ВАГОН-ЦИСТЕРНА

Полезная модель относится к железнодорожному подвижному составу, в частности к конструкции вагонов-цистерн.
Известен котел железнодорожной цистерны (RU 2213673 C2, опубл. 10.10.2013), включающий основную цилиндрическую обечайку с двумя днищами и люком, а также дополнительную ёмкость в средней части котла, образованную цилиндрической полуобечайкой, которая посредством конических переходных частей связана с основной обечайкой. Котел снабжен симметрично расположенными относительно вертикальной оси люка и закрепленными на основной цилиндрической обечайке шпангоутами, состоящими из дугообразных отрезков. Верхние отрезки шпангоутов закреплены снаружи основной обечайки, нижние – снаружи основной обечайки и внутри котла, а боковые отрезки шпангоутов закреплены внутри основной обечайки.
Технической проблемой, присущей указанному техническому решению, является снижение усталостной прочности в зоне монтажа дополнительной ёмкости, а также повышенная трудоёмкость монтажа дополнительной ёмкости и торцевых полурам.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является увеличение полезного объема котла вагона-цистерны с повышением прочностных характеристик вагона-цистерны при соблюдении условий вписывания вагона-цистерны в стандартный габарит подвижного состава.
Указанный технический результат достигается тем, что в вагоне-цистерне, содержащем котел, установленный на рамной конструкции посредством лап котла и снабженный шпангоутами, согласно настоящей полезной модели, котел в своём поперечном сечении по своей форме повторяет форму габаритного очертания подвижного состава за исключением верхней части, выполненной округлой формы так, что расстояние L от внешней поверхности верхней части котла до габаритного очертания подвижного состава составляет от 100 до 500 мм, при этом шпангоуты повторяют форму поперечного сечения котла. Верхняя часть котла округлой формы может быть выполнена по радиусу, равному половине ширины нижней части котла. Шпангоуты могут быть выполнены замкнутыми и расположены внутри котла. Шпангоуты в нижней части котла могут быть закреплены внутри котла, и шпангоуты в верхней части котла закреплены снаружи котла. Шпангоуты в нижней части котла могут быть закреплены снаружи котла и шпангоуты в верхней части котла закреплены внутри котла. Шпангоуты могут быть выполнены в нижней части и закреплены с заходом на верхнюю часть. Шпангоуты могут быть закреплены на рамной конструкции вагона-цистерны.
Заявляемая полезная модель отличается от ближайших аналогов тем, что котел вагона-цистерны в своём поперечном сечении по своей форме повторяет форму габаритного очертания подвижного состава за исключением верхней части, выполненной округлой формы так, что расстояние L от внешней поверхности верхней части до верха габаритного очертания подвижного состава составляет от 100 до 500 мм, при этом шпангоуты повторяют форму поперечного сечения котла. Такое отличие даёт основания утверждать о соответствии заявляемого технического решения критерию патентоспособности полезной модели – «новизна».
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен вагон-цистерна (вид сбоку), на фиг. 2-5 представлен котел вагона-цистерны в поперечном сечении (примеры реализации).
Вагон-цистерна, представленный на фиг. 1, содержит котел 1, установленный на рамной конструкции 2 посредством лап котла 3 и снабженный шпангоутами 4. Котел 1 в своём поперечном сечении повторяет форму габаритного очертания 5 подвижного состава (на фиг. 2-5 показана прерывистой линией) за исключением верхней части 1.1 котла 1. Верхняя часть 1.1 котла 1 выполнена округлой формы (половина цилиндра) по радиусу R, в представленном на фигурах примере реализации равному половине ширины нижней части 1.2 котла 1, и расстояние L от внешней поверхности верхней части 1.1 до верха габаритного очертания 5 подвижного состава составляет от 100 до 500 мм, при этом шпангоуты 4 повторяют форму поперечного сечения котла 1. На верхней части 1.1 котла 1 могут быть расположены необходимые элементы обслуживания 6 (фиг. 3-5) котла 1 вагона-цистерны. В конструкции котла 1 вагона-цистерны применяются стыковые сварные швы. На фиг. 2 представлен пример реализации, где шпангоуты 4 выполнены в нижней части 1.2 и закреплены с заходом на верхнюю часть 1.1 котла 1. На фиг. 3 представлен пример реализации, где шпангоуты 4 в нижней части 1.2 котла 1 закреплены снаружи котла 1 и шпангоуты 4 в верхней части 1.1 котла 1 закреплены внутри котла 1. На фиг. 4 представлен пример реализации, где шпангоуты 4 выполнены замкнутыми и расположены внутри котла 1. На фиг. 5 представлен пример реализации, где шпангоуты 4 закреплены снаружи на нижней части 1.2 котла 1 и соединены с балкой рамной конструкции 2 вагона-цистерны. На фигурах 2-5 также представлены примеры реализации соединения шпангоутов 4 с рамной конструкцией 2 вагона-цистерны, в частности на фигурах 2 и 4 представлен пример, где шпангоут 4 закреплен с внешней стороны нижней части 1.2 котла 1 и соединен с лапами 3 котла 1, посредством которых котел 1 закреплен на балке рамной конструкции 2, и на фиг. 3 и 5 представлены примеры реализации, где котел 1 установлен на рамной конструкции 2, а шпангоуты 4 жестко закреплены к балке рамной конструкции 2 с обеих её сторон.
Технический результат, заключающийся в увеличении полезного объема котла вагона-цистерны с повышением прочностных характеристик вагона-цистерны, достигается следующим образом.
Увеличение полезного объема котла вагона-цистерны обязательно должно сопровождаться повышением прочностных характеристик или их сохранением, поскольку при увеличении полезного объема увеличивается и масса перевозимого груза, соответственно происходит повышение значений напряжений, действующих на конструкцию котла в процессе эксплуатации. Если увеличивать полезный объем котла вагона-цистерны без увеличения прочностных характеристик, то возрастает нагрузка на стенки котла, что может привести к возникновению серьезных повреждений, перекоса котла и существенному снижению надежности эксплуатации и срока службы вагона-цистерны в целом.
Выполнение котла вагона-цистерна в своём поперечном сечении по своей форме отличной от цилиндра и максимально повторяющим форму габаритного очертания подвижного состава с верхней частью округлой формы обеспечивает увеличение полезного объема котла вагона-цистерны на 30%, что позволяет перевозить на 30% больше легковесного груза. Расстояние L от внешней поверхности верхней части котла до габаритного очертания подвижного состава в диапазоне значений от 100 до 500 мм обеспечивает расположение на котле необходимых для обслуживания вагона-цистерны элементов, например, люка-лаза, арматуры и переходных площадок с ограждениями, размерами которых обусловлен диапазон значений расстояния L. Для обеспечения плавного соединения верхней части котла с нижней частью предпочтительно выполнение верхней части по радиусу, равному половине ширины нижней части кузова.
Выполнение шпангоутов котла вагона-цистерны в нижней части котла с заходом на верхнюю часть котла и закрепление их внутри котла вагона-цистерны является предпочтительным, так как обеспечивает возможность выполнение стенок нижней части максимально приближенными к габаритным очертаниям подвижного состава и не занимает места в верхней части котла, что в свою очередь обеспечивает максимальное увеличение объема котла при увеличении прочностных характеристик. Крепление шпангоутов снаружи котла также обеспечивает увеличение полезного объема котла вагона-цистерны с повышением прочностных характеристик котла вагона-цистерны. Выполнение шпангоутов замкнутыми обеспечивает повышение прочности котла в равной степени с разомкнутыми шпангоутами, но при этом увеличивает массу котла.
Таким образом, заявляемая полезная модель всей своей совокупностью существенных признаков позволяет увеличить полезный объем котла вагона-цистерны с повышением прочностных характеристик при соблюдении условий вписывания вагона-цистерны в стандартный габарит подвижного состава.