КОТЁЛ КОНТЕЙНЕРА-ЦИСТЕРНЫ

Заявляемая полезная модель относится к области хранения и транспортирования жидкостей в частности, к конструкции котла контейнера-цистерны, и может быть использована на железнодорожном, автомобильном и водном транспорте. Котёл, используемый в качестве контейнера-цистерны, оснащают торцевыми рамами, габариты которых строго регламентированы международными стандартами.
Из уровня техники известны устройства, содержащие котёл, усиленный охватывающими наружную поверхность составными наружными шпангоутами, жёстко закреплёнными на котле (CN 103615654, F17C1/04, опубл. 05.03.2014 и CN 101362543 B, B65D88/12, B65D90/02, B65D90/54, опубл. 25.04.2012). Причём наружные шпангоуты выполнены незамкнутыми в районе центральной горизонтальной плоскости. Данные устройства направлены на увеличение объёма котла за счёт разрыва между верхней и нижней частями наружных шпангоутов. Такие разрывы позволяют вписаться в допустимый габарит за счёт исключения выступающих на боках котла частей шпангоутов в районе центральной горизонтальной плоскости, что не обеспечивается при целостности наружного шпангоута. Однако указанные устройства являются ненадёжными из-за низкой прочности котла в районе центральной горизонтальной плоскости, что может привести к пластическим деформациям котла.
Известен котёл контейнера-цистерны, усиленный охватывающими поверхность составными наружными незамкнутыми шпангоутами (CN 104108549, F65D90/20, B65D90/02, опубл. 22.10.2014) (прототип). При этом в районе центральной горизонтальной плоскости и в месте установки верхней и нижней полуколец наружного незамкнутого шпангоута выполнена накладка. Однако наличие указанной накладки не обеспечивает достаточной надёжности котла. Низкая надёжность обусловлена высокими напряжениями, возникающими в боковой поверхности котла в месте разрыва между верхней и нижней полукольцами наружного шпангоута при определённых условиях эксплуатации.
Технической проблемой прототипа является его недостаточная прочность при увеличении объёма котла.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является увеличение прочности и устойчивости котла контейнера-цистерны при увеличении его объёма.
Технический результат достигается котлом контейнера-цистерны, усиленным охватывающими верхнюю и нижнюю его части наружными шпангоутами, каждый из которых выполнен незамкнутым в районе центральной горизонтальной плоскости с образованием верхнего и нижнего полуколец и участков разрыва с вертикальным размером L между кромками верхнего и нижнего полуколец, котел в районе центральной горизонтальной плоскости усилен внутренними шпангоутами длиной l, при этом длина l определяется по формуле:
l ≥ L – 2,5t,
где: l – длина внутренних шпангоутов, мм;
L – вертикальный размер участка разрыва между кромками верхнего и нижнего полуколец наружных шпангоутов, мм;
t – толщина стенки котла, мм.
В качестве развития полезной модели вертикальный размер L участков между кромками верхнего и нижнего полуколец наружных шпангоутов может определяться по формуле:
,
где: L – вертикальный размер участка между кромками верхнего и нижнего полуколец наружных шпангоутов, мм;
h – высота шпангоутов, мм;
н
D – наружный диаметр котла, мм;
Δ – расстояние от наружной поверхности котла до допустимого габарита, включающее зазоры под сварку и погрешность от допустимой овальности корпуса на сторону, мм;
н
при этом наружный диаметр «D» котла выполнен не более 2440 мм.
В вариантах исполнения основного технического решения наружные и внутренние шпангоуты могут быть изготовлены из прокатного профиля; наружные и внутренние шпангоуты могут быть изготовлены из гнутого профиля; наружные и внутренние шпангоуты могут быть изготовлены из сварного профиля; наружные и внутренние шпангоуты могут иметь в поперечном сечении форму швеллера; наружные и внутренние шпангоуты могут иметь в поперечном сечении форму уголка; наружные и внутренние шпангоуты могут иметь в поперечном сечении форму тавра; наружные и внутренние шпангоуты могут иметь в поперечном сечении форму двутавра.
Заявляемая полезная модель отличается от прототипа тем, что котел в районе центральной горизонтальной плоскости усилен внутренними шпангоутами длиной l, при этом длина l определяется по формуле:
l ≥ L – 2,5t,
где: l – длина внутренних шпангоутов, мм;
L – вертикальный размер участка разрыва между кромками верхнего и нижнего полуколец наружных шпангоутов, мм;
t – толщина стенки котла, мм;
вертикальный размер L участков между кромками верхнего и нижнего полуколец наружных шпангоутов может определяться по формуле:
,
где: L – вертикальный размер участка между кромками верхнего и нижнего полуколец наружных шпангоутов, мм;
h – высота шпангоутов, мм;
н
D – наружный диаметр котла, мм;
Δ – расстояние от наружной поверхности котла до допустимого габарита, включающее зазоры под сварку и погрешность от допустимой овальности корпуса на сторону, мм;
н
при этом наружный диаметр «D» котла выполнен не более 2440 мм;
наружные и внутренние шпангоуты могут быть изготовлены из прокатного профиля; наружные и внутренние шпангоуты могут быть изготовлены из гнутого профиля; наружные и внутренние шпангоуты могут быть изготовлены из сварного профиля; наружные и внутренние шпангоуты могут иметь в поперечном сечении форму швеллера; наружные и внутренние шпангоуты могут иметь в поперечном сечении форму уголка; наружные и внутренние шпангоуты могут иметь в поперечном сечении форму тавра; наружные и внутренние шпангоуты могут иметь в поперечном сечении форму двутавра. Такое отличие от прототипа даёт основание утверждать о соответствии предлагаемого технического решения критерию патентоспособности полезной модели – «новизна».
Предлагаемая полезная модель поясняется графическим материалом, где на фиг. 1 показан общий вид контейнера-цистерны, изометрическая проекция; на фиг. 2 - поперечное сечение котла контейнера-цистерны.
н
Котёл 1 контейнера-цистерны (фиг. 1 и 2), выполненный с толщиной t стенок и наружным диаметром D, усилен охватывающими верхнюю и нижнюю его части наружными шпангоутами 2 высотой h. Каждый наружный шпангоут 2 выполнен незамкнутым на боковых частях котла, образуя при этом верхнее и нижнее полукольца и два участка разрыва с вертикальным размером L между кромками 2.1 и верхнего, и нижнего полуколец наружных шпангоутов 2. Котёл 1 в районе центральной горизонтальной плоскости усилен внутренними шпангоутами 3.
Технический результат, который заключается в увеличении прочности и устойчивости котла контейнер-цистерны, обеспечивается следующим образом.
Внутренние шпангоуты 3, усиливающие котёл 1 в районе центральной горизонтальной плоскости, выполнены длиной l, определяемой по формуле:
l ≥ L – 2,5t,
где: L – вертикальный размер участка разрыва между кромками верхнего и нижнего полуколец наружных шпангоутов, мм;
t – толщина стенки котла, мм.
Вертикальный размер L участков между кромками верхнего и нижнего полуколец наружных шпангоутов может определяться по формуле:
,
где: h – высота шпангоутов, мм;
н
D – наружный диаметр котла, мм;
Δ – расстояние от наружной поверхности котла до допустимого габарита, включающее зазоры под сварку и погрешность от допустимой овальности корпуса на сторону, мм;
н
при этом наружный диаметр «D» котла выполнен не более 2440 мм.
Применение на котле 1 внутренних шпангоутов 3 обеспечивает прочность и устойчивость котла 1, предохраняет его от деформаций при возможном вакууме внутри котла 1. Кроме того, позволяет не увеличивать толщину t стенки котла и, соответственно, не увеличивать массу тары контейнера-цистерны в целом. Выполнение внутренних шпангоутов 3 длиной l не менее размера L-2,5t позволяет перекрыть по высоте кромки 2.1 и 3.1 наружных шпангоутов 2 и внутренних шпангоутов 3 соответственно, что обеспечивает прочность сварных швов. Выполнение внутренних шпангоутов 3 длиной l менее соотношения L-2,5t не обеспечит усиление котла 1 в месте разрывов наружных шпангоутов 2, что приведет к потере устойчивости котла 1.
н
н
н
Кроме того, вертикальный размер L является величиной переменной. И зависит от высоты шпангоутов h, от наружного диаметра D котла и Δ - расстояния от наружной поверхности котла до допустимого габарита. Так, наружный диаметр D зависит от свойств перевозимого груза и в общем случае может быть менее чем 2440 мм, при этом выполнение котла наружным диаметром D более 2440 мм приведёт к выходу за габарит. Δ определяется как разность между наружным радиусом котла и половиной ширины допустимого габарита, включая зазоры под сварку и погрешность от допустимой овальности корпуса на сторону. А высота h наружных шпангоутов 2 и внутренних шпангоутов 3 определяется выбором их исполнения, которые могут иметь в поперечном сечении форму швеллера, уголка, тавра или двутавра.
В вариантах выполнения полезной модели наружные шпангоуты 2 и внутренние шпангоуты 3 могут быть изготовлены из прокатного профиля, из гнутого профиля или из сварного профиля.
Полезная модель работает следующим образом.
Котёл 1 контейнера-цистерны, используемый в составе контейнера-цистерны, оснащают торцевыми рамами 4, габариты которых строго регламентированы международными стандартами.
Выполнение наружных шпангоутов 2 незамкнутыми на котле 1 в районе центральной горизонтальной плоскости с образованием верхнего и нижнего полуколец и участков разрыва с вертикальным размером L между кромками 2.1 верхнего и нижнего полуколец, позволяют увеличить объём котла 1 за счёт разрыва между верхней и нижней частями наружных шпангоутов 2. Такие разрывы с вертикальным размером L позволяют вписаться в допустимый габарит за счет исключения выступающих частей наружных шпангоутов 2, а применение внутренних шпангоутов 3 компенсирует недостаточную жёсткость и исключает пластические деформации котла 1, обеспечивая его прочность и устойчивость к деформациям в районе центральной горизонтальной плоскости.
Таким образом, применение предлагаемого технического решения обеспечивает увеличение прочности и устойчивости котла контейнера-цистерны при увеличении объёма котла.