ВАГОН С РАСКРЫВАЮЩЕЙСЯ КРЫШЕЙ В.В. БОДРОВА
CAR WITH BODROV V.V. OPENING ROOF

Устройство относится к области железнодорожного транспорта, в частности к грузовым вагонам, может быть использовано для модернизации эксплуатируемых полувагонов и при производстве новых вагонов.
Техническое решение, наиболее близкое к заявляемому по решаемой задаче и общности существенных признаков, - это вагон, включающий кузов с торцевыми и боковыми стенами и две поперечно поворотные полукрыши, шарнирно закрепленные на торцевых стенках. Там же смонтированы механизмы для их открывания и уравновешивания. Механизм открывания гидравлический, с ручным приводом. Гидросистема состоит из бака с маслом, ручного шестеренного насоса, рабочего цилиндра, крана управления, редукционных клапанов и системы трубопроводов. Время открывания или закрывания полукрыш ручным гидроприводом - 2-2.5 мин, при использовании электрогидравлического привода - 5-7 с.
Полукрыши цельнометаллические, высокие, с пространственной рамой в вертикальной и горизонтальной плоскостях, окаймляющей дуговую поверхность с торцами полусегментной формы,
Кузов вагона пониженной высоты в связи с большой высотой крыши в закрытом положении, поскольку большая высота полукрыш необходима для придания необходимой жесткости выгнутого по дуге стального листа длиной порядка 13 м. Грузоподъемность вагона понижена до 60 т для компенсации большого веса крыши. Вагон предназначен для перевозки штучных дорогостоящих грузов с крановой погрузкой и разгрузкой. [Вагоны. Конструкция, теория и расчет. П/р д.т.н. проф. Л.А. Шадура, изд. третье, М.,: «Транспорт», 1980, с. 309, 310].
Наиболее существенный недостаток вагона с такой крышей - высокая стоимость из-за сложности изготовления и большого веса крыши, наличия гидропривода поворота, в связи с чем использовать такую конструкцию для перевозки сыпучих грузов в кузовах с донной разгрузкой в принципе возможно, но нецелесообразно по экономическим соображениям, а в кузовах с разгрузкой на вагоноопрокидывателях невозможно в принципе.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является существенное облегчение и удешевление конструкции, расширение функциональных возможностей крыши.
Задача решается за счет того, что в вагоне с раскрывающейся крышей, включающем кузов с торцевыми и боковыми стенами и две поперечно поворотные полукрыши с осями, жестко закрепленными на торцевых стенах, механизм поворота полукрыш и механизм их уравновешивания, согласно изобретению каждая полукрыша состоит двух секций различной высоты с возможностью независимого поворота, каждая секция включает две Т-образные стойки с механизмами уравновешивания и наклона, натянутые между стойками тросы и закрепленное на тросах перекрытие, стойки оборудованы опорами скольжения/качения по дуговым упорам, жестко закрепленным на торцевых стенах.
Дополнительно к этому стойки обеих секций шарнирно закреплены на общей оси, секции одинаковой высоты обеих полукрыш на каждой торцевой стене сочленены в смежных шарнирах находящимися в зацеплении зубчатыми секторами, механизмы уравновешивания стоек выполнены в виде пружин сжатия, а механизмы поворота - в виде пневмоцилиндров, перекрытие выполнено в виде тонкого листового конструкционного материала, стойкого ко всем видам атмосферного воздействия.
Разделение полукрыши на две секции различной высоты с возможностью независимого поворота, назовем их боковой и средней (более высокой), позволяет разгружать вагон на вагоноопрокидывателе. Для этого боковая секция поворачивается и фиксируется под средней секцией, при этом, во-первых, открывается примерно четверть загрузочного проема вагона вдоль боковых стен, что достаточно для свободного высыпания груза при наклоне без контакта с перекрытием, во-вторых, верхние упоры и привальная стенка вагоноопрокидывателя не контактируют с перекрытиями и, соответственно, не повреждают их. Для погрузки или крановой разгрузки обе секции полукрыши поворачиваются так, что их перекрытия перемещаются за боковые стены и полностью открывают загрузочный проем вагона.
Перекрытия из тонкого листового конструкционного материала, стойкого ко всем видам атмосферного воздействия, например конструкционного стеклотекстолита толщиной 1-2 мм, имеют сравнительно низкую стоимость, а достаточная несущая способность перекрытия с пролетом порядка 13 м и более из недостаточно жесткого листа обеспечивается опиранием его по всей длине и ширине на натянутые тросы. Т-образная форма стоек позволяет распределить натянутые тросы по ширине перекрытия.
Натяжение тросов образует в стойках изгибающий момент. Для его компенсации к торцевым стенам жестко закреплены дуговые упоры, по которым скользят или катятся опоры стоек.
Шарнирное крепление к торцевой стене нижних концов стоек боковой и средней секций каждой полукрыши на общей оси и симметричное размещение общих осей обеих полукрыш вблизи вертикальной оси торцевой стены позволяет наиболее просто и компактно сочленить стойки однотипных рам находящимися в зацеплении зубчатыми элементами, что в свою очередь существенно упрощает механизмы уравновешивания и наклона рам - одна из пары сочлененных стоек шарнирно соединена с пружиной сжатия, уравновешивающей обе стойки, а вторая стойка шарнирно соединена с пневмоцилиндром, синхронно поворачивающим обе стойки. Механизм поворота на основе пневмоцилиндра существенно дешевле и проще механизма на основе гидроцилиндра, тем более, что любой вагон оборудован баллоном со сжатым воздухом - элементом тормозной системы.
Изложенная сущность изобретения поясняется чертежами, где показано:
Фиг. 1 - Вид на торец вагона в положении загрузки или крановой разгрузки.
Фиг. 2 - Вид на торец вагона в транспортном положении или при донной разгрузке.
Фиг. 3 - Вид на торец вагона перед разгрузкой на вагоноопрокидывателе.
Фиг. 4 - Разрез по А-А.
Фиг. 5 - Поперечный разрез по перекрытию.
На каждой торцевой стене 1 (фиг. 3, 4) жестко закреплены две оси 2 с резьбовыми концами и гайками 3 (фиг. 4). На осях посредством радиально-упорных подшипников 4 и распорных втулок 5 закреплены нижние концы стоек боковых 6 (фиг. 2, 4) и средних 7 секций полукрыш. К концам стоек 6 и 7 жестко закреплены зубчатые секторы 8 (фиг. 4) и 9 (фиг. 3, 4). В средней части стоек расположены опоры 10 (фиг. 4) и 11 (фиг. 2, 4) скольжения или качения с возможностью перемещения по дуговым упорам 12 (фиг. 4) и 13 (фиг. 2, 4), жестко закрепленным к стойкам торцевой стены 1. В верхней части стойки 6 и 7 имеют перекладины 14 (фиг. 2) и 15 с креплениями (не показаны) тросов 16 (фиг. 2, 4, 5), натянутых между перекладинами однотипных стоек. На тросах расположены и закреплены к ним хомутами 17 (фиг. 5) перекрытия 18, 19 (фиг. 2, 4, 5). Для фиксации стоек 6, 7 в сдвинутом положении к торцевой стене 1 закреплен упор 20 (фиг. 1) с дистанционно управляемыми защелками 21 и дистанционно управляемые защелки 22 (фиг. 1, 2) фиксации стоек 6 в транспортном положении, а к концам дугового упора 13 (фиг. 3, 4) закреплены упоры 23 (фиг. 1, 3) ограничения поворота стоек 7. К стойкам 6 и 7 одной полукрыши шарнирно закреплены пневмоцилиндры 24 и 25 (фиг. 2, 4), а к аналогичным стойкам второй полукрыши - пружинные элементы сжатия 26 (фиг. 2) и 27. К верхней обвязке и угловым стойкам торцевой стены 1 жестко закреплена торцевая панель 28 (фиг. 1), закрывающая проем между торцевой стеной 1 и перекрытиями 18, 19.
Устройство работает следующим образом.
В исходном (транспортном) положении (фиг. 2), стойки 7 средних секций полукрыш сдвинуты к середине кузова до контакта с упором 20 и зафиксированы в этом положении защелками 21, перекрытия 19 средних секций закрывают среднюю часть загрузочного проема кузова. Стойки 6 боковых секций находятся в промежуточном положении и поддерживаются в нем защелками 22. Перекрытия 18 боковых секций закрывают по четверти загрузочного проема кузова от боковых стен до перекладин 15 стоек 7. Таким образом, весь загрузочный проем кузова закрыт сверху наклонными перекрытиями, а проем между перекрытиями 18, 19 и торцевыми стенами 1 закрыт торцевыми панелями 28. Торцевые края перекрытий 18, 19 образуют навесы над шарнирными креплениями стоек, пневмоцилиндров 24, 25 и пружин сжатия 26, 27, частично закрывая их от осадков.
Центры тяжести всех секций находятся в стороне от осей 2, силы тяжести секций образуют крутящие моменты, направленные на поворот секций в крайнее боковое положение, а пружинные элементы сжатия 26, 27 создают в стойках одной полукрыши крутящий момент противоположного направления и через зубчатые секторы 8, 9 эти моменты передаются на стойки секций второй полукрыши. Места шарнирного крепления пружинных элементов 26, 27 и их пружины рассчитаны так, что в любом положении секций они уравновешены на 85-95%, а пневмоцилиндры в основном преодолевают силы трения в опорах 12, 13.
На участке разгрузки через донные люки крыша остается в исходном положении.
На участке разгрузки вагоноопрокидывателем рабочий открывает трехходовой кран воздухопровода, соединяющего пневмоцилиндры 24 с резервуаром тормозной системы вагона, сжатый воздух поступает в нижнюю часть пневмоцилиндров 24 и стойки 6, благодаря зубчатым секторам 8, синхронно поворачиваются к средним секциям до контакта с упорами 20 и фиксируются защелками 21, пневмоцилиндры 24 сообщаются с атмосферой. При этом перекрытия 18 перемещаются под перекрытия 19, открывая по четверти загрузочного проема кузова вдоль боковых стен (фиг. 3). В вагоноопрокидывателе на верхнюю обвязку боковых стен опускаются его упоры, к боковой стене прижимается привальная стенка и вагоноопрокидыватель поворачивается. После разгрузки рабочий открывает защелки 21 стоек 6, подает сжатый воздух в верхнюю часть пневмоцилиндров 24 и они поворачиваются до упора в защелки 22. Крыша полностью закрыта и вагон - в транспортном положении.
На участке загрузки или крановой разгрузки сжимаются защелки 22, открываются защелки 21 стоек 7, пневмоцилиндрами 24 и 25 боковые секции поворачиваются до упирания стоек 7 в боковой крепеж упора 13, а средние секции - до упоров 23. При этом перекрытия 18 и 19 перемещаются за боковые стены, полностью открывая загрузочный проем (фиг. 1).
После загрузки пневмоцилиндрами 24, 25 все секции поворачиваются в транспортное положение и фиксируются защелками 21 и 23.
Таким образом, предложена конструкция вагона со значительно более легкой и простой в изготовлении, а значит существенно более дешевой крышей, обеспечивающей возможность выполнения всех видов погрузки и разгрузки всех типов полувагонов.