ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНАЯ ЦИСТЕРНА

Полезная модель относится к грузовым вагонам железнодорожного транспорта, в частности, к конструкции железнодорожной цистерны для перевозки порошкообразных, гранулированных и жидких грузов.
Известно техническое решение, направленное на повышение сохранности днища котлов цистерн в случае аварийных ситуаций (патент РФ №84325, опубл. 10.07.2009). Согласно данному техническому решению, железнодорожная цистерна содержит раму с жестко установленным на ней котлом, ходовую часть и загрузочный люк с крышкой и разгрузочный узел. На раме у каждого днища котла установлены защитные экраны в виде сварных конструкций.
Недостатком известного технического решения является значительная масса конструкции защитного экрана, увеличивающая массу тары вагона, что понижает его технико-экономические показатели, а также отсутствие возможности удлинения котла без удлинения рамы, а, соответственно, и увеличения его объема и грузовместимости, обусловленное размещением экранов на раме у днищ котла.
Известно техническое решение, направленное на повышение эксплуатационной надежности железнодорожных цистерн при перевозке опасных грузов с одновременным упрощением конструкции и снижением ее металлоемкости (авторское свидетельство СССР №1765042, опубл. 30.09.1992), согласно которому железнодорожная цистерна состоит из платформы, ходовой части, котла с днищами, на днищах котла закреплены приспособления в виде накладного элемента. Благодаря закреплению на днищах котла защитных накладных элементов, имеющих меньшую металлоемкость по сравнению с защитными экранами, уменьшается масса тары железнодорожной цистерны, что улучшает ее технико-экономические показатели. Также благодаря креплению защитных накладных элементов непосредственно на днищах котла, а не на раме, создается возможность для удлинения котла и, соответственно, увеличения его объема и грузовместимости, без удлинения рамы. Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.
Недостатком данного технического решения является недостаточная надежность защиты днища котла при поглощении значительных ударных нагрузок в случае аварийной ситуации, обусловленная низкой энергоемкостью конструкции защитных накладных элементов.
Технической проблемой является недостаточная надежность защиты днища котла при поглощении значительных ударных нагрузок в случае аварийной ситуации.
Техническим результатом предлагаемого решения является повышение надежности защиты котла в случае значительных ударных нагрузок на днища при аварийной ситуации.
Технический результат достигается тем, что железнодорожная цистерна включает в себя котел, выполненный в виде горизонтальной емкости, состоящей из обечайки и двух днищ и опирающийся через раму или две полурамы, то есть через рамную конструкцию, на ходовые тележки, на двух днищах котла закреплены защитные элементы, при этом конструкция защитных элементов включает в себя наружный фронтальный металлический лист, нижний металлический лист, два боковых металлических листа и верхний металлический лист и обеспечивает образование пространства между наружным фронтальным металлическим листом и внутренним металлическим листом, закрепленным на днище, либо между наружным фронтальным металлическим листом и днищем котла, которое заполнено энергопоглотителем, например, неметаллическим материалом - эластомером, таким как каучук, резина и др., либо ячеистой металлической конструкцией, либо песком. При этом толщина наружного металлического листа составляет от 1 до 12 мм, боковые металлические листы, ограничивающие ширину заполненного энергопоглотителем пространства, закреплены непосредственно или опосредованно на днище и разнесены по горизонтали друг относительно друга на расстояние в пределах 0,9 от наружного диаметра цилиндрической обечайки котла. Верхний лист, закрывающий энергопоглотитель, расположен на высоте до 2/3 наружного диаметра цилиндрической обечайки котла, а форма наружного металлического листа конгруэнтна днищу котла.
За счет скрепления наружного фронтального металлического листа, нижнего металлического листа, двух боковых металлических листов и верхнего металлического листа и закрепления полученной конструкции на днище котла или на металлическом листе, расположенном на днище котла, образуется пространство между наружным фронтальным металлическим листом и внутренним металлическим листом, закрепленным на днище, либо между наружным фронтальным металлическим листом и днищем котла, которое заполняется энергопоглотителем, что повышает энергоемкость предлагаемой конструкции, что, в свою очередь, повышает надежность защиты котла в случае значительных ударных нагрузок на днища при аварийной ситуации.
Выполнение наружного фронтального металлического листа толщиной от 1 до 12 мм также повышает надежность защиты котла. Выполнение наружного фронтального металлического листа толщиной менее 1 мм приведет к недостаточной устойчивости листа к действию ударных нагрузок и мгновенному существенному его прогибу при воздействии на него в аварийной ситуации, выполнение листа толщиной более 12 мм приведет к существенному снижению возможности его изгиба в результате действия ударных нагрузок, что ограничит задействование в поглощении ударной энергии энергопоглотителя и приведет к снижению надежности защиты котла, когда ударная нагрузка будет передана на котел через жесткие боковые, нижний и верхний листы.
Закрепление боковых металлических листов непосредственно или опосредованно на днище и разнесение их по горизонтали друг относительно друга на расстояние в пределах 0,9 от диаметра цилиндрической обечайки котла, а также расположение верхнего листа, закрывающего энергопоглотитель, на высоте до 2/3 диаметра цилиндрической обечайки котла обеспечивает покрытие защитным элементом днища котла в месте наиболее вероятного воздействия ударных нагрузок при аварийной ситуации.
Выполнение формы наружного фронтального металлического листа конгруэнтно днищу котла обеспечивает равный зазор между наружным фронтальным металлическим листом и днищем котла, что обеспечивает преимущественно равную толщину энергопоглотителя в защитном элементе и, соответственно, одинаково эффективное гашение энергии удара вне зависимости от места его воздействия на защитный элемент котла.
Предлагаемая полезная модель поясняется графическим материалом:
Фиг. 1 - общий вид конструкции железнодорожной цистерны;
Фиг. 2 - выноска А с фиг. 1, местный разрез защитного накладного элемента, закрепленного на днище железнодорожной цистерны.
Фиг. 3 - сечение Б-Б с фиг. 2.
Железнодорожная цистерна (фиг. 1, 2) включает в себя котел 1, выполненный в виде горизонтальной емкости, состоящей из обечайки 2 и двух днищ 3 и опирающийся через рамную конструкцию 4 на ходовые тележки 5, а также содержит автосцепные устройства 6 и тормозное оборудование 7. На днищах 3 котла 1 закреплены защитные элементы 8, конструкция которых обеспечивает образование пространства между наружным фронтальным металлическим листом 9 и внутренним металлическим листом (не показан), закрепленным на днище 3, либо между наружным фронтальным металлическим листом 9 и днищем 3 котла 1. При этом указанное пространство заполнено энергопоглотителем 10. А конструкция защитных элементов 8 включает в себя также верхний металлический лист 11, нижний металлический лист 12 и два боковых металлических листа 13 (фиг. 3).
Предлагаемое техническое решение используется следующим образом.
При аварийной ситуации с железнодорожной цистерной и в случае ударного воздействия на защитный элемент 8, закрепленный на днище 3 котла 1 железнодорожной цистерны, происходит восприятие наружным фронтальным металлическим листом защитного элемента 8 ударного воздействия и передача его путем прогиба металла защитного накладного элемента на энергопоглотитель 9. Энергопоглотитель 9, обладающий значительной энергоемкостью, выполненный, например, из эластомера, либо ячеистой металлической конструкции, либо песка, поглощает и рассеивает за счет своей деформации или смещения частиц энергию ударного воздействия по своему объему, передавая значительно уменьшенное и распределенное воздействие на большую площадь днища 3 котла 1, тем самым защищая его от прогиба и разрушения.