Вы наверное обращали внимание, что танкеры для перевозки сжиженного природного газа (СПГ) оснащены сферическими резервуарами. Они выглядят как шары, которые посажены в судно, из которого видны только верхние половины сфер. Обычно танкеры имеют 4 - 5 таких шарообразных резервуаров. И у многих возникает вопрос: почему для транспортировочных ёмкостей под СПГ была выбрана именно форма шара?
Официальное этих резервуаров - сферы Хортона. И они относятся к классу сосудов, работающих под давлением. Названы они были в честь Горацио Хортана - основателя компании, которая в 1923 году первая построила такой сферический резервуар.
Вся сложность хранения и транспортировки СПГ сводится к тому, что с одной стороны для сжижения газа требуются криогенные технологии, а с другой стороны он хранится в этих ёмкостях в жидком виде, но при этом под давлением собственных паров. Причём это давление достигает значений в 7 - 9 атмосфер. А это значит, что резервуары должны быть максимально прочными.
Так вот основное преимущество сферической формы ёмкости заключается в том, что концентрация механических напряжений распределена равномерно по все площади шара. Иными словами, отсутствие краёв, рёбер и углов позволяет сделать сферическую конструкцию прочнее, потому что механическим напряжениям негде скопиться. А это значит, что материала уйдёт меньше.
Так например толщина стенки такой сферы вдвое меньше, чем если бы эти резервуары для СПГ имели цилиндрическую форму обычного баллона. И поскольку эти резервуары огромны, то расход материалов имеет значение.
Что же касается криогенной установки для поддержания низких температур в этих ёмкостях, то на её работу требуется расход топлива. А это значит, что теплопотери со стороны окружающей среды внутрь резервуаров должны быть минимальными. И именно поэтому внутренняя часть этих сфер сделана из полированного алюминия. Снаружи же конструкция стальная.
Из этого следует второе преимущество сферической формы - сфера обладает наименьшей площадью поверхности при том же объёме. Иными словами, если бы эти ёмкости были цилиндрическими, то площадь их поверхности при том же объёме была бы больше, а значит и инфильтрация тепла их окружающего пространства в сам сжиженный природный газ внутри резервуара была бы выше.