ЦЕЛЬ автора: внедрение гофрированной оболочки в производство в различных отраслях промышленности
Патент Увакина В.Ф. №2200807 «Гофрированная оболочка» относится к классу конструкционных материалов нового поколения с новой архитектурой и свойствами, в первую очередь механическими: повышенной прочностью, пластичностью, сопротивлению усталости. Совокупный эффект от применения конструкции “Гофрированная оболочка” с высокопрочными, износостойкими, антикоррозионными, термостойкими материалами – дает синергетический эффект прочности и долговечности конструкции, в том числе в агрессивных средах.
“Формула изобретения” Гофрированная оболочка предназначена для использования в качестве упругих элементов машин и приборов и в качестве элементов строительных конструкций. Гофрированная оболочка выполнена с волнами гофр по двум ортогональным направлениям – продольному и поперечному, причем отношение глубины волн гофр в поперечном направлении к глубине волн гофр в продольном направлении выбрано 0,3 – 1,0. Технический результат заключается в повышении изгибной жесткости оболочек по двум ортогональным осям и снижении их массы
Суть изобретения в создании сверхупругой конструкции-оболочки с периодическими профилями волн гофр, обладающей увеличенной в тысячи раз жесткостью на изгиб и растяжение/сжатие, нагрузку на поверхность этой оболочки по сравнению с обычным прокатным листом. Данная оболочка обладает особыми свойствами – с увеличением относительной глубины волн гофр в продольном и поперечном направлениях, жесткости на изгиб оболочки резко возрастают и могут превысить жесткости пластины на изгиб той же толщины в тех же направлениях в сотни и тысячи раз, а жесткость на растяжение в поперечном и продольном направлении уменьшается во столько же раз. Обоснование см. Документ PDF.
Диссиметрия волн гофрированной оболочки создает синергетический эффект упругости по аналогии с формой обычного куриного яйца, которое является идеалом жесткой пространственной конструкции. В данном изобретении Гофрированная оболочка с ортогональным расположением волн гофр разной высоты в прямом и ортогональном направлении, используются принципы, которые природа использовала в построении защитной оболочки для зарождения жизни на земле.
При давлении на гофрированную оболочку конструкции Увакина, внутренняя энергия напряжения оболочки рассеивается на обширную поверхность синусоидальных гофр, тем самым выдерживаются значительно большие нагрузки по четырем координатным направлениям, по сравнению с обычным гофрированным (профилированным) листом. А конструкция гофр с различным коэффициентом относительной глубины волн в противоположных направлениях позволяет достичь наилучших показателей упругости на изгиб оболочки в любом направлении (в т.ч. на сдвиг)
Аналогия формы куриного яйца и конструкции Гофрированной оболочки Увакина
Применение данного изобретения «Гофрированная оболочка» позволит в десятки раз снизить металло- и ресурсоемкость изделий/конструкций при увеличении их прочностных и эксплуатационных характеристик (срок службы, сопротивление агрессивным средам, при выполнении оболочки из нержавеющих материалов). Экономический эффект от внедрения гофрированной оболочки будет значителен.
Полезное применение конструкции в различных отраслях промышленности:
- в строительстве – как элементы строительных конструкций и объектов, несущая конструкция в плитах перекрытий капитальных сооружений и зданий, в том числе и сейсмостойких (жесткая кровля, настилы, армирующие оболочки железобетонных плит, стеновых панелей, стыковочных узлов между фундаментом и несущим конструктивом здания), дорожно-мостовых конструкциях;
- в промышленности – в объектах теплоэнергетики (котельные установки, двухконтурные скоростные теплообменники, печи, в том числе и вращающиеся), применение как сверх легких и сверх жестких на изгиб дымовых труб, применение в печах обжига, конвекторах отопления и теплообменниках (радиаторах отопления/охлаждения), в т.ч. и бытовых.
- в двигателестроении (металлокерамические двигатели, камеры сгорания, газотурбинные установки, ракетные двигатели, гибкие валы, передающие крутящий момент в т.ч. с несовпадающими осями вращения, демпферы вращения и пр.);
- в авиа- и ракетостроении (сверхлегкие жесткие на изгиб ортотропно-сотовые пространственные конструкции с объемной плотностью для алюминиевых сплавов γV = 31…50 кг/м3 и теплопроводностью в направлении слоев композицитного материала не превышающей 1,2 Вт/моС). Т.о. конструкция из элементов гофрированной оболочки выполненная из металла (нерж.) – будет обладать легкостью и прочностью — как такая же конструкция из алюминия, и по сопротивлению к негативным агрессивным средам – на порядок лучше.
- в оборонной промышленности, судостроении, специальном строительстве защитных сооружений: как оболочки для подводных глубоководных аппаратов, защитные оболочки для наземных специальных объектов (от легких ангаров до защитных оболочек реакторов атомных станций и бронезащиты), в судостроении, плавучих платформах для добычи нефти и газа, сверхлегких несущих оболочек для дирижаблей, быстровозводимых ангаров, укрытий, мобильных переправ и пр.
- в медицине: протезирование суставов и стоматологическое протезирование. Использование гофрированной оболочки в местах соединений, где испытываются значительные механические нагрузки с необходимостью размещения упругого элемента с податливостью по трем координатным осям (по аналогии с патентом автора “Сейсмостойкая опора“)
- в нанотехнологиях: получение уникальных свойств прочности и упругости конструкций из гофрированной оболочки Увакина с новыми достижениями науки в области материалов и наноструктур (гофрированный графен, полимеры и др.)
- Высокопрочные материалы – построение гофрированных оболочек из полиматричных композиционных материалов, армированных наноразмерными наполнителями, с повышенной прочностью и термостойкостью (в т.ч. на основе полимеров). Использование гофрированной оболочки Увакина как конструктивного элемента для создания новых применений материалов.
- НИОКР: «РАЗРАБОТКА, И ССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ И ВНЕДРЕНИЕ ПРОФИЛИРОВАННЫХ ЛИСТОВ С ПЕРИОДИЧЕСКИМИ ВОЛНАМИ ГОФР ПО ДВУМ ОРТОГОНАЛЬНЫМ НАПРАВЛЕНИЯМ В РАЗЛИЧНЫХ ОТРАСЛЯХ ПРОИЗВОДСТВА»
– разработаны чертежи на полный конструктивный ряд профилированных листов с различной толщиной и относительной глубиной волн гофр в продольном и поперечном направлениях, определена их нагрузочная способность по равномерно распределенной нагрузке; Чертеж гофролист ПЛ-0, Чертеж гофролист ПЛ-1, Чертеж гофролист ПЛ-2, Чертеж гофролист ПЛ-3, Чертеж гофролист ПЛ-01, Чертеж гофролист ПЛ-11
– В 1998-2000 гг. автором патента была выполнена научно-исследовательская работа по теме «Исследование и разработка двухконтурных скоростных теплообменников с повышенными технологичностью и потребительскими свойствами». Тема финансировалась по результатам конкурса грантов в области машиностроения. В результате проведенных исследований впервые в мире был разработан двухконтурный скоростной теплообменник пространственной ортотропно-сотовой конструкции, выполненный из двух гофрированных тонкостенных панелей с отбортовками с ортогональным направлением основных гофр в смежных оболочках с переменной глубиной волн гофр одинакового шага, соединенных между собой по периметру панелей шовной электросваркой, а в местах контактирования гофр смежных панелей-точечной контактной электросваркой с образованием герметичной полости для одного из теплоносителей. Коллекторы для подводо и отвода теплоносителя во внутреннюю полость элемента теплообмена выполнены из тонкостенных гофрированных оболочек, соединённых с элементом теплообмена шовной герметичной сваркой. Собранный элемент теплообмена вместе с коллекторами затем сворачивался в спираль Архимеда с образованием между витками спирали каналов переменного сечения для другого теплоносителя-воздуха, масла и др. Теплообменник разрабатывался для работы в качестве охладителей надувочного воздуха и масла в мощных дизелях типа 6ЧН21/21 производства ЗАО “Волжский дизель им. Маминых”, г.Балаково.
Сравнительный анализ технических характеристик заводского кожухотрубчатого охладителя масла 0211.39.000СБ, выполненного из медных оребренных трубок и двухконтурного теплообменника с элементом теплообмена пространственной ортотропно-сотовой конструкции показал, что при одинаковой мощности теплообмена последний имеет в 4,5 раза меньшую массу и в 3 раза меньший объем рабочей полости для теплоносителей.
“Экономический эффект от внедрения гофрированной оболочки в качестве конструкции скоростного теплообменника“
Применение в промышленном производстве гофрированной по двум ортогональным направлениям оболочки (по патентам РФ №1725772 «Теплообменник» и №2200807 «Гофрированная оболочка») дает следующий экономический эффект:
- экономия на массе металла в изделии – в 2,2 раза;
- экономия по объему теплообменника в изделии – минус 15-и более % от обычного трубчатого теплообменника;
- мощность, (скорость теплообмена) на 13% лучше (при том, что вес уже снижен в 2,2 раза!).
Экономический эффект от внедрения профилированных листов по патенту РФ № 2200807 «Гофрированная оболочка» взамен профилированных листов с волнами гофр только в одном направлении определяется экономией материала на изготовление 1 м2 листа (удельной массы листа m) при сохранении тех же функциональных возможностей в строительной конструкции или оборудовании, т.е. способности нести заданную нагрузку.
При годовом производстве профилированных листов Sг=100000 м2 экономический эффект составит Эг= Sг·(mг1-mг2)·С1 = 29,2 млн. руб., где mг2=5,2 кг/м2 – удельная масса профилированного листа НГ2-28-18-960-1344-0,55; С1 – стоимость 1 кг листа в зависимости от марки стали составляет 30-120 рублей, в качестве расчетной величины принимаем С1=40 руб./кг.
При одной и той же несущей способности по нагрузке и примерно равных производственных затратах на изготовление 1 м2 профилированных листов с волнами гофр только в продольном направлении (по ГОСТ 24045-94) и с волнами гофр в двух ортогональных направлениях (по патенту РФ № 2200807) (штамповка, прокатка) экономический эффект будет примерно равен стоимости сэкономленного металла.
доп. информация см. раздел сайта Гофролист
Дополнительную информацию готовы предоставить по Вашему запросу.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Документ PDF
Гофрированная оболочка предназначена для использования в качестве упругих элементов машин и приборов и в качестве элементов строительных конструкций. Гофрированная оболочка выполнена с волнами гофр по двум ортогональным направлениям – продольному и поперечному, причем отношение глубины волн гофр в поперечном направлении к глубине волн гофр в продольном направлении выбрано 0,3 – 1,0. Технический результат заключается в повышении изгибной жесткости оболочек по двум ортогональным осям и снижении их массы
Описание изобретения “Гофрированная оболочка Увакина”
Изобретение относится к упругим элементам машин и приборов (мембранам, сильфонам), а также к элементам строительных конструкций (куполам сооружений, плитам перекрытий, цилиндрическим и коническим оболочкам), армирующим оболочкам металлокерамических камер сгорания для двигателей внутреннего сгорания.
Известны ортотропно-сотовые конструкции панелей перекрытия[1], труб [2], которые выполнены из двух или более гофрированных в одном направлении оболочек с ортогональным направлением гофр в смежных оболочках, соединенных между собой в местах контактирования гофр в смежных оболочках, например, сваркой.
Недостатками таких конструкций являются необходимость применения по крайней мере двух гофрированных оболочек с гофрами в ортогональном направлении, необходимость их соединения и повышенная масса конструкции.
Известны также мембраны с волнами гофр в окружном направлении, жесткость которых на изгиб в окружном направлении определяется главным образом относительной глубиной волн гофр H/h (Н – глубина волн гофр, h – толщина мембраны) может превышать жесткость мембраны в радиальном направлении в десятки и сотни раз ([3], C.251-263).
Недостатками таких мембран являются также пониженная жесткость мембран на изгиб и повышенная масса, так как с учетом ограничений допустимых значений относительной глубины волн гофр H/h по технологическим свойствам материала (пластичности) увеличение жесткости таких мембран возможно только за счет увеличения толщины мембраны.
Технический результат, обеспечиваемый изобретением выражается в повышении изгибной жесткости оболочек по двум ортогональным направлениям и снижении их массы.
Это достигается тем, что гофрированная оболочка выполнена с волнами гофр по двум ортогональным направлениям – продольному и поперечному, причем отношение глубины волн гофр в поперечном направлении к глубине волн гофр в продольном направлении оболочки выбрано равным от 0,3 до 1,0.
На фиг.1 изображен один из вариантов гофрированной оболочки, выполненной в виде мембраны с волнами гофр в продольном (окружном) и поперечном (радиальном) направлениях, в разрезе; на фиг.2 – элемент гофрированной оболочки, соответствующий одной волне lr и lt гофр по двум ортогональным направлениям (осям ОХ и ОУ в одной из вершин элемента оболочки).
Гофрированная оболочка выполнена в виде мембраны с радиусом закрепления по наружному контуру R и толщиной h, предназначена для установки в быстродействующий датчик давления Р, имеет волны гофр синусоидального профиля в продольном (окружном) направлении с глубиной гофр Нr, равной удвоенному значению амплитуды синусоиды по срединной поверхности оболочки и шагом волн гофр lr в радиальном сечении, и волны гофр синусоидального профиля в поперечном (радиальном) направлении с глубиной волн гофр Ht,равной удвоенному значению амплитуды синусоиды по срединной поверхности оболочки в окружном сечении с шагом волн гофр lt, отношением глубины волн гофр Ht/ Hrот 0,3 до 1,0.
Мембрана может быть изготовлена штамповкой на полиуретане, например, из ленты из прецизионного немагнитного дисперсионно-твердеющего сплава типа 36ХНЮФ-ВИ с пределом упругости s0,002=1200МПа, добротностью Q=60000…70000.
В случае использования такой мембраны в качестве фланцев для цилиндрических корпусов, днищ сосудов мембраны могут быть изготовлены из листов из высокопробных коррозионно-стойких сталей типа 08Х15Н5Д2Т, которые после закалки, холодной пластической деформации и старения имеют предел прочности sb=1450МПа, предел текучести s0,2=1350MПa, относительное удлинение d=11 % [4].
В общем случае поверхность симметрии вершин волн гофр (срединная поверхность) гофрированной по двум ортогональным направлениям оболочек может представлять собой плоскость (плиты перекрытия, настилы, мембраны), цилиндрическую или коническую поверхности, сферическую поверхность (купола сооружений, хлопающие мембраны). Для гофрированной мембраны, представленной на фиг.2 поверхность симметрии волн гофр – плоскость G.
На фиг.2 показаны волны гофр Sr1 и Sr2 в радиальных сечениях мембраны (в продольном направлении) с глубиной Нr, соответствующих угловым координатам (К = 0, 1, 2…), которые за счет гофрирования мембраны и в поперечных (радиальных) направлениях поднимаются или опускаются на величину ± Ht/2. Волны гофр St1 и St2 в окружных сечениях смежных гофр мембраны c глубиной Ht, соответствующих радиальной координате , сдвинуты на и находятся в противофазе. Кривые St3 являются линией пересечения гофрированной оболочки с плоскостью симметрии вершин волн гофр G.
При расчете гофрированную оболочку можно рассматривать как конструктивно-ортотропную пластину той же толщины h, упругие коэффициенты анизотропии материала которой на растяжение и изгиб c учетом двойной анизотропии свойств по каждому направлению – продольному (окружному в направлении оси ОУ в одной из вершин элемента) и поперечному (в радиальном направлении по оси ОХ в той же вершине элемента) определяются главным образом геометрией волн гофр по двум ортогональным направлениям [3].
Для гофрированной оболочки пологого синусоидального профиля волн гофр модули упругости анизотропного материала в поперечном и продольном направлениях на растяжение Еrр, Etр и на изгиб Еrи , Etи по осям ОХ и ОУ соответственно равны [3]:
где .
Из приведенных соотношений видно, что снижение жесткости на растяжение в одном направлении приводит к такому же увеличению жесткости на изгиб по другому ортогональному направлению. При Ht= 0 получим известные соотношения для гофрированных в окружном направлении мембран Еrи=Еtp=E.
При больших значениях относительной глубины волн гофр Н/h модули упругости на изгиб и растяжение анизотропного материала могут отличаться от модуля упругости материала Е в сотни и тысячи раз. Так, например, стальная гофрированная оболочка толщиной h = 1мм, выполненная в виде плиты перекрытия для крыш гаражей с размерами в плане длиной L = 6м, шириной В = 2м с относительной глубиной гофр в продольном направлении Нпр / h = 150, длиной волны гофр lпр=480мм, относительной глубиной гофр в поперечном направлении Hпоп / h = 60 при действии в центре плиты сосредоточенной нагрузки Q=103 Н или распределенной по длине плиты нагрузки q=270Н/м имеет прогиб центра плиты 3,5 мм.
Эквивалентная по изгибной жесткости плита с теми же размерами в плане, но без волн гофр должна иметь толщину hэ = 32мм и в 23-26 раз большую массу. При этом коэффициент вытяжки при штамповке гофрированной оболочки К = 0,75, что соответствует допустимому коэффициенту вытяжки с утонением стенок при однопереходной штамповке из материалов, предназначенных для изделий, получаемых глубокой вытяжкой (стали типа 08кп, Х18H10T). При медленной вытяжке со скоростью опускания пуансона пресса менее 2 мм/с такую оболочку можно изготовить и из высокопрочных сталей с относительным удлинением d=10…15 % [4].
Отношение глубины волн гофр оболочки в поперечном направлении Нпоп к глубине волн гофр оболочки в продольном направлении Нпр зависит от отношения размеров оболочки в плане L и B для плит, длины L и диаметра D для труб и с увеличением этого отношения отношение глубин волн гофр Hпоп / Hпр должно уменьшаться от 1,0 до 0,3. Для гофрированных оболочек с близкими размерами L, B, D отношение Нпоп / Нпр для многих применений выбирается равным 1,0.
Для гофрированных мембран из условий технологичности ее изготовления, с учетом того, что при изгибе мембраны под действием нагрузки окружные напряжения st в m раз (m – коэффициент Пуассона для материала мембраны) меньше радиальных напряжений sr ([3], С.240), а также для увеличения диапазона линейности упругой характеристики мембраны отношение глубины волн гофр Нt/Нr целесообразно выбирать от 0,3 до 0,7 в зависимости от величины коэффициента µ, который для различных материалов равен 0,17…0,42.
Мембрана в датчике давления работает следующим образом. Под действием давления Р среды мембрана изгибается, ее центр смещается на W0, перемещение центра мембраны преобразуется каким-либо датчиком перемещений в пропорциональный электрический сигнал.
Повышение изгибной жесткости мембраны за счет выполнения гофр по двум ортогональным направлениям – в окружном и радиальном при сохранении h, относительной глубины волн гофр в окружном направлении Hr/h и массы мембраны увеличивает жесткость мембраны на изгиб в 2…6 раз, линейный участок упругой характеристики мембраны в 2,5…4,0 раза, расширяет динамический диапазон измеряемых датчиком давлений за счет повышения частоты собственных колебаний мембраны в 1,5…2,5 раза.
Детальная информация с обоснованием полезных свойств гофрированной оболочки представлена здесь
ПРОФИЛИРОВАННЫХ ЛИСТОВ
При толщине профилированных листов 0,55…0,9 мм с периодическими волнами гофр по двум ортогональным направления предъявляются высокие требования к коррозионной стойкости материала листов.
Эта задача может быть решена двумя путями: использованием в качестве материала профилированных листов коррозионно-стойких сталей и не коррозионно-стойких сталей с коррозионно-стойкими покрытиями.
Из коррозионно-стойких сталей целесообразно использовать наиболее дешевые безникелевые стали типа 12Х13 ГОСТ 5632-72, предел прочности которой σв= 588 МПа, предел текучести σт= 415 МПа, относительное удлинение δ= 20%, ударная вязкость aн=882 кДж/м2, а также безникелевую сталь, разработанную ЦНИИТМАШ, технология изготовления и состав которой запатентованы в ряде зарубежных стран, которая имеет повышенные прочностные свойства – σв = 450…550 МПа, предел текучести σт= 250…350 МПа, относительное удлинение δ = 20…35%, относительное сужение Ψ=55% [16].
Представляет интерес коррозионно-стойкая жаропрочная углеродистая сталь по патенту РФ № 2082812, содержащая C=0…0,7%, Si=0,13…0,37%, Mn=0,9…1,2%, Ti=0,02…0,07%, в которой отсутствуют дефицитные компоненты [17].
Все коррозионно-стойкие стали предназначены для изготовления профилированных листов для наиболее ответственных элементов конструкций зданий и сооружений с большим ресурсом – плит перекрытий.
В случае выполнения профилированных листов из атмосферокоррозионностойких низколегированных сталей с хорошей адгезией лакокрасочных покрытий, что в свою очередь продляет в 1,5…2,0 раза сроки службы искусственных покрытий, например, из стали с пределом прочности σв = 490 МПа, предел текучести σт= 343 МПа, относительное удлинение δ = 21% рекомендуется применять следующие покрытия, которые по долговечности можно расположить в следующей последовательности:
1. Покрытие профилированных листов полиуретановым эластомером обеспечивает устойчивость на воздухе при 65 оС – 100 лет, скорость деградации покрытия от погодных воздействий 0,25 мм за несколько десятилетий [18].
2. Технология цинкования фирмы ZINGA METALL позволяет на десятки лет уберечь профилированные листы от коррозии. Покрытие можно наносить напылением, валиком или кистью. При этом металл не обязательно пескоструить, если слой ржавчины не слишком глубок. Покрытие можно использовать в качестве грунтовки под окраску, что увеличивает срок службы
еще в 2,0…2,5 раза [20].
3. Покрытие антикоррозионно-стойкой эмалью (ЭМАКС) Казанской фирмы ТИМ-СФЕРА, предохраняющее металл, дерево, бетон от воды, щелочей, кислот (кроме серной) и органических растворителей. Эмаль эластична, обладает высокой адгезией, 25 лет выдерживает перепад температур от –70 до +300оС, при которых покрытия из обычных эмалей трескаются и теряют герметичность [19].
4. Обработка профилированных листов поверхностно-активными веществами (ПАВ), при которой молекулы ПАВ сорбируются поверхностями металла, формируя на поверхностях листа очень тонкий (10…20 мкм), но ровный и плотный гидрофобный слой, препятствующий проникновению кислорода и других газов внутрь листа, надежно защищая его от коррозии. Способ защиты от коррозии разработан научным центром «Износостойкость» Московского энергетического института и внедряется для защиты от коррозии и различных отложений трубчатых и пластинчатых теплообменников энергетических объектов и труб жилищно-коммунального хозяйства [21].
5. На Московском предприятии ООО “МАСТЕРЪ” (бывшее “Матек”) создано новое средство защиты от коррозии – грунт–протектор «жидкий цинк» АК-100. Грунтпротектор коррозии (ГПК), нанесенный на стальную поверхность образует покрытие с высоким содержанием цинка, который является анодом по отношению к стали, обеспечивает эффективную протекторную защиту металла от коррозии и при двух-трехслойном покрытии увеличивает срок службы до 10-15 лет. Ни в чем не уступая по своим характеристикам зарубежным протекторам, отечественная новинка в несколько раз дешевле по стоимости. Нанесение жидкого цинка на подготовленную поверхность металла может осуществляться различными способами – с помощью пневматического распыления, кистью или валиком в диапазоне температур окружающего воздуха от –15оС до +40оС. Расход ГПК на один слой составляет от 110 до 160 г/м2 и зависит от способа нанесения покрытия. После высыхания покрытие образует довольно прочную матовую пленку серого цвета толщиной 30…50 мкм с содержанием цинка до 92…96%. Покрытие отличается высокой водостойкостью и стойкостью к воздействиям химических сред. Этот способ холодного цинкования металлической поверхности в отличие от известного метода горячей оцинковки не требует дополнительных сложных трудоемких операций термической подготовки материала, упрощается процесс сушки обработанной поверхности. Для обеспечения высокого качества работ и достижения максимального срока службы покрытия ГПК необходима тщательная подготовка поверхности перед проведением окрасочных работ ([5], с.40…42).
Для защиты металла профилированных листов от коррозии возможно сочетание нескольких из приведенных способов защиты, что увеличит их долговечность до 40…70 лет.
В разделе проекта «Обоснование целесообразности производства профилированных листов с периодическими волнами гофр по двум ортогональным направлениям» по патенту РФ № 2200807 «Гофрированная оболочка» показано, что при той же суммарной глубине волн гофр, что и у профилированных листов по ГОСТ 24045-94 предлагаемые профилированные листы допускают в 10 раз большую предельную равномерно распределенную нагрузку (см. таблицу). Поэтому для сравнительного анализа технических характеристик известных профилированных листов с предлагаемыми профилиро-
ванными листами выбираем профилированный лист Н114-750-1,0 для которого глубина продольных волн гофр Нг1пр=114 мм и предельная равномерно
распределенная нагрузка составляет pг1=7,33 кН/м2 [1] и при толщине листа
hг1=0,8 мм удельная масса mг1=12,5 кг/м2.
Технико-экономическую эффективность проекта № _______ определим
из условия равенства или превышения предельной равномерно распределенной допустимой нагрузки pг1=7,33 кН/м2 для предлагаемых профилированных листов, технические характеристики которых приведены в таблице. Так,
например, профилированный стальной лист НГ2-26-18-960-1344-0,55 толщи-
ной h=0,55 мм имеет предельную равномерно распределенную нагрузку
pmг2=10 кН/м2, значительно превышающую нагрузку pг1.
Экономический эффект от внедрения профилированных листов по патенту РФ № 2200807 «Гофрированная оболочка» взамен профилированных листов с волнами гофр только в одном направлении определяется экономией материала на изготовление 1 м2 листа (удельной массы листа m) при сохранении тех же функциональных возможностей в строительной конструкции или оборудовании, т.е. способности нести заданную нагрузку.
При годовом производстве профилированных листов Sг=100000 м2 экономический эффект составит Эг= Sг·(mг1- mг2)·С1=29,2 млн. руб., где mг2=5,2 кг/м2 – удельная масса профилированного листа НГ2-28-18-960-1344-0,55; С1 – стоимость 1 кг листа в зависимости от марки стали составляет 30-120 рублей, в качестве расчетной величины принимаем С1=40 руб./кг.
При одной и той же несущей способности по нагрузке и примерно равных
производственных затратах на изготовление 1 м2 профилированных листов с
волнами гофр только в продольном направлении (по ГОСТ 24045-94) и с
волнами гофр в двух ортогональных направлениях (по патенту РФ № 2200807) (штамповка, прокатка) экономический эффект будет пример-
но равен стоимости сэкономленного металла.
Для информации: Диссертация аспиранта Кембриджского университета (2009 г.) “Multistable and morphing corrugated shell structures” (Исследование и морфология структуры гофрированной оболочки) наглядно представляет положительные свойства и особенности гофрированной оболочки
информация о сроке действия патента представлена на официальном сайте Роспатента РФ см. по ссылке www.fips.ru
Иные материалы (статьи) по теме “Гофрированные оболочки”, “Упругие мембраны”:
- “Ученые изобрели материал копирующий структуру кости человека“
- Чем хорош гофрированный графен (статья в оригинале eng)