изготовлены поврежденные детали обоих автомобилей; определение работы деформаций автомобилей, участвовавших в столкновении; определение углов, образованных между векторами скоростей движения АТС после столкновения; определение суммарных энергетических затрат автомобилей, обусловленных их деформированием и перемещениями в плоском движении при отбрасывании и, наконец, расчет линейных скоростей отбрасывания участвующих в столкновении автомобилей и определение скоростей движения автомобилей в момент столкновения.
Ключевые слова: деформация, энергетические затраты, скорость движения, линейная скорость, угол разворота автомобиля, коэффициент трения.
ANALYSIS OF THE METHOD FOR CALCULATING THE SPEED OF A MOTOR VEHICLE BY DEFORMATION OF ITS BODY PARTS Kalmykov B.Yu.1, Kopylov S.V.2, Pitchenko D.S.3, Garmider A.S.4
'Kalmykov Boris Yurievich - Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Head of the Department;
2Kopylov Sergey Vasilievich — undergraduate;
3Pitchenko Dmitry Sergeevich - master student, 4Garmider Alexander Sergeevich - postgraduate student, CHAIR OF TECHNOLOGY AND TECHNOLOGY OF AUTOMOBILE TRANSPORT INSTITUTE OF SERVICE AND ENTREPRENEURSHIP (BRANCH) DON STATE TECHNICAL UNIVERSITY, SHAKHTY
Abstract: the article analyzes the method of determining the speed at the time of a collision or an impact on an obstacle, based on the calculation of the speed of deformation of the body and parts of vehicles (ATC). The method provides the following steps: execution of drawings of damaged parts in the XYZ coordinate system; Determination of the type of collision (incidental, parallel, lateral, counter, etc.); Determination of energy costs for moving vehicles in the process of their discarding; Determination of the specific work of deformations for the materials from which the damaged parts of both cars are made; The definition of the work of deformations of cars involved in the collision; The determination of the angles formed between the vectors of the velocities of the motion of the automatic telephone station after a collision; Determination of the total energy costs of cars due to their deformation and displacements in flat motion in the event of a drop and, finally, calculation of the linear speeds of discarding vehicles involved in the collision and determination of vehicle speeds at the time of the collision.
