Железнодорожная цистерна

Заявляемая полезная модель относится к области железнодорожной техники, а именно железнодорожным цистернам, в частности, к конструкции котла.
В вагоностроении известна железнодорожная цистерна, содержащая котёл, включающий обечайку и днища, соединённые сварными поперечными и продольными швами, котёл усилен охватывающими наружную поверхность составными шпангоутами, взаимно соединёнными своими частями и жёстко закреплёнными на котле, RU №162543 U1, B61D5/06, 16.07.2014, прототип.
Технической проблемой, присущей данному устройству, является его низкая надёжность, обусловленная размещением стыков составных шпангоутов в зонах наибольших эксплуатационных напряжений, возникающих при эксплуатации железнодорожной цистерны.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является увеличение прочности и устойчивости оболочки котла за счёт оптимального расположения стыков частей шпангоута в зонах минимальных напряжений.
Технический результат достигается железнодорожной цистерной содержащей котёл, включающий обечайку и днища, соединённые сварными поперечными и продольными швами, котёл усилен охватывающими наружную поверхность составными шпангоутами, взаимно соединёнными своими частями и жёстко закреплёнными на котле, для вывода мест стыков частей составных шпангоутов из зон наибольших эксплуатационных напряжений, возникающих в боковых участках котла в районе центральной горизонтальной плоскости котла и в нижней части котла в районе его центральной вертикальной продольной плоскости, места стыков составных шпангоутов расположены под углами α и β от центральной вертикальной плоскости котла в нижней и верхней его точках, выдержанными, соответственно, в диапазонах от 38° до 50° и не менее 50° и на расстоянии S, измеренном по дуге по поверхности котла от продольных сварных швов котла и составляющем не менее 100 мм, при этом места стыков составных шпангоутов подкреплены усиливающими элементами.
В качестве развития основного технического решения усиливающие элементы могут быть выполнены в виде накладок, закреплённых на внешней стороне шпангоута и повторяющих его профиль; усиливающие элементы могут быть выполнены в виде подкладок, закреплённых внутри профиля шпангоута; шпангоуты могут быть изготовлены из прокатного, гнутого или сварного профиля.
Заявляемая полезная модель отличается от прототипа тем, что для вывода мест стыков частей составных шпангоутов из зон наибольших эксплуатационных напряжений, возникающих в боковых участках котла в районе центральной горизонтальной плоскости котла и в нижней части котла в районе его центральной вертикальной продольной плоскости, места стыков составных шпангоутов расположены под углами α и β от центральной вертикальной плоскости котла в нижней и верхней его точках, выдержанными, соответственно, в диапазонах от 38° до 50° и не менее 50° и на расстоянии S, измеренном по дуге по поверхности котла от продольных сварных швов котла и составляющем не менее 100 мм, при этом места стыков составных шпангоутов подкреплены усиливающими элементами; в варианте исполнения усиливающие элементы выполнены в виде накладок, закреплённых на внешней стороне шпангоута и повторяющих его профиль; в другом варианте исполнения усиливающие элементы выполнены в виде подкладок, закреплённых внутри профиля шпангоута; шпангоуты могут быть изготовлены из прокатного, гнутого или сварного профиля. 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 железнодорожной цистерны; на фиг. 2 – разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 – разрез Б–Б на фиг. 1; фиг. 4 – выносной элемент В на фиг. 2.
Железнодорожная цистерна (Фиг. 1) содержит котел 1, собранный из обечайки 2 и днищ 3, соединённый поперечными и продольными швами. Котёл 1 усилен охватывающими наружную поверхность, составными шпангоутами 4, взаимно соединёнными своими концами и жёстко закреплёнными на котле 1. Для вывода мест стыков частей составных шпангоутов 4 (Фиг. 2, 3, 4) из зон наибольших эксплуатационных напряжений, возникающих в боковых участках котла 1 в районе центральной горизонтальной плоскости котла 1 и в нижней части котла 1 в районе его центральной вертикальной продольной плоскости, места стыков составных шпангоутов 4 расположены под углами α и β от центральной вертикальной плоскости котла 1 в нижней и верхней его точках соответственно, выдержанными в диапазонах от 38° до 50° и не менее 50°, и на расстоянии S, измеренном по дуге по поверхности котла от поперечных и продольных сварных швов котла 1 и составляющем не менее 100 мм. При этом места стыков составных шпангоутов 4 подкреплены усиливающими элементами 5.
Усиливающие элементы 5 могут быть выполнены в виде накладок или в виде подкладок, закреплённых на внешней стороне шпангоута 4 или внутри профиля шпангоута 4 соответственно. Шпангоут 4 может быть изготовлен из прокатного, гнутого или сварного профиля.
Технический результат, который заключается в увеличении прочности и устойчивости оболочки котла обеспечивается следующим образом.
При эксплуатации железнодорожной цистерны в поперечном сечении боковых участков котла 1 в районе его центральной горизонтальной плоскости и в его нижней части в районе центральной вертикальной плоскости котла 1 возникают наибольшие эксплуатационные напряжения, вызванные воздействием от веса перевозимого в железнодорожной цистерне груза. Под действие указанных эксплуатационных напряжений попадают и составные шпангоуты 4. При попадании мест стыков составных шпангоутов 4 в указанные участки котла 1 сварные швы, которыми соединены составные шпангоуты, испытывают наибольшие воздействия, способные привести к разрушению мест сварных соединений. Расположение стыков частей шпангоутов 4 в зонах наименьшего напряжения и на расстоянии S от продольных сварных швов корпуса котла 1 исключает их разрушения.
Таким образом, применение предлагаемого технического решения обеспечивает увеличение прочности и устойчивости оболочки котла железнодорожной цистерны.