Вагон-хоппер

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта, в частности к конструкции крытого вагона-хоппера, предназначенного для перевозки сыпучих грузов.
Известен кузов вагона-хоппера (Патент на полезную модель RU №197041U1, МПК B61D 17/16, МПК B61D 7/00, опубликован 12.08.2019), содержащий раму с хребтовой и поперечными балками, крышу с загрузочными люками, боковые стены с ребрами жесткости, выполненные с наклонными частями торцевые стены с ребрами жесткости и с опорными стойками, днище с бункерами и разгрузочными люками.
Известен кузов вагона-хоппера (Патент на полезную модель RU №104125U1, МПК B61D 17/00, опубликован 10.05.2011), имеющий максимальную ширину В, для перевозки сыпучих грузов, содержащий раму, боковые и торцевые стены, бункеры, снабженные внутренними разгрузочными люками с крышками, крышу, снабженную верхними загрузочными люками с крышками, причем прямоугольный проем в свету каждого загрузочного люка имеет ширину А, измеряемую параллельно торцевой стене кузова, и длину С, измеряемую параллельно боковой стене кузова, отличающийся тем, что отношение ширины А проема каждого загрузочного люка в свету к максимальной ширине "В" вагона находится в пределах A/B=0,23÷0,40, а отношение длины С проема каждого загрузочного люка в свету к его ширине А находится в пределах С/А=1,5÷2,7.
К недостатку известных технических решений следует отнести достаточно широкую вариативность как “шага” расположения загрузочных люков на крыше вагона, так и конструкции погрузочных эстакад, в части “шага” расположения дозирующих устройств, осуществляющих погрузку вагона через загрузочные люки, что приводит к повышению трудоемкости погрузочных работ, вследствие необходимости дополнительных маневровых работ по перемещению вагона на эстакаде для осуществления равномерной и полной загрузки вагона.
Известен кузов крытого вагона-хоппера (Патент на полезную модель RU №187465 U1, МПК B61D 7/00, B61D 17/16 опубликован 06.03.2019), содержащий раму, боковые и торцевые стены, бункеры, снабженные разгрузочными люками, крышу, имеющую длину А и снабженную верхним загрузочным люком, имеющим длину В, отличающийся тем, что отношение длины А крыши к длине В загрузочного люка задано из диапазона от 1,007 до 1,561.
Недостатком аналога является невысокая степень надежности, так как один сплошной люк не обеспечивает должной прочности и жесткости конструкции, а одна крышка создаёт проблемы при сильных порывах ветра, так как усложняется процесс её открывания и поддерживания в открытом положении.
Наиболее близким техническим решением является крыша вагона-хоппера (Патент на полезную модель RU №187 585 U1, МПК B61D 17/12,  B61D 7/00, опубликован 12.03.2019), содержащая обшивку и соединённые с ней подкрепляющие поперечные элементы, состоящие из плоской средней части и дугообразных боковых частей, отличающаяся тем, что между нижними концами подкрепляющих поперечных элементов закреплены усиливающие стержни, по краям средней части подкрепляющих поперечных элементов посредством сквозных прорезей установлены вертикальные косынки, выполненные с пазами в основаниях для охвата усиливающих стержней, при этом нижние кромки дугообразных боковых частей подкрепляющих поперечных элементов усилены прутками, а в нижних частях вертикальных косынок установлены рёбра жёсткости.
Недостатком наиболее близкого технического решения является сложность конструкции крыши вагона-хоппера, а также высокая трудоемкость при ее изготовлении и монтаже.
Технической проблемой, решаемой предлагаемой полезной моделью, является создание более упрощенной конструкции крыши вагона-хоппера, менее трудоемкой в изготовлении и монтаже, при этом обеспечивая её высокую степень надежности и способность выдерживать нагрузки при погрузке и не деформироваться.
Технический результат заключается в упрощении конструкции вагона-хоппера, за счет сокращения числа конструктивных элементов при изготовлении и технологических операций, необходимых при монтаже, с одновременным обеспечением надежности вагона-хоппера, способного выдерживать нагрузки при погрузке и не деформироваться.
Технический результат достигается тем, что в вагоне-хоппер, включающем в себя ходовые части, автосцепные устройства, раму и кузов, состоящий из боковых и торцевых стен, бункеров, снабженных разгрузочными люками и крышу, снабженную загрузочными люками и жестко соединенными с её внутренней поверхностью поперечными силовыми элементами, состоящими из центрального участка и боковых участков,  согласно полезной модели внутри кузова размещены продольные силовые элементы, ориентированные вдоль продольной оси крыши, жестко соединенные с внутренней поверхностью крыши с обеих сторон загрузочного проема, размещенные в пазах, выполненных в поперечных силовых элементах и жестко соединенных с ними, при этом геометрическая форма паза определена геометрическим профилем продольного силового элемента, размещенного в пазе.
Кузов может быть выполнен из алюминия.
Кузов может быть выполнен из сплавов на основе алюминия.
Кузов может быть выполнен из стали.
Поперечные силовые элементы и продольные силовые элементы могут быть выполнены из алюминия.
Поперечные силовые элементы и продольные силовые элементы могут быть выполнены из сплавов на основе алюминия.
Поперечные силовые элементы и продольные силовые элементы могут быть выполнены из стали.
Поперечные силовые элементы и продольные силовые элементы могут быть соединены между собой и крышей при помощи сварки.
Продольные силовые элементы могут быть размещены в пазах, выполненных в поперечных силовых элементах в месте сопряжения каждого бокового участка поперечного силового элемента и его центрального участка.
Продольные силовые элементы могут быть размещены в пазах, выполненных в боковых участках поперечных силовых элементов.
Продольные силовые элементы могут быть выполнены из профиля.
Количество продольных силовых элементов с каждой стороны от загрузочного проема может составлять 1-6.
Продольные силовые элементы могут быть выполнены цельными.
Продольные силовые элементы могут быть выполнены составными.
Длина продольных силовых элементов может быть равна длине крыши.
Поперечные силовые элементы могут быть установлены равномерно вдоль продольной оси крыши.
Поперечные силовые элементы могут быть установлены неравномерно вдоль продольной оси крыши.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами. На фиг. 1 представлен общий вид вагона-хоппера; на фиг. 2 - вид крыши сверху; на фиг. 3 - разрез крыши, вид на поперечный силовой элемент; на фиг. 4 – вид на крышу снизу; на фиг. 5 - вид Б, место сопряжения поперечного и продольного силового элемента крыши.
Вагон-хоппер (фиг.1) включает в себя ходовые части 1, автосцепные устройства 2, раму 3 и кузов 4, состоящий из двух боковых 5 и двух торцевых 6 стен, бункеров 7, снабженных разгрузочными люками 8, и крышу 9, снабженную загрузочным проемом 10 (фиг. 2) и загрузочными люками 11, а также силовой каркас 9.1 (фиг. 3), включающий в себя поперечные силовые элементы 12 и продольные силовые элементы 13. Рама 3, кузов 4, поперечные силовые элементы 12 и продольные силовые элементы 13 выполнены из металлов или сплавов на их основе, например, рама 3 из стали, кузов 4, поперечные силовые элементы 12 и продольные силовые элементы 13 из стали, алюминия или сплавов на его основе.
Продольные силовые элементы 13 ориентированы вдоль продольной оси крыши 9 кузова 4. Поперечные силовые элементы 12 ориентированы перпендикулярно продольной оси крыши 9 кузова 4.
Поперечные силовые элементы 12 расположены внутри кузова 4 и жестко соединены, например, сваркой, с внутренней поверхностью крыши 9 (фиг. 4). Поперечные силовые элементы 12 выполняют основополагающую функцию в создании жесткой и прочной конструкции крыши 9 кузова 4 вагона-хоппера, так как являются связующим звеном для продольных силовых элементов 13, установлены последовательно вдоль продольной оси крыши 9 кузова 4 и могут быть расположены, например, равномерно или неравномерно. Каждый поперечный силовой элемент 12 содержит три участка - центральный участок 12.2 и два боковых участка 12.1, которые повторяют форму крыши 9 и жестко соединены с её внутренней поверхностью.
В настоящей заявке под загрузочным люком 11 понимается люковый проем, то есть проем в свету загрузочного проема, который ограничивается стенками, а именно поперечными силовыми элементами 12.
В верхней части места перехода от центральной части 12.2 к каждой боковой части 12.1 поперечных силовых элементов 12 (фиг. 5) выполнены пазы 14 для установки в них продольных силовых элементов 13. Продольные силовые элементы 13 могут быть выполнены, например, из профиля (уголка, полосы, тавра, трубы), а также могут быть, например, цельными или составными, и установлены на всю длину крыши. Продольные силовые элементы 13 жестко соединены с крышей 9 и поперечными силовыми элементами 12, например, с помощью сварки.
С каждой стороны от загрузочного проема 10 в соответствующие пазы 14, выполненные в боковых участках 12.1 поперечного силового элемента 12, могут быть установлены дополнительные продольные силовые элементы 13 для придания дополнительной жесткости и прочности силового каркаса 9.1 крыши 9. Не рекомендовано устанавливать более шести продольных силовых элементов 13 с каждой из сторон, так как это приведет к утяжелению и удорожанию конструкции.
При этом геометрическая форма паза 14, в котором установлен продольный силовой элемент 13, определяется геометрическим профилем продольного силового элемента 13, размещаемого в пазу 14, что позволяет устанавливать продольные силовые элементы 13 на всю длину крыши 9 кузова 4 с образованием не поверхностного соединения (встык, внахлест)  между элементами конструкции, а обеспечивая введение и установку продольного силового элемента 13 в поперечный силовой элемент 12 с последующим жестким закреплением, обуславливающим создание одновременно надежной и простой конструкции крыши 9 кузова 4 вагона-хоппера.
Использование продольных силовых элементов 13, установленных в пазах 14 поперечных силовых элементов 12 в предложенном варианте обеспечивает создание надежного каркаса 9.1 крыши 9 кузова 4, выдерживающего нагрузки при эксплуатации, при этом становится возможным сократить количество конструктивных элементов, отказаться от их сложной конфигурации, а также сократить количество технологических операций при монтаже, что значительно упрощает производство, а соответственно упростить всю конструкцию вагона-хоппера, при обеспечении высокой надежности.
Таким образом, применение заявленной полезной модели позволяет значительно уменьшить число конструктивных элементов силового каркаса и сократить число технологических операций, необходимых при их монтаже, при этом обеспечить необходимую жесткость и прочность загрузочного проема и крыши, стойкость к нагрузке при осуществлении погрузочных работ, обслуживании и способности к длительной эксплуатации без возникновения деформации, а соответственно упрощается конструкция всего вагона-хоппера, при этом обеспечивается высокая надежность.