ВАГОН-ЦИСТЕРНА

Область техники
Настоящая полезная модель относится к железнодорожному транспорту, а конкретно к грузовым вагонам-цистернам для перевозки различных грузов, в том числе жидких грузов.
Уровень техники
В соответствии с ГОСТ Р 51659-2000, цистерна состоит из емкости (котла) с арматурой, крепления котла к платформе, платформы, оборудованной тележками, автосцепными устройствами, автоматическим тормозом, стояночным тормозом, и дополнительных приспособлений.
Емкость (котел) цистерны, как правило, представляет собой горизонтальную емкость цилиндрической формы, закрытую с торцов днищами.
Примером такого вагона-цистерны является модель 15-9872 вагона-цистерны для перевозки сжиженных углеводородов, также являющаяся наиболее близким аналогом предложенной полезной модели.
Основные технические характеристики вагона-цистерны по модели 15-9872 приведены ниже в таблице 1.
В данной области техники указанные параметры вагона-цистерны имеют важное значение, поскольку влияют на его технико-экономические показатели.
В частности, несмотря на то, что конструкция существующих вагонов-цистерн позволяет в целом получить большой объем котла для размещения в нем груза, потребность в создании вагонов-цистерн для обеспечения возможности размещения в нем большего объема груза по-прежнему существует.
Таким образом, задачей настоящей полезной модели является создание вагона-цистерны, обеспечивающего максимально эффективную грузоперевозку.
Раскрытие сущности полезной модели
Указанная задача решена предлагаемой полезной моделью благодаря созданию вагона-цистерны, днище которого имеет торосферическую форму и параметры, удовлетворяющие условию:
1
1
1
0,08s+0,07≤R/r≤0,37s-1,03,
1
где s - толщина днища, выраженная в мм (от 8 до 32 мм),
R - радиус сферической части днища,
1
r - радиус тороидальной части днища,
-1
0,08 и 0,37 - коэффициенты приведения, мм.
Данной полезной моделью обеспечено достижение технического результата, заключающегося в увеличении объема котла вагона-цистерны при сохранении прочности котла, а также при сохранении значений параметров толщины днища, грузоподъемности вагона-цистерны и массы тары (массы котла) неизменными.
Следует отметить, что во всех материалах настоящей заявки, в том числе в описании и формуле, указание на диапазон значений величин означает покрытие таким диапазоном всех значений соответствующей величины в пределах этого диапазона, включая граничные значения.
3
В одном из предпочтительных вариантов реализации полезной модели вагон-цистерна имеет грузоподъемность 52 т, массу котла 38 т, объем котла 84,9 м и длину котла 11,0 м.
В предпочтительных вариантах реализации полезной модели также обеспечено увеличение объема котла вагона-цистерны при сохранении прочности котла, а также при сохранении значений параметров толщина днища, грузоподъемности вагона-цистерны и массы тары (массы котла) неизменными.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 изображен схематичный вид торосферического днища вагона-цистерны, согласно одному из вариантов реализации настоящей полезной модели.
На фиг. 2 изображен схематичный график зависимости массы котла от толщины днища вагона-цистерны, согласно одному из вариантов реализации настоящей полезной модели.
На фиг. 3 изображен схематичный график зависимости грузоподъемности от толщины днища вагона-цистерны, согласно одному из вариантов реализации настоящей полезной модели.
котла
котла
1
На фиг. 4 изображен схематичный график зависимости отношения массы котла (М) к полезному объему котла (V) от отношения радиуса сферической части днища (R) к радиусу тороидальной части днища (r).
Осуществление полезной модели
В соответствии с настоящей полезной моделью, вагон-цистерна может быть выполнен любым подходящим способом с получением требуемой конструкции для перевозки любых подходящих грузов без ограничения. В различных вариантах реализации цистерна может состоять из емкости (котла) с арматурой, крепления котла к платформе, платформы, оборудованной тележками, автосцепными устройствами, автоматическим тормозом, стояночным тормозом, и дополнительных приспособлений, вид и наличие которых определяются конкретной реализацией вагона-цистерны и понятны специалисту. Емкость (котел) цистерны представляет собой предпочтительно горизонтальную емкость цилиндрической формы, закрытую с торцов днищами.
На фиг. 1 изображен схематичный вид торосферического днища вагона-цистерны, согласно одному из вариантов реализации настоящей полезной модели.
1
1
1
1
Торосферическое днище вагона-цистерны характеризуется следующими основными техническими параметрами: внутренний диаметр D, внешний диаметр D, длина h отбортовки, радиус R сферической части днища, радиус r тороидальной части днища, толщина s днища, высота Н днища.
1
1
В соответствии с настоящей полезной моделью, указанные параметры D, D, h, Н могут иметь любое подходящее значение в зависимости от требований к вагону-цистерне.
1
Значение толщины днища s вагона-цистерны в различных вариантах реализации настоящей полезной модели может быть выбрано из диапазона 8-32 мм.
При значениях толщины менее 8 мм происходит нежелательная потеря устойчивости котла. При этом, как видно из фиг. 2, при значениях толщины более 32 мм происходит резкое увеличение массы котла, что также приводит к резкому уменьшению грузоподъемности вагона-цистерны, как показано на фиг. 3.
Для обеспечения увеличения полезного объема котла настоящей полезной моделью предложен вагон-цистерна, днище которого имеет торосферическую форму и параметры, удовлетворяющие условию:
1
1
1
0,08s+0,07≤R/r≤0,37s-1,03,
1
где s - толщина днища, выраженная в мм и находящаяся в диапазоне от 8 до 32 мм,
R - радиус сферической части днища,
1
r - радиус тороидальной части днища,
-1
0,08 и 0,37 - коэффициенты приведения, мм.
Следует также отметить, что толщина днища, выбранная в диапазоне от 8 до 32 мм, обеспечивает в настоящей полезной модели получение оптимального отношения массы котла к его полезному объему, как показано на фиг. 4, не приводящего к резкому увеличению этого отношения, что отрицательно влияет на эффективность грузоперевозки.
3
Значение отношения массы котла к полезному объему, равное 0,45 т/м, на фиг. 4 приведено в качестве неограничительного примера по настоящей полезной модели.
Таким образом, как следует из указанного условия и фиг. 4, для краевых значений толщины днища (8 мм и 32 мм), отношение радиуса тороидальной части днища к радиусу сферической части днища предпочтительно находится в диапазоне от 0,71 до 1,93 (толщина днища 8 мм) и от 2,63 до 10,81 (толщина днища 32 мм).
Пример
1
1
В качестве примера далее будет описан вагон-цистерна по настоящей полезной модели, имеющий торосферическое днище с толщиной s=22 мм, длиной котла 11,0 м, радиусом тороидальной части днища r=0,7 м и радиусом сферической части днища R=2,6 м.
В соответствии с настоящей полезной моделью, для данного примера вагона-цистерны справедливо отношение R/r1=3,71, полученное из указанного выше условия: 1,83≤R/r1≤7,11.
Однако необходимо отметить, что для данного примера вагона-цистерны по настоящей полезной модели, а также аналогичным образом для любых других вариантов вагона-цистерны по настоящей полезной модели, может быть выбрано любое отношение R/r1 в пределах полученного из указанного условия диапазона.
3
Как было указано выше в разделе "Уровень техники", вагон-цистерна по модели 15-9872 имеет днище толщиной 22 мм, грузоподъемность 52 т, массу тары 38 т, объем котла 83,9 м, длину котла 11,0 м, внутренний диаметр котла 3,2 м.
3
За счет использования в вагоне-цистерне торосферического днища с параметрами, удовлетворяющими указанному условию по настоящей полезной модели, получено увеличение полезного объема котла на 1 м по сравнению с известным вагоном-цистерной при сохранении значений параметров толщины днища, грузоподъемности вагона-цистерны и массы тары (массы котла) неизменными.
3
3
Таким образом, для указанного примера отношение массы котла (38 т) к его объему (84,9 м) равняется 0,45 т/м.
Поскольку при использовании указанного условия по настоящей полезной модели обеспечено сохранение толщины днища, грузоподъемности вагона-цистерны и массы котла, необходимые условия по прочности вагона-цистерны также сохранены и удовлетворяют предъявляемым к ним требованиям в зависимости от требований к конструкции.
Необходимо отметить, что описанный вагон-цистерна является лишь одним из предпочтительных вариантов осуществления полезной модели. Для специалиста в данной области техники очевидно, что в настоящую полезную модель могут быть внесены изменения и модификации без отклонения от объема полезной модели, определенного описанной ниже формулой полезной модели.