Часть Е. Типы танков

Часть Е
Типы танков

4.21 Автономные танки типа А

4.21.1 Основа для проектирования

4.21.1.1 Автономные танки типа А - это танки, проектируемые главным образом с использованием классических процедур анализа судовых конструкций, выполняемых в соответствии с признанными стандартами. Если такие танки выполнены главным образом с использованием плоских поверхностей, расчетное давление паров должно составлять менее 0,07 МПа.

4.21.1.2 Если температура груза при атмосферном давлении ниже -10°С, должен быть предусмотрен полный дополнительный барьер, как требуется 4.5. Дополнительный барьер должен быть спроектирован в соответствии с 4.6.

4.21.2 Анализ конструкций

4.21.2.1 Анализ конструкций должен быть выполнен с учетом внутреннего давления, как указано в 4.13.2, с учетом усилий взаимодействия с опорными и фиксирующими конструкциями, а также с участвующими в таком взаимодействии районами корпуса судна.

4.21.2.2 Для таких частей, как опорные конструкции, на которые иные требования Кодекса не распространяются, напряжения должны быть определены прямыми расчетами с учетом нагрузок, упомянутых в 4.12 - 4.15, насколько это применимо, и деформаций судна в районе опорных конструкций.

4.21.2.3 Танки с опорами должны быть рассчитаны на действие аварийных нагрузок, указанных в 4.15. Нет необходимости комбинировать эти нагрузки между собой или с нагрузками, обусловленными внешним воздействием.

4.21.3 Расчет по предельному состоянию

4.21.3.1 Для танков, выполненных главным образом с использованием плоских поверхностей, номинальные мембранные напряжения для балок основного набора и вспомогательных связей (ребра жесткости, рамные шпангоуты, стрингеры, рамные балки), при проведении расчетов на основе процедур классического анализа, не должны превышать наименьшего из значений либо для никелевых сталей, марганцево-углеродистых сталей, аустенитных сталей и алюминиевых сплавов, где и определены в 4.18.1.3. Вместе с тем, если для основного набора выполняются подробные расчеты, эквивалентное напряжение , как оно определено в 4.18.1.4, может быть увеличено по сравнению с указанным выше до величины, приемлемой для Администрации или признанной организации, действующей от ее имени. В расчетах должны учитываться изгиб, сдвиг, аксиальные и крутильные деформации, а также усилия, вызванные взаимодействием корпуса с грузовым танком, возникающие вследствие деформирования внутреннего дна и днищ грузовых танков.

4.21.3.2 Размеры ограничивающих танки конструкций должны отвечать по меньшей мере требованиям Администрации или признанной организации, действующей от ее имени, к диптанкам с учетом внутреннего давления, как указано в 4.13.2, и надбавок на коррозию, требуемых в 4.3.5.

4.21.3.3 Должен быть проведен агализ конструкции грузового танка на предмет возможной потери устойчивости.

4.21.4 Расчет по аварийному состоянию

4.21.4.1 Танки и их опоры должны быть спроектированы с учетом действия аварийных нагрузок и расчетных условий, указанных в 4.3.4.3 и 4.15, в зависимости от случая.

4.21.4.2 При действии аварийных нагрузок, указанных в 4.15, напряжения должны отвечать критериям приемки, указанным в 4.21.3, соответственно модифицированным, с учетом более низкой вероятности их возникновения.

4.21.5 Испытания

Все автономные танки типа А должны подвергаться гидростатическому или гидропневматическому испытаниям. Эти испытания должны выполняться таким образом, чтобы напряжения, насколько это практически осуществимо, приближались к расчетным, а давление в верхней части танка по меньшей мере соответствовало MARVS. Если выполняется гидропневматическое испытание, условия должны моделировать, насколько практически осуществимо, расчетные нагрузки на танк и его опорные конструкции, включая динамические составляющие, избегая при этом уровней напряжений, способных вызвать остаточные деформации.

4.22 Автономные танки типа В

4.22.1 Основа для проектирования

4.22.1.1 Автономные танки типа В - это танки, спроектированные с использованием модельных испытаний, уточненных способов анализа и аналитических методов определения уровней напряжений и характеристик усталостной долговечности и распространения трещин. Если такие танки выполнены главным образом с использованием плоских поверхностей (призматические танки), расчетное давление паров должно составлять менее 0,07 МПа.

4.22.1.2 Если температура груза при атмосферном давлении ниже -10°С, должен быть предусмотрен частичный дополнительный барьер с системой защиты от незначительных утечек, как это требуется в 4.5. Система защиты от незначительных утечек должна быть спроектирована в соответствии с 4.7.

4.22.2 Анализ конструкции

4.22.2.1 Для определения пригодности конструкции должны быть использованы реакции на все динамические и статические нагрузки в отношении следующего:

.1 пластическое деформирование;

.2 потеря устойчивости;

.3 усталостные разрушения; и

.4 распространение трещин.

Должен быть выполнен анализ методом конечных элементов или анализ с использованием иных подобных методов, а также анализ механики разрушения либо применен иной равноценный подход.

4.22.2.2 Для оценки уровней напряжений должен быть выполнен трехмерный анализ, включающий взаимодействие с корпусом судна. Модель, используемая для такого анализа, должна включать грузовой танк вместе с системой его опор и фиксации, а также соответствующие части корпуса достаточной протяженности.

4.22.2.3 Должен быть выполнен полный анализ ускорений, действующих на данное конкретное судно, а также его движения на нерегулярном волнении и реакции судна и его грузовых танков на действие этих усилий и движения, если такие данные уже не имеются для подобных судов.

4.22.3 Расчет по предельному состоянию

4.22.3.1 Пластическое деформирование

4.22.3.1.1 Для автономных танков типа В, выполненных преимущественно в форме тел вращения, допускаемые напряжения не должны превышать:

,

где:

= эквивалентное первичное общее мембранное напряжение;

= эквивалентное первичное местное мембранное напряжение;

= эквивалентное первичное напряжение изгиба;

= эквивалентное вторичное напряжение;

f = наименьшее из значений () или (); и

F = наименьшее из значений () или (),

где и определены 4.18.1.3. Что касается напряжений , , и , см. определения категорий напряжений в 4.28.3. Значения А и В должны быть указаны в Международном свидетельстве о пригодности судна для перевозки сжиженных газов наливом, и они должны принимать по меньшей мере следующие минимальные значения:

	Никелевые стали и марганцево-углеродистые стали	Аустенитные стали	Алюминиевые сплавы
А	3	3,5	4
В	2	1,6	1,5
С	3	3	3
D	1,5	1,5	1,5

Указанные выше значения могут быть изменены с учетом расчетных условий по согласованию с Администрацией.

4.22.3.1.2 Для автономных танков типа В, выполненных преимущественно с использованием плоских поверхностей, допускаемые мембранные эквивалентные напряжения, применяемые для анализа методом конечных элементов, не должны превышать:

.1 для никелевых и марганцево-углеродистых сталей - наименьшего из значений или ;

.2 для аустенитных сталей - наименьшего из значений или ; и

.3 для алюминиевых сплавов - наименьшего из значений или .

Указанные выше значения могут быть изменены с учетом местного характера напряжений, методов анализа напряжений и расчетных условий по согласованию с Администрацией.

4.22.3.1.3 Толщина листов оболочки и размеры ребер жесткости не должны быть менее тех, что требуются для автономных танков типа А.

4.22.3.2 Потеря устойчивости

Должен быть выполнен анализ возможной потери устойчивости грузовых танков, подверженных действию внешнего давления и иных нагрузок, вызывающих сжимающие напряжения, в соответствии с признанными стандартами. В этом методе должна необходимым образом учитываться разница между теоретическими и действительными напряжениями потери устойчивости, обусловленная непараллельностью кромок пластин, отклонениями от прямолинейности или плоскостности, овальностью и отклонениями от геометрически правильной окружности в пределах определенных дуги или хорды, в зависимости от случая.

4.22.4 Расчет по условиям усталостной долговечности

4.22.4.1 Оценка усталостной долговечности и распространения трещин должна быть выполнена в соответствии с 4.18.2. Критерии приемки должны отвечать 4.18.2.7, 4.18.2.8 или 4.18.2.9, в зависимости от возможности обнаружения дефекта.

4.22.4.2 При анализе усталостной долговечности должны учитываться технологические допуски.

4.22.4.3 Если Администрация сочтет необходимым, может быть потребовано проведение модельных испытаний для определения коэффициентов концентрации напряжений и усталостной долговечности элементов конструкций.

4.22.5 Расчет по аварийному состоянию

4.22.5.1 Танки и их опоры должны быть рассчитаны на действие аварийных нагрузок и расчетных условий, указанных в 4.3.4.3 и 4.15, в зависимости от случая.

4.22.5.2 При действии аварийных нагрузок, указанных в 4.15, напряжения должны отвечать критериям приемки, указанным в 4.22.3, соответственно модифицированным с учетом более низкой вероятности их возникновения.

4.22.6 Испытания

Автономные танки типа В должны подвергаться гидростатическому или гидропневматическому испытаниям, как указано ниже:

.1 испытание должно проводиться, как это требуется 4.21.5 для автономных танков типа А; и

.2 кроме того, при температуре, при которой проводится испытание, максимальные первичные мембранные напряжения или максимальные напряжения от изгиба в элементах основного набора в условиях испытаний не должны превышать 90% предела текучести материала для конструкции в ее изготовленном виде. Для гарантии выполнения данного условия, если расчеты указывают, что эти напряжения превышают 75% предела текучести, испытание прототипа должно сопровождаться использованием тензометров или иного пригодного оборудования.

4.22.7 Маркировка

Любая маркировка сосуда под давлением должна быть выполнена таким способом, который не создает недопустимого роста местных напряжений.

4.23 Автономные танки типа С

4.23.1 Основа для проектирования

4.23.1.1 Основой для проектирования автономных танков типа С является использование критериев для сосудов под давлением, дополненных критериями механики разрушений и распространения трещин. Минимальное расчетное давление, определяемое 4.23.1.2, предназначено для обеспечения того, чтобы динамические напряжения оставались достаточно низкими, с тем чтобы любой изначальный дефект поверхности за время эксплуатации танка не распространялся более, чем на половину толщины.

4.23.1.2 Расчетное давление паров должно составлять не менее:

(МПа),

где:

,

причем:

= расчетное первичное мембранное напряжение;

= допускаемое динамическое мембранное напряжение (двойная амплитуда при уровне вероятности Q = ), равное:

- 55 для феррито-перлитных, мартенситных и аустенитных сталей;

- 25 для алюминиевого сплава (5083-О);

С = характеристический размер танка, принимаемый как наибольшая величина из следующих:

h, 0,75b или 0,45l,

где:

h = высота танка (размер в вертикальном направлении относительно судна) (м);

b = ширина танка (размер в поперечном направлении относительно судна) (м);

l = длина танка (размер в продольном направлении относительно судна) (м);

= относительная плотность груза ( = 1 для пресной воды) при расчетной температуре.

Когда спецификационный расчетный срок эксплуатации танка соответствует количеству волновых циклов, превышающему , величина , должна быть откорректирована так, чтобы отвечать эквивалентному распространению трещин, соответствующему сроку эксплуатации.

4.23.1.3 Администрация может присвоить танку, отвечающему критериям по минимальному расчетному давлению для танка типа С, как указано в 4.23.1.2, тип А или тип В в зависимости от конфигурации танка и устройства его опор и соединительных конструкций.

4.23.2 Толщина оболочки

4.23.2.1 Толщина оболочки должна быть, как указано ниже:

.1 для сосудов под давлением толщина, рассчитанная в соответствии с 4.23.2.4, должна рассматриваться в качестве минимальной толщины после обработки без каких-либо отрицательных допусков;

.2 для сосудов под давлением минимальная толщина оболочки и доньев, включая надбавки на коррозию, после обработки должна быть не менее 5 мм для марганцево-углеродистых и никелевых сталей, 3 мм для аустенитных сталей и 7 мм для алюминиевых сплавов;

.3 при выполнении проверок и испытаний при помощи неразрушающих методов, упомянутых в 6.5.6.5, коэффициент эффективности сварного соединения, используемый в расчетах в соответствии с 4.23.2.4, принимается равным 0,95. Это значение может быть увеличено до 1 при учете других факторов, таких как используемый материал, тип соединений, процедура сварки и тип нагрузки. Для технологических сосудов под давлением Администрация или признанная организация, действующая от ее имени, может допустить частичные испытания при помощи неразрушающих методов, но не менее чем в объеме, указанном в 6.5.6.5, в зависимости от таких факторов, как используемый материал, расчетная температура, температура потери материалом изготовленной конструкции вязких качеств (температуры нулевой пластичности) и тип процедуры сборки и сварки, однако в таком случае должен приниматься коэффициент эффективности не более 0,85. Для специальных материалов значения указанного коэффициента должны быть снижены в зависимости от установленных механических характеристик сварного соединения.

4.23.2.2 В расчетах внутреннего давления должно учитываться расчетное давление жидкости, определенное 4.13.2.

4.23.2.3 Расчетное внешнее давление Ре, используемое для проверки сосудов под давлением в отношении потери устойчивости, должно быть не менее определяемого по формуле:

(МПа),

где:

= установочное давление вакуумных предохранительных клапанов. Для сосудов, не оборудованных вакуумными предохранительными клапанами, должно быть предметом специального рассмотрения, однако в общем случае оно не должно приниматься менее 0,025 МПа;

= установочное давление предохранительных клапанов для сброса давления (PRV) для полностью замкнутых помещений, где находятся сосуды под давлением либо части сосудов под давлением; во всех других случаях = 0;

= сжимающие усилия в оболочке или на оболочке вследствие веса и сжатия термической изоляции, веса оболочки, включая вес надбавки на коррозию, и другие различные внешние нагрузки, вызывающие внешнее давление, которым может подвергнуться сосуд под давлением. Эти нагрузки включают, не ограничиваясь этим, вес куполов, вес башен и трубопроводов, действие груза при частичном заполнении, ускорения и деформация корпуса судна. Кроме того, должно учитываться местное влияние внешнего или внутреннего давления или их совокупности; и

= внешнее давление столба воды для сосудов под давлением или части сосудов под давлением, находящихся на открытой палубе; во всех других случаях = 0.

4.23.2.4 Размеры элементов, определяемые внутренним давлением, должны рассчитываться следующим образом: должны быть определены толщина и форма частей сосудов под давлением, подверженных действию внутреннего давления, как оно определено 4.13.2, включая фланцы. Эти расчеты должны во всех случаях основываться на принятом методе проектирования сосудов под давлением. Отверстия в частях сосудов под давлением, подверженных действию давления, должны быть подкреплены в соответствии с признанными стандартами.

4.23.2.5 Анализ напряжений, вызванных действием статических и динамических нагрузок, должен проводиться следующим образом:

.1 Размеры элементов сосуда под давлением должны быть определены в соответствии с 4.23.2.1 - 4.23.2.4 и 4.23.3.

.2 Должны быть выполнены расчеты нагрузок и напряжений в районе опор и соединений оболочки с опорами. При этом должны использоваться значения нагрузок, указанные в 4.12 - 4.15, в зависимости от случая. Значения напряжений в районе опорных конструкций должны соответствовать требованиям признанного стандарта, приемлемого для Администрации или признанной организации, действующей от ее имени. В особых случаях Администрация или признанная организация, действующая от ее имени, может потребовать проведение анализа усталостной долговечности.

.3 Если требуется Администрацией или признанной организацией, действующей от ее имени, специальному рассмотрению должны быть подвергнуты вторичные и термические напряжения.

4.23.3 Расчет по предельному состоянию

4.23.3.1 Пластическое деформирование

Для автономных танков типа С допускаемые напряжения не должны превышать:

,

где:

= эквивалентное первичное общее мембранное напряжение;

= эквивалентное первичное местное мембранное напряжение;

= эквивалентное первичное напряжение изгиба;

= эквивалентное вторичное напряжение; и

f = наименьшее из значений () или (),

где и определены в 4.18.1.3. Что касается напряжений , , и , см. определения категорий напряжений в 4.28.3. Значения А и В должны указываться в Международном свидетельстве о пригодности для перевозки сжиженных газов наливом, и они должны принимать по меньшей мере следующие минимальные значения:

	Никелевые стали и марганцево-углеродистые стали	Аустенитные стали	Алюминиевые сплавы
А	3	3,5	4
В	1,5	1,5	1,5

4.23.3.2 Критерии для потери устойчивости должны быть следующими: толщина и форма сосудов под давлением, подверженных действию внешнего давления и иных нагрузок, вызывающих напряжения сжатия, должны основываться на расчетах, в которых используется признанный метод оценки устойчивости сосудов под давлением, и должны надлежащим образом учитывать разницу между теоретическими и действительными напряжениями потери устойчивости, обусловленную непараллельностью кромок пластин, овальностью и отклонениями от геометрически правильной окружности в пределах определенных дуги или хорды.

4.23.4 Расчет по условиям усталостной долговечности

Для автономных танков типа С крупного размера, если температура груза при атмосферном давлении ниже -55°С, Администрация или признанная организация, действующая от ее имени, могут потребовать дополнительную проверку с целью обеспечения их соответствия 4.23.1.1 при действии статических и динамических напряжений.

4.23.5 Расчет по аварийному состоянию

4.23.5.1 Танк и его опорные конструкции должны быть рассчитаны на действие аварийных нагрузок и для соответствия проектным условиям, указанным в 4.3.4.3 и 4.15, в зависимости от случая.

4.23.5.2 При действии аварийных нагрузок, указанных в 4.15, напряжения должны удовлетворять критериям приемки, указанным в 4.23.3.1, соответственно модифицированным, с учетом более низкой вероятности их возникновения.

4.23.6 Испытания

4.23.6.1 Каждый сосуд под давлением должен быть подвергнут гидростатическому испытанию давлением, измеряемым в верхней части танка и составляющим не менее . Ни при каких обстоятельствах в ходе испытания давлением значения первичных мембранных напряжений, полученных расчетом, не должны превышать в любом месте 90% предела текучести материала. Для гарантии того, что данное условие выполнено, если расчеты указывают, что эти напряжения превосходят 0,75 предела текучести, испытание прототипа для сосудов под давлением иной, нежели простая цилиндрическая или сферическая, формы, должно сопровождаться использованием тензометров или иного пригодного оборудования.

4.23.6.2 Температура воды, используемой для испытания, должна быть по меньшей мере на 30°С выше температуры потери изготовленным материалом вязких качеств.

4.23.6.3 Давление должно поддерживаться в течение времени из расчета 2 ч на 25 мм толщины, однако в любом случае не менее 2 часов.

4.23.6.4 Если это является необходимым для сосудов под давлением, в которых содержится груз, может быть проведено гидропневматическое испытание при условиях, предписанных в 4.23.6.1 - 4.23.6.3.

4.23.6.5 Испытания танков, для которых, в зависимости от температуры эксплуатации, могут быть допущены более высокие допускаемые напряжения, могут явиться предметом специального рассмотрения. Однако требования 4.23.6.1 должны полностью соблюдаться.

4.23.6.6 После завершения изготовления и сборки каждый сосуд под давлением и связанная с ним арматура должны быть подвергнуты соответствующему испытанию на непроницаемость, которое может быть объединено с испытанием давлением, упомянутым в 4.23.6.1.

4.23.6.7 Возможность проведения пневматических испытаний сосудов под давлением, иных, чем грузовые танки, должна рассматриваться в каждом отдельном случае. Такие испытания должны допускаться только для тех сосудов, которые спроектированы или поддерживаются на опорах таким образом, что наполнение их водой является небезопасным, либо для сосудов, которые не могут быть опорожнены и предназначены для использования, исключающего присутствие остатков испытательного вещества.

4.23.7 Маркировка

Требуемая маркировка сосуда под давлением должна быть выполнена способом, который не вызывает неприемлемого роста местных напряжений.

4.24 Мембранные танки

4.24.1 Основа для проектирования

4.24.1.1 Основой для проектирования мембранных систем удержания груза является принцип, предполагающий компенсацию термических или иных расширения или сжатия без создания чрезмерного риска потери непроницаемости мембраны.

4.24.1.2 Для демонстрации того, что система выполнит предназначенную ей функцию при эксплуатационных условиях, указанных в 4.24.2.1, должен использоваться системный подход, основанный на анализе и испытаниях.

4.24.1.3 Если температура груза при атмосферном давлении ниже -10°С, должен быть предусмотрен полный дополнительный барьер, требуемый 4.5. Дополнительный барьер должен быть спроектирован в соответствии с 4.6.

4.24.1.4 Расчетное давление паров обычно не должно превышать 0,025 МПа. Если размеры связей корпуса соответствующим образом увеличены и если должным образом учитывается прочность поддерживающей термической изоляции, может быть увеличено, но должно составлять менее 0,07 МПа.

4.24.1.5 Определение мембранных танков не исключает конструкций, использующих мембраны из неметаллических материалов, или конструкций, в которых мембраны включены или встроены в термическую изоляцию.

4.24.1.6 Толщина мембран обычно не должна превышать 10 мм.

4.24.1.7 Циркуляция инертного газа через пространство основной изоляции и пространство дополнительной изоляции, в соответствии с 9.2.1, должна быть достаточной для эффективного использования средств обнаружения газа.

4.24.2 Вопросы проектирования

4.24.2.1 Должна быть осуществлена оценка потенциальных происшествий, которые могут привести к потере непроницаемости мембран для жидкости в ходе срока их службы. Они включают следующее, не ограничиваясь этим:

.1 Происшествия, связанные с предельной прочностью:

.1 отказ мембран вследствие растяжения;

.2 компрессионное разрушение термической изоляции;

.3 термическое старение;

.4 нарушение соединения термической изоляции с конструкциями корпуса;

.5 нарушение соединения мембран с системой термической изоляции;

.6 целостность внутренних конструкций и их опорных конструкций; и

.7 отказ поддерживающих конструкций корпуса.

.2 Происшествия, связанные с усталостью:

.1 усталость мембран, включая стыки и соединительные эле