ВАГОН-ЦИСТЕРНА С КОТЛОМ ИЗ АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА

Полезная модель относится к железнодорожному подвижному составу, в частности к конструкции вагонов-цистерн для перевозки коррозионно-активных грузов.
Из уровня техники известна цистерна для перевозки крепкой азотной кислоты модели 15-1406 (ЖКЦ-39) (http://scaletrainsclub.com/board/viewtopic.php?t=2494), содержащая установленную на ходовые тележки раму, на которой закреплен котел, выполненный из алюминиевого сплава марки АД0 и содержащий обечайку и днища. Котел выполнен длиной 10686 мм и внутренним диаметром 2214 мм. Обечайка котла выполнена диной 9450 мм.
Известен вагон-цистерна для перевозки сильно коррозионно-активных грузов (RU 173545 U1, опубл. 30.08.2017), содержащий котел, установленный посредством основания на ходовые тележки, при этом котел изготовлен из алюминиевого сплава с содержанием алюминия не менее 99,5%, включает в себя обечайку, соединенную с двумя днищами. Котел выполнен длиной в диапазоне значений 8500-11000 мм, при этом внутренний диаметр составляет от 2400-3600 мм и длина обечайки – 7340 – 8840 мм.
Техническая проблема, присущая указанным техническим решениям, заключается в недостаточном погрузочном объеме при полной осевой нагрузке 25 тс и более.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является увеличение грузоподъемности вагона-цистерны при сохранении прочности и использовании полной осевой нагрузки 25 тс за счет снижения веса котла и увеличения его полезного объема.
Указанный технический результат достигается тем, что в вагоне-цистерне с котлом из алюминиевого сплава, включающем ходовые тележки, установленную на них рамную конструкцию, на которой закреплен котёл, выполненный из алюминиевого сплава, содержащий обечайку и днища, согласно настоящей полезной модели, котел выполнен из алюминиевого сплава с содержанием алюминия от 90 до 99,4 %, при этом длина обечайки котла составляет 7340 – 10500 мм, глубина днищ котла с учетом отбортовки составляет 600 – 1200 мм и основной радиус днищ котла составляет от 1500 до 3500 мм. Обечайка может быть выполнена из продольных листов шириной от 300 до 9750 мм, сформированных в виде цилиндрической царги, длина которой равна длине обечайки. Обечайка может быть выполнена из набора кольцевых царг, при этом длина каждой царги составляет от 300 до 10200 мм. Котел может быть выполнен из алюминиевого сплава АМг5/АМг6/1565ч.
Сущность полезной модели поясняется фигурой, где представлен общий вид вагона-цистерны для коррозионно-активных грузов. Вагон-цистерна включает ходовые тележки 1, установленную на них рамную конструкцию 2, в представленном виде выполненная в виде рамы 2, на которой закрепленный котел 3 вагона-цистерны, выполненный из алюминиевого сплава с содержанием алюминия от 90 до 99,4 %, длиной L содержащий обечайку 4 и днища 5 с большим радиусом R. Обечайка 4 котла 3, в представленном варианте выполнена длиной L1 из царги, сформированной из соединенных между собой продольных листов, длина которых равна длине обечайки.
Технический результат заявляемой полезной модели, заключающийся в увеличении грузоподъемности вагона-цистерны при сохранении прочности и использовании полной осевой нагрузки 25 тс, достигается следующим образом.
Выполнение котла вагона-цистерны из алюминиевого сплава с содержанием алюминия от 90 до 99,4% обеспечивает снижение массы тары до 50%, что очевидно увеличивает грузоподъемность вагона-цистерны до половины веса котла вагона-цистерны при полном использовании осевой нагрузки 25 тс и более. Кроме того, выполнение котла вагона цистерны из алюминиевого сплава с содержанием алюминия от 90 до 99,4% обеспечивает выполнение котла в диапазоне указанных геометрических параметров и позволяет увеличить полезный объем котла вагона-цистерны при перевозке грузов различной плотности, что также обеспечивает также повышение грузоподъемности вагона-цистерны при полном использовании осевой нагрузки. Кроме того, выполнение котла вагона-цистерны из алюминиевого сплава с содержанием алюминия от 90 до 99,4% обеспечивает также повышение срока эксплуатации до 40 лет и сохранение прочностных характеристик вагона-цистерны.
Выполнение котла вагона-цистерны из алюминиевого сплава с наиболее высокими механическими характеристиками обеспечивает снижение массы тары до 50%, тем самым позволяя выполнить котел большего размера, при учете вписывания в габарит, с длиной обечайки 10500, что непосредственно влияет на грузоподъемность вагона-цистерны и позволяет перевозить большие объемы груза с низкой плотностью при использовании полной осевой нагрузки. Это связано с тем, что при перевозке грузов в вагонах-цистернах существуют определенные критические уровни (минимальный и максимальный), при нарушении которых перевозка становится не безопасной, в связи с чем в зависимости от плотности перевозимого груза может быть использована не вся осевая нагрузка 25 тс и более, например, при установке вагона-цистерны на ходовые тележки с осевой нагрузкой в 27 тс. При выполнении котла вагона-цистерны из алюминиевого сплава с традиционными для алюминия механическими характеристиками, обеспечивается снижение массы тары уже незначительно до 5%, что также позволяет повысить грузоподъемность вагона-цистерны, и обеспечить выполнение котла с геометрическими параметрами в указанных диапазонах для обеспечения перевозки грузов различной плотности при полном использовании осевой нагрузки 25 тс и более.
Диапазоны значений длины обечайки, глубины днища, и большого радиуса днища непосредственно взаимосвязаны друг с другом и с механическими характеристиками материала котла при учете снижения массы тары. Результаты проведенных расчетов на прочность и уровень снижения массы тары для повышения грузоподъемности вагона-цистерны показали, что при использовании сплава с минимальным содержанием алюминия 90% и максимальном увеличении полезного объема котла, то есть при выполнении обечайки максимальной длины – 10500 мм, максимальном значении большого радиуса – 3500 мм, в итоге грузоподъемность вагона-цистерны увеличивается на 20%, при полном использовании осевой нагрузки 25 тс, а также сохраняются прочностные характеристика вагона-цистерны.
При изготовлении котла вагона-цистерны из алюминиевого сплава с содержанием алюминия от 90 до 99,4% предпочтительными являются сплавы АМг5/АМг6/1565ч, которые позволяют снизить массу тары при сохранении прочностных характеристик вагона-цистерны в целом, так как не уступают по прочностным свойствам другим материалам, а также позволяют продлить максимальный срок эксплуатации вагона-цистерны до 40 лет.
Обечайка котла вагона цистерны формируется из одной или нескольких царг в зависимости от способа выполнения царги. Обечайка котла может быть выполнена из царги, сформированной из продольных листов, соединенных между собой, длина которых совпадает с длиной обечайки котла вагона-цистерны, при этом ширина продольных листов составляет от 300 до 9750 мм, что с обеих сторон обусловлено сохранением прочностных характеристик котла вагона-цистерны. Также обечайка котла может быть выполнена из набора кольцевых царг, при этом длина каждой царги составляет от 300 до 10200 мм, что также с обеих сторон обусловлено сохранением прочностных характеристик вагона-цистерны.
Таким образом, заявляемая полезная модель всей своей совокупностью существенных признаков позволяет увеличить грузоподъемность вагона-цистерны при сохранении прочности и использовании полной осевой нагрузки 25 тс за счет снижения веса котла и увеличения его полезного объема.