Проектирование ёмкостей для транспортировки сжиженного природного газа

Краткая аннотация:

Цель работы заключается в определении рациональной формы корпуса, который обладает максимальным объёмом при минимальной поверхности – это показатель качества и целевая функция оптимизации. Чем больше выбранный показатель, тем больше полезный объём корпуса, и, одновременно, меньше площадь конструкции. Ёмкость получается более лёгкой и теплоизолированной, что важно для криогенной техники. Такой корпус нужен для транспортировки сжиженного природного газа (СПГ), космического аппарата, ёмкостей для хранения жидких и сыпучих веществ во многих отраслях промышленности и т.д. С позиции вариационного исчисления этому условию удовлетворяет сфера. Но сферическая оболочка имеет большие габариты по ширине и высоте. Задача перешла в область сложных технических систем, потребовала учесть множество ограничений. В морских танкерах для перевозки СПГ часто применяют несколько сферических ёмкостей, меньших по размеру, чтобы удлинить конструкцию и сократить габариты ширины и высоты. Такой вариант хуже одной большой сферы по выбранному показателю качества, но зато вписывается в габаритные ограничения. В железнодорожном транспорте ситуация аналогичная, но большую сферу заменяют цистерной в виде цилиндра и сферических днищ. В работе показано, что существуют другие рациональные формы ёмкостей в виде комбинаций сферических сегментов. У таких оболочек отношение объёма к площади поверхности, конечно, уступает одной большой сфере, но значительно превышает применяемые конструкции.