ВАГОН-ЦИСТЕРНА

Полезная модель относится к железнодорожному подвижному составу и касается систем защиты вагонов-цистерн, предназначенных для перевозки опасных грузов, в частности, к защитным экранам.
Защитные экраны, устанавливаемые на вагоне-цистерне, предназначены для защиты котла вагона-цистерны от продольных внешних воздействий, например, таких как, удар по днищу котла во время аварийных ситуаций.
Наиболее близким техническим решением является железнодорожная цистерна (RU 2133205 С1, опубл. 20.07.1999, МПК B61D 5/00), включающая укрепленный на раме котел, состоящий из обечайки и днищ, ходовую часть и защитные экраны. Защитные экраны состоят из вертикальных предохранительных щитов, каждый из которых закреплен к горизонтальному листу, установленному на раме, напротив днища котла с зазором между ними. К вертикальному предохранительному щиту также жестко присоединены центральные вертикальные ребра переменного сечения с закрепленными между ними горизонтальными ребрами. Вертикальный предохранительный щит снабжен двумя боковыми щитами, которые образуют в совокупности защитный экран. Горизонтальные ребра снабжены перемычками.
Технической проблемой присущей данному техническому решению являются отсутствие жесткого поперечного ребра (балки) в верхней части защитного экрана, деформацией которого обеспечивалось бы частичное смягчение ударных нагрузок.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является увеличение прочности, надёжности и эффективности работы защитного экрана.
0
1
0
Указанный технический результат достигается тем, что в вагоне-цистерне, содержащем котёл с обечайкой и днищами, который закреплён на рамной конструкции в виде рамы или полурамы, установленной на ходовые тележки, по концам рамной конструкции напротив днищ котла установлены защитные экраны, содержащие предохранительные щиты, снабженные продольными и поперечными рёбрами жёсткости, согласно настоящей полезной модели, в верхней части предохранительных щитов с их внутренней стороны жёстко закреплены дополнительные поперечные балки, при этом расстояние «L» от указанных балок до поверхности днищ котла меньше, чем расстояние «L» от поперечных рёбер до поверхности днища котла, расстояние «l» от крайних точек дополнительных поперечных балок до днища котла удовлетворяет соотношениям, мм:
0
0
1
10 ≤ l ≤ (L– 10) ≤ (L – 10)   мм,
0
где l – расстояние от крайних точек верхних поперечных балок до днища котла, мм,
0
L – расстояние от средней части верхних поперечных балок до днища котла, мм,
1
L – расстояние от поперечных рёбер до днища котла, мм.
Выполнение защитного экрана с верхней поперечной балкой, которая расположена ближе к днищу котла, чем остальные продольные и поперечные ребра, позволяет обеспечить существенное увеличение прочности, надёжности и эффективности работы защитного экрана.
0
0
0
В аварийных ситуациях, например, при ударе автосцепки соседнего вагона в защитный экран в первую очередь происходит деформация продольных ребер экрана, в результате чего верхняя поперечная балка, расположенная на расстоянии «L» от днища котла, соприкасается с ним своими боковыми участками, так как расстояние «l» (не менее 10 мм) от крайних точек поперечной балки до днища котла меньше соотношения (L – 10) мм, тем самым предотвращая ударное воздействие (удар балки о днище котла вагона-цистерны) и распределяя нагрузку, передаваемую на днище котла по касательной к его поверхности, не образуя прямого давления на поверхность днища. Далее за счет деформации верхней балки происходит соприкосновение средней части верхней поперечной балки с днищем котла вагона-цистерны, тем самым увеличивая площадь контакта верхней поперечной балки с днищем котла, при этом внешняя нагрузка, действующая на защитный экран, распределяется по касательной к поверхности днища котла и не создает прямого воздействия на него, кроме того не происходит удара поперечной балки о днище котла, что исключает возможность образования пробоины в днище котла вагона-цистерны.
1
1
Возможный вариант развития основного технического решения заключается в том, что расстояние «L» от поперечных рёбер до днища котла не превышает 435 мм. Так как заявляемая полезная модель может быть применена в цистернах для перевозки различных опасных грузов, таких как газ или химические грузы, то длина и объем котла могут быть различны и соответственно расстояние «L» от поперечных ребер до днища котла, которое и является зазором между защитным экраном и днищем котла вагона-цистерны, не превышает 435 мм.
Возможный вариант развития основного технического решения заключается в том, что поперечные балки оборудованы опорными поясами.
Возможный вариант развития основного технического решения заключается в том, что продольные ребра оборудованы опорными поясами.
Возможный вариант развития основного технического решения заключается в том, что на предохранительном щите с обеих боковых сторон жестко закреплены поперечные ребра. При более сильном ударе в защитный экран за счет деформации верхней балки происходит соприкосновение поперечных ребер, расположенных на обеих боковых сторонах предохранительного щита, с днищем котла, а затем происходит соприкосновение средних поперечных ребер, закрепленных между продольными ребрами.
Возможный вариант развития основного технического решения заключается в том, что поперечные ребра оборудованы опорными поясами.
Опорные пояса обеспечивают увеличение площади контакта защитного экрана с днищем котла в аварийных случаях соударения экрана с днищем котла вагона-цистерны, предотвращая соприкосновение и давление ребер защитного экрана и днища котла, а также возникновение вмятин и пробоин.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен вагон-цистерна, общий вид; на фиг. 2 – защитный экран, изометрическая проекция; на фиг. 3 – разрез А- А на фиг. 1, на фиг. 4 – разрез Б – Б на фиг. 1.
Вагон-цистерна, представленный на фиг. 1, содержит котел 1, закрепленный на раме 2, и ходовую часть 3. С обеих сторон котла 1 вагона-цистерны напротив днищ 4 котла 1 расположены защитные экраны 5. Каждый защитный экран 5 закреплен на раме 2 вагона-цистерны с зазором между ним и днищем 4 котла 1 в нижней части и в верхней части. Защитный экран 5, представленный на фиг. 2, содержит предохранительный щит 6, к которому жестко закреплены продольные ребра 7 переменного сечения, верхняя поперечная балка 8, поперечные ребра 9 и нижние поперечные ребра 10. Предохранительный щит 6 может представлять собой конфигурацию соединенных между собой листов и может быть выполнен радиальной формы. Поперечные ребра 8, 9 и 10 оборудованы опорными поясами (на чертежах совпадают с позициями 8, 9, 10).
0
0
0
0
0
На фиг. 3 показано расположение верхней поперечной балки 8 относительно днища 4 котла 1, которая в средней части расположена на расстоянии «L» от днища 4 котла 1, а крайние ее участки расположены на расстоянии «l». При этом, значение расстояния «l» не менее 10 мм и «l» не превышает (L– 10) мм.
1
1
0
1
1
0
1
1
>
>
На фиг. 4 представлено расположение поперечных ребер 9, оборудованных опорными поясами, относительно днища 4 котла 1. Поперечные ребра 9, закрепленные между продольными ребрами 7 расположены на расстоянии «L» от днища 4 котла 1, при этом указанное расстояние и есть зазор между защитным экраном 5 и днищем 4 котла 1 и L L. Поперечные ребра 9, закрепленные на боковых сторонах предохранительного щита 6 защитного экрана 5, расположены на расстоянии «l» от днища 4 котла 1, при этом l l и l ≤ L.
Технический результат, заключающийся в увеличении прочности, надёжности и эффективности работы защитного экрана обеспечивается следующим образом.
0
0
В случае аварийной ситуации при деформации защитного экрана 5 первыми с днищем 4 котла 1 соприкасаются расположенные на наименьшем расстоянии «l» крайние участки верхней поперечной балки 8, распределяя передаваемую от защитного экрана 5 нагрузку по касательной к поверхности днища 4 котла 1, тем самым, не образуя прямого давления на поверхность днища 4. На следующем этапе за счет деформации верхней поперечной балки 8 с днищем 4 котла 1 соприкасается средняя часть верхней поперечной балки 8, изначально расположенная на расстоянии «L», тем самым увеличивая площадь контакта верхней поперечной балки 8 и днища 4 котла 1. Соударения верхней поперечной балки 8 с днищем 4 котла 1 не происходит вследствие близкого расположения верхней поперечной балки 8 к поверхности днища 4 котла 1.
1
1
0
При сильной деформации защитного экрана 5 следом за верхней поперечной балкой 8, с днищем 4 котла 1 соприкасаются (средние) поперечные ребра 9, закрепленные с боковых сторон предохранительного щита 6 и расположенные на расстоянии «l», распределяя передаваемую от защитного экрана 5 нагрузку по касательной к поверхности днища 4 котла 1. А затем с днищем 4 котла 1 соприкасаются изначально расположенные на расстоянии «L» большем чем «L» поперечные ребра 9, закрепленные между продольными ребрами 7. Соприкосновение поперечной балки 8 и поперечных ребер 9 происходит всей поверхностью опорных поясов (на чертеже совпадают с позициями 8 и 9).
Нижние поперечные ребра 10 расположены значительно дальше от поверхности днища и их соприкосновение (соударение) с днищем 4 котла 1 возможно лишь в случае отрыва защитного экрана 5 от рамы 2 вагона-цистерны.
При небольших внешних нагрузках, действующих на защитный экран, происходит деформация верхней поперечной балки и последующее ее соприкосновение с днищем котла вагона-цистерны. В случае повреждения защитного экрана в целом или какой-либо его части, его можно заменить на новый при небольших трудозатратах.
Таким образом, заявляемая полезная модель всей своей совокупностью существенных признаков позволяет обеспечить существенное увеличение прочности, надёжности и эффективности работы защитного экрана.