ВАГОН-ЦИСТЕРНА

Полезная модель относится к железнодорожному подвижному составу, а именно к вагонам-цистернам, в частности к конструкции крепления котла к рамной конструкции вагона-цистерны.
Из уровня техники известно крепление котла на раме («Вагоны», под ред. Шадур Л.А., М.: «Транспорт», 1980 г., стр. 346), которое осуществляется в средних и концевых его частях. Фасонные лапы, приваренные к средней части обечайки котла вагона-цистерны, соединены болтами с опорными планками (лапы рамной конструкции), которые своими полками приварены к хребтовой балке рамы.
Из уровня техники известен вагон-цистерна для перевозки крепкой азотной кислоты (кислотного меланжа) модели 15 – 1406 (ЖКЦ-39), содержащий раму, установленную на ходовые тележки, и котел, закрепленный на раме посредством соединения лап котла, жестко закрепленных на котле, и лап рамы, жестко закрепленных на хребтовой балке рамы вагона-цистерны. Котел вагона-цистерны выполнен из алюминиевого сплава марки АД0.
Общей технической проблемой указанных технических решений является недостаточная прочность котла вагона-цистерны в средней ее части, что при выполнении котла, например, из алюминиевого сплава требует увеличения толщины стенки котла вагона-цистерны в указанной части.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение прочности конструкции вагона-цистерны за счет упрочнения котла вагона-цистерны в средней части без увеличения толщины стенки котла вагона-цистерны.
Указанный технический результат достигается тем, что в вагоне-цистерне, содержащем установленную на ходовые тележки рамную конструкцию, на который закреплен котел, при этом в средней части котел закреплен посредством соединения лап котла, закрепленных на котле, и лап рамной конструкции, закрепленных на хребтовой балке рамной конструкции, согласно настоящей полезной модели, котел в средней части снабжен двумя лапами котла, расположенными симметрично относительно продольной оси вагона-цистерны под углом α друг к другу в интервале 0 – 100°, выполненными толщиной W в интервале от 8 до 40 мм и длиной L в диапазоне от 2000 до 6000 мм. Лапы котла могут быть выполнены переменной толщины W. Лапы котла могут быть выполнены из частей, отстоящих друг от друг вдоль продольной оси не более чем до 10 мм. Лапы котла могут быть выполнены цельными по отношению к поперечной плоскости котла вагона-цистерны. Лапы котла могут быть снабжены усиливающими накладками в зоне крепления полок лап к котлу вагона-цистерны. В лапах котла могут быть выполнены сквозные отверстия для крепления к лапам рамной конструкции. Лапы котла в зоне серединного поперечного сечения могут быть выполнены со сквозными вырезами, образующими смотровое окошко. Лапы котла могут быть выполненными тавровой формы/угловой формы. Лапы котла могут быть выполнены составной или фасонной формы.
Заявляемая полезная модель отличается от ближайших аналогов тем, что котел в средней части снабжен двумя лапами котла, расположенными симметрично относительно продольной оси вагона-цистерны под углом α друг к другу в интервале 0 – 100°, выполненными толщиной W в интервале от 8 до 40 мм и длиной L в диапазоне от 2000 до 6000 мм. Это отличие даёт основание утверждать, что заявляемое техническое решение отвечает критерию патентоспособности полезной модели – «новизна».
Сущность полезной модели поясняется чертежами: на фиг. 1 – вагон-цистерна (общий вид сбоку), фиг. 2 – местный разрез А фиг. 1, фиг. 3 – вид Б фиг. 2 (рама не показана), фиг. 4 – пример реализации лапы котла.
Вагон-цистерна, представленный на фиг. 1, содержит котел 1, рамную конструкцию 2, выполненную в представленном варианте в виде рамы, которая установлена на ходовых тележках 3. Котел 1 для закрепления на раме 2 в средней своей части содержит две лапы котла 4, выполненные длиной L и толщиной W и  расположенные симметрично относительно продольной оси 1.1 под углом α друг к другу, выполненные со сквозными отверстиями 4.1 для жесткого соединения с лапами рамной конструкции 5 котла 1, выполненными в представленном варианте в виде отверстий для болтового соединения. В лапах котла 4 выполнен сквозной вырез 4.2, образующий смотровое окошко, края которого могут быть закруглены. Лапы котла 4, в представленном на фигурах примере реализации, выполнены цельными по отношению к поперечной плоскости котла 1.2 и составной формы.
Технический результат заявляемой полезной модели, заключающийся в повышении прочности конструкции вагона-цистерны, достигается следующим образом.
Снабжение котла вагона-цистерны для его закрепления на рамной конструкции вагона-цистерны в средней части двумя лапами котла, расположенными симметрично относительно продольной оси вагона-цистерны под углом α друг к другу обеспечивает упрочнение котла вагона-цистерны в средней части без увеличения толщины стенки котла вагона-цистерны за счет образования дополнительной опоры котла в средней части и равномерного распределения действующих со стороны котла нагрузок, в частности действие веса нагруженного котла вагона-цистерны, по всей длине лап рамной конструкции, что позволяет повысить прочность конструкции вагона-цистерны. Минимальное значение угла α равное 0° обеспечивает прямую передачу действующих со стороны котла нагрузок на рамную конструкцию вагона-цистерны, что повышает прочность конструкции вагона-цистерны в целом. Максимальное значение угла α, равное 100°, обеспечивает упругое восприятие нагрузок, действующих на лапы котла со стороны котла вагона-цистерны, что способствует повышению прочности конструкции вагона-цистерны.
Выполнение лап котла длиной L в диапазоне от 2000 до 6000 мм обеспечивает равномерное распределение действующих со стороны котла нагрузок по всей длине лап котла, при этом чем длиннее лапы котла, тем больше дополнительная опора котла вагона-цистерны в средней части и больше площадь распределения действующих со стороны котла нагрузок, что позволяет повысить прочность конструкции вагона-цистерны. Значение толщины W в интервале от 8 до 40 мм в нижнем граничном значении обусловлено минимальным значением толщины лапы котла обладающей достаточной прочностью для действующих со стороны котла нагрузок, а в верхнем граничном значении обусловлено максимально достаточным значением толщины лап котла для максимального повышения прочности конструкции вагона-цистерны. Лапы котла могут быть выполнены переменной толщины W, так как полки лап котла могут быть выполнены меньшей толщины, чем участки сопряжения лап котла с лапами рамной конструкции, что обусловлено сохранением металлоёмкости вагона-цистерны и обеспечением отсутствия дополнительной нагрузки на участки сопряжения лап.
Использование лап котла, выполненных цельными по отношению к поперечной плоскости котла вагона-цистерны обеспечивает образование дополнительной опоры для котла в его средней части и увеличение площади равномерного распределения нагрузок, действующих со стороны котла, по всей поверхности лап, что позволяет повысить прочность конструкции вагона-цистерны. Выполнение каждой лапы котла из частей, отстоящих друг от друг не более чем до 10 мм, обеспечивает распределение действующих со стороны котла нагрузок по всей поверхности частей лап котла, при этом на удалении от середины котла нагрузки, действующие со стороны котла, уменьшаются, и соответственно значение толщины лап может уменьшаться, что также способствует повышению прочности конструкции вагона-цистерны.
Использование усиливающих накладок в зоне крепления полок лап котла к обечайке котла обеспечивает повышение прочности котла в средней части за счет местного увеличения площади распределения действующих со стороны котла на лапы котла нагрузок, а также обеспечивает отсутствие зон концентрации напряжений и позволяет упрочнить котел вагона-цистерны и, следовательно, повысить прочность конструкции вагона-цистерны.
Для соединения лап котла с лапами рамной конструкции в участках сопряжения лап котла могут быть выполнены сквозные отверстия как для болтового соединения, так и для сварного соединения.
Выполнение сквозных вырезов в зоне серединного поперечного сечения образующих смотровое окошко обусловлено тем, что котёл в средней части может быть выполнен конусным для разгрузки перевозимого груза и снабжен сливной арматурой или поддоном, что для жесткого закрепления лапы котла на обечайке котла в этом месте требует изгибов, в связи с чем выполнение сквозного выреза в указанной зоне обеспечивает отсутствие таковых и способствует повышению прочности конструкции вагона-цистерны.
Выполнение лап котла тавровой/угловой формы, составной или фасонной формы в одинаковой степени влияют на прочностные характеристики конструкции узла крепления котла вагона-цистерны к рамной конструкции и конструкции вагона-цистерны в целом.
Таким образом, заявляемая полезная модель всей своей совокупностью существенных признаков позволяет повысить прочность конструкции вагона-цистерны за счет упрочнения котла вагона-цистерны в средней части без увеличения толщины стенки котла вагона-цистерны.