СОЧЛЕНЕННЫЙ ВАГОН-ПЛАТФОРМА ДЛЯ ПЕРЕВОЗКИ ТАНК-КОНТЕЙНЕРОВ

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту, а именно к вагонам сочлененного типа для перевозки грузов.
Сочлененными вагонами являются вагоны различного типа – сочлененные грузовые вагоны-платформы, сочлененные грузовые полувагоны (открытые вагоны), сочлененные грузовые крытые вагоны, сочлененные вагоны-хопперы, сочлененные вагоны-самосвалы (думпкары), сочлененные цистерны. Общим для всех вагонов сочлененного типа является то, что они содержат две отдельных секции, опирающихся на общую (среднюю) тележку (см. ГОСТ 33211-2014). Секции сочлененного вагона соединены между собой узлом сочленения - устройство, передающее силы между соседними секциями вагона сочлененного типа и обеспечивающее их опору на общую тележку (см. ГОСТ 33211-2014).
1
2
1
2
3
Из патента РФ № 165448 на полезную модель известен сочлененный вагон-платформа для комбинированных перевозок включающий соединённые между собой узлом сочленения две секции-платформы, содержащие несущие рамы с автосцепками по наружным концам и опорами для седельной площадки автомобильного полуприцепа, несущие рамы установлены своими опорными пятниками на опорные подпятниковые поверхности надрессорных балок соответствующих ходовых тележек, отличающийся тем, что по концам несущих рам секций-платформ установлены концевые базирующие упоры с опорной поверхностью «Р» для фиксации контейнеров, средние участки несущих рам в межтележечной зоне выполнены с понижением на глубину «Н», измеренную от опорной поверхности «Р» концевых базирующих упоров до внутренней опорной поверхности «В» средних участков несущих рам межтележечной зоны и выдержанную в диапазоне от 300 до 1250 мм, средние участки несущих рам межтележечной зоны оснащены продольными боковыми несущими стенками, на которых на одном уровне с опорной поверхностью «Р» концевых базирующих упоров смонтированы дополнительные средние базирующие упоры для фиксации контейнеров, при этом нижняя наружная поверхность «D» средних участков несущих рам межтележечной зоны размещена на расстоянии «h» от верхней поверхности головок рельсов, выдержанном в диапазоне от 250 до 500 мм, расстояние «h» от опорной подпятниковой поверхности «d» надрессорной балки ходовых тележек до внутренней опорной поверхности «B» средних участков несущих рам межтележечной зоны, выполнено в диапазоне от 275 до 550 мм, база «L» каждой из секций-платформ выполнена в диапазоне от 13900 до 14900 мм, общая база «L» сочленённого вагона-платформы для комбинированных перевозок выполнена в диапазоне от 27800 до 29800 мм, расстояние между осями автосцепок «L» выполнено в диапазоне от 32680 до 35420 мм.
Недостатком технического решения по патенту № 165448 является его недостаточная грузоподъемность из-за неэффективного распределения грузов на поверхности рамы.
Из патента РФ 178602 на полезную модель известен сочлененный вагон-платформа, состоящий из двух несущих частей рамы с автосцепками и с установленными центральными и концевыми фитинговыми упорами, и соединенных последовательно друг с другом узлом сочленения, и установленных на три ходовые тележки, отличающийся тем, что база вагона-платформы составляет 13000-15000 мм, полубаза вагона-платформы составляет 6500-7500 мм, при этом длина вагона-платформы по осям сцепления автосцепок составляет 18000-21000 мм. На каждой несущей части рамы над настилом пола может быть установлена турникетная опора для перевозки крупнотоннажного контейнера, при этом каждая турникетная опора содержит поворотную площадку. Турникетные опоры могут быть снабжены опорными скользунами, которые опираются на поперечную балку.
Недостатком вагона по патенту № 178602 является его ненадежность, низкая маневренность, обусловленные жесткостью конструкции всего сочлененного вагона, что осложняет прохождение вагоном участков железнодорожных путей на изгибах (особенно, если такие изгибы будут достаточно острыми). Сочлененный вагон по патенту № 178602 содержит одну раму, состоящую из двух несущих частей. Но, поскольку рама одна, следовательно обе ее несущие части имеют общие конструктивные элементы, или один общий конструктивный элемент (это могут быть или боковые продольные балки, или настил пола или иной конструктивный элемент). Наличие общего конструктивного элемента для обеих несущих частей рамы обусловливает жесткость конструкции всего сочлененного вагона, снижает его маневренность - возможность поворота обеих несущих частей относительно друг друга. Поэтому при прохождении сочлененным вагоном по патенту № 178602 путей с изгибами возможно повреждение общих конструктивных элементов сочлененного вагона в его средней части, кроме того, отсутствие возможности поворота одной несущей части рамы относительно другой из-за наличия общих конструктивных элементов при значительной длине всего сочлененного вагона платформы может привести к сходу вагона с рельсов при прохождении участков железнодорожных путей на изгибах. Кроме того, известно (из ГОСТ 33211-2014), что устройство сочленения - устройство, передающее силы между соседними секциями вагона сочлененного типа и обеспечивающее их опору на общую тележку. При наличии у соседних секций сочлененного вагона общих конструктивных элементов, устройство сочленения будет функционировать неэффективно, поскольку на возможность передачи сил между соседними элементами будет влиять наличие у секций общих конструктивных элементов, влияющих на функционирование узла сочленения. Неэффективное функционирование узла сочленения в вагоне по патенту № 178602 будет снижать надежность и маневренность вагона в целом.
Из источника, приведенного в сети Интернет по адресу http://www.nvc-vagon.ru/services/new/service4_2.html известен шестиосный вагон сочлененного типа для перевозки трех 40-футовых контейнеров модели 13-470-01, содержащий две секции, каждая из которых содержит отдельную несущую часть, при этом секции выполнены с отсутствующим общим жестким конструктивным элементом несущих частей, несущие части снабжены автосцепками и соединены между собой узлом сочленения, каждая секция вагона выполнена опирающейся на две ходовые тележки, при этом средняя ходовая тележка является общей для обеих секций. База вагона составляет 33096 мм, длина вагона по осям сцепления автосцепок составляет 37996 мм, грузоподъемность вагона составляет 87 т.
Сочлененный вагон, известный из источника, приведенного в сети Интернет по адресу http://www.nvc-vagon.ru/services/new/service4_2.html, выбран в качестве наиболее близкого аналога.
Недостатком наиболее близкого аналога является его недостаточная грузоподъемность из-за неэффективного распределения грузов на поверхности рамы, обусловленная этим недостаточная надежность.
Техническая проблема, решаемая предлагаемой полезной моделью – повышение надежности и маневренности сочлененного вагона для перевозки грузов при сохранении его высокой грузоподъемности (не ниже, чем грузоподъемность наиболее близкого аналога и вагона по патенту № 178602), повышение надежности вагона.
Технический результат, достигаемый полезной моделью – повышение надежности и маневренности сочлененного вагона-платформы для перевозки грузов; повышение его грузоподъемности; расширение арсенала сочлененных вагон-платформ для перевозки грузов.
1
2
Технический результат достигается за счет того, что в сочлененном вагоне-платформе для перевозки танк-контейнеров, содержащем соединенные между собой узлом сочленения две секции, каждая из которых содержит самостоятельную несущую часть, три ходовые тележки, при этом каждая секция вагона выполнена опирающейся на две ходовые тележки, а средняя ходовая тележка является общей для обеих секций, согласно полезной модели база сочлененного вагона-платформы находится в диапазоне от 18000 до 19820 мм, а полубаза сочлененного вагона-платформы находится в диапазоне от 9000 до 9910 мм, при этом длина консольной части до концевой балки вагона-платформы составляет не более 0,1 от полубазы сочлененного вагона-платформы, продольная боковая вертикальная стенка несущей части выполнена переменной высоты, причем ее высота уменьшается по направлению от центрального участка к концевым участкам при этом соотношение высот каждого концевого участка боковой вертикальной стенки несущей части h к высоте ее среднего участка h находится в интервале 0,27-0,38.
Каждая несущая часть может быть выполнена в виде рамы.
Каждая несущая часть может быть выполнена в виде полурамы.
Длина сочлененного вагона-платформы по осям сцепления автосцепок находится в диапазоне от 24000 мм до 25820 мм.
Заявляемая полезная модель поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображен вид сбоку сочлененного вагона-платформы.
Позиции на фигурах:
1, 2 – секции сочлененного вагона-платформы;
3, 4 – несущие части сочлененного вагона-платформы;
5 – автосцепки;
6 – узел сочленения;
7, 8, 9 – ходовые тележки сочлененного вагона.
Сочлененный вагон-платформа для перевозки танк-контейнеров фиг. 1 для перевозки грузов содержит две секции 1 и 2, каждая из которых содержит отдельную несущую часть 3 и 4 с автосцепками 5, при этом несущие части 3 и 4 сочлененного вагона-платформы выполнены с отсутствующими общими конструктивными элементами. Несущие части 3 и 4 соединены между собой узлом сочленения 6. Также вагон-платформа для перевозки танк-контейнеров содержит три ходовые тележки - 7, 8, 9. Помимо несущих частей вагон-платформа содержит пол, конкретное выполнение которого не имеет значения для достижения заявленного технического результата. База сочлененного вагона-платформы находится в диапазоне от 18000 до 19820 мм, а полубаза сочлененного вагона-платформы находится в диапазоне от 9000 до 9910 мм. При этом длина сочлененного вагона-платформы по осям сцепления автосцепок составляет не менее 24000 мм.
Каждая секция сочлененного вагона-платформы выполнена опирающейся на две ходовые тележки:
- секция 1 выполнена опирающейся на тележки 7 и 8;
- секция 2 выполнена опирающейся на тележки 8 и 9.
При этом ходовая тележка 8 является общей для обеих секций 1 и 2.
Каждая несущая часть 3 и 4 может быть выполнена в виде рамы или полурамы.
Длина консольной части вагона-платформы до концевой балки составляет не более 0,1 от длины сочлененного вагона-платформы по осям сцепления автосцепок.
При длине консольной части вагона-платформы до концевой балки более 0,1 от длины сочлененного вагона-платформы по осям сцепления автосцепок при заявленных габаритах будет ухудшаться сцепляемость, т.к. автосцепка может выйти за пределы ограничительного контура при прохождении кривых участков путей.
Следует отметить, что несущие части вагонов, в том числе сочлененных вагонов представляют собой или рамы или полурамы, содержащие хребтовую балку, лобовые балки, шкворневые и поперечные балки. В заявляемой полезной модели не приведены сведения о конкретном варианте выполнения рамы или полурам, т.к. в качестве рамы или полурам могут быть применены любые известные конструкции. Конкретная конструкция рамы или полурам не влияет в данной полезной модели на заявляемый технический результат.
1
2
Соотношение высот каждого концевого участка боковой вертикальной стенки несущей части h к высоте ее среднего участка h находится в интервале 0,27-0,38. Такое соотношение известно из патента № 207327 и является оптимальным при оценке инерционных характеристик по критериям прочности. Т.е. при таком соотношении высот продольной боковой стенки обеспечивается необходимая маневренность вагона при одновременном обеспечении его надлежащей прочности и надежности.
Грузоподъемность заявляемого сочлененного вагона-платформы для перевозки танк-контейнеров была проверена расчетным путем и путем компьютерного моделирования. При этом сравнение заявляемого сочлененного вагона-платформы для перевозки танк-контейнеров осуществлялось с грузоподъемностью вагона-платформы по патенту № 178602 с аналогичными геометрическими параметрами и с грузоподъемностью наиболее близкого аналога на единицу длины вагона по осям автосцепок.
Грузоподъемность заявляемого вагона проверялась при следующих габаритах:
По первому примеру:
- база сочлененного вагона-платформы 18000 мм;
- полубаза сочлененного вагона-платформы 9000 мм;
- длина сочлененного вагона-платформы по осям сцепления автосцепок составляет 24000 мм;
1
2
- соотношение высот каждого концевого участка боковой вертикальной стенки несущей части h к высоте ее среднего участка h составляет 0,27.
По второму примеру:
- база сочлененного вагона-платформы 19820 мм;
- полубаза сочлененного вагона-платформы 9910 мм;
- длина сочлененного вагона-платформы по осям сцепления автосцепок составляет 25820 мм;
1
2
- соотношение высот каждого концевого участка боковой вертикальной стенки несущей части h к высоте ее среднего участка h составляет 0,38.
Было установлено, что на прямых участках железнодорожных путей сочлененных вагонов-платформ по всем вариантам обеспечивалась грузоподъемность не менее, чем по патенту № 178602. При этом одинаковая грузоподъемность обеспечивалась при повышении на 5-7 % маневренности и надежности заявляемого сочлененного вагона за счет возможности поворота одной секции относительно другой, определяемого узлом сочленения, а также нагрузкой на среднюю тележку.
Поскольку секции сочлененных вагонов-платформ выполнены с отсутствующим общим жестким конструктивным элементом несущих частей, при прохождении участков с изгибами будут отсутствовать конструктивные элементы, которые при этом могут быть деформированы или повреждены, следовательно, обеспечивается повышение надежности сочлененного вагона-платформы по сравнению с полезной моделью по патенту № 178602. Кроме того, отсутствие общих конструктивных элементов сочлененного вагона-платформы обеспечивает надлежащую маневренность вагона-платформы при прохождении участков с изгибами, при этом заявляемый сочлененный вагон-платформа имеет повышенную маневренность по сравнению с наиболее близким аналогом за счет возможности поворота одной секции относительно другой при прохождении участков с изгибами. При этом сохраняется грузоподъемность заявляемого сочлененного вагона-платформы (не менее той, что у вагона по патенту № 178602). Поскольку несущие части 3 и 4 сочлененного вагона – платформы выполнены самостоятельными, независимыми, с отсутствующими общими жесткими конструктивными элементами, не будет нарушено функционирование узла сочленения, который будет распределять силу между секциями сочлененного вагона-платформы в соответствии с расчетными прогнозными значениями, что позволяет более точно и корректно при проектировании определять параметры конструктивных узлов и деталей вагона исходя из требований их надежности. Что снизит вероятность развития непрогнозируемых аварийных ситуаций и поломок в процессе эксплуатации вагона-платформы, в том числе связанных с функционированием узла сочленения.
По отношению к наиболее близкому аналогу было обеспечено повышение грузоподъемности на 3-5 % (исходя из грузоподъемности на единицу длины вагона по осям автосцепок). Повышение грузоподъемности по отношению к наиболее близкому аналогу обеспечено за счет оптимального соотношения геометрических параметров заявляемого вагона-платформы, позволяющего повысить его надежность и маневренность в таких же пределах.
Таким образом, заявляемый вагон-платформа обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в повышение надежности и маневренности сочлененного вагона-платформы для перевозки грузов; повышение его грузоподъемности. Заявляемый вагон-платформа в полной мере обеспечивает перевозку грузов, поэтому позволяет расширить арсенал вагонов-платформ для перевозки грузов.