Вагон-хоппер

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта, в частности к конструкции крытого вагона-хоппера, предназначенного для перевозки сыпучих грузов.
Известен четырехосный крытый вагон-хоппер модели 19-3054-01, служащий для бестарной перевозки минеральных удобрений (см. «Альбом справочник. Грузовые вагоны железных дорог. 002И-2006 ПКБ ЦВ», 2018 г., с.112), содержащий кузов, включающий боковые стены, торцевые стены, бункеры, снабженные шестью разгрузочными люками и крышей, снабженной четырьмя верхними загрузочными люками.
Известен кузов вагона-хоппера (Патент на полезную модель RU №197041 U1, МПК B61D 17/16, МПК B61D 7/00, опубликован 12.08.2019), содержащий раму с хребтовой и поперечными балками, крышу с загрузочными люками, боковые стены с ребрами жесткости, выполненные с наклонными частями торцевые стены с ребрами жесткости и с опорными стойками, днище с бункерами и разгрузочными люками.
Известен кузов вагона-хоппера (Патент на полезную модель RU №104125 U1, МПК B61D 17/00, опубликован 10.05.2011), имеющий максимальную ширину "В", для перевозки сыпучих грузов, содержащий раму, боковые и торцевые стены, бункеры, снабженные внутренними разгрузочными люками с крышками, крышу, снабженную верхними загрузочными люками с крышками, причем прямоугольный проем в свету каждого загрузочного люка имеет ширину "А", измеряемую параллельно торцевой стене кузова, и длину "С", измеряемую параллельно боковой стене кузова, отличающийся тем, что отношение ширины "А" проема каждого загрузочного люка в свету к максимальной ширине "В" вагона находится в пределах A/B=0,23÷0,40, а отношение длины "С" проема каждого загрузочного люка в свету к его ширине "А" находится в пределах С/А=1,5÷2,7.
К недостатку известных технических решений следует отнести достаточно широкую вариативность как “шага” расположения загрузочных люков на крыше вагона, так и конструкции погрузочных эстакад, в части “шага” расположения дозирующих устройств, осуществляющих погрузку вагона через загрузочные люки, что приводит к повышению трудоемкости погрузочных работ, вследствие необходимости дополнительных маневровых работ по перемещению вагона на эстакаде для осуществления равномерной и полной загрузки вагона.
Известен кузов крытого вагона-хоппера (Патент на полезную модель RU №187465 U1, МПК B61D 7/00, B61D 17/16 опубликован 06.03.2019), содержащий раму, боковые и торцевые стены, бункеры, снабженные разгрузочными люками, крышу, имеющую длину А и снабженную верхним загрузочным люком, имеющим длину В, отличающийся тем, что отношение длины А крыши к длине В загрузочного люка задано из диапазона от 1,007 до 1,561.
Недостатком аналога является невысокая степень надежности, так как один сплошной люк не обеспечивает должной прочности и жесткости конструкции, а одна крышка создает проблемы при сильных порывах ветра, так как усложняется процесс ее открывания и поддерживания в открытом положении.
Наиболее близким техническим решением является крыша вагона-хоппера (Патент на полезную модель RU №187 585 U1, МПК B61D 17/12,  B61D 7/00, опубликован 12.03.2019), содержащая обшивку и соединенные с ней подкрепляющие поперечные элементы, состоящие из плоской средней части и дугообразных боковых частей, отличающаяся тем, что между нижними концами подкрепляющих поперечных элементов закреплены усиливающие стержни, по краям средней части подкрепляющих поперечных элементов посредством сквозных прорезей установлены вертикальные косынки, выполненные с пазами в основаниях для охвата усиливающих стержней, при этом нижние кромки дугообразных боковых частей подкрепляющих поперечных элементов усилены прутками, а в нижних частях вертикальных косынок установлены ребра жесткости.
Недостатком наиболее близкого технического решения является сложность конструкции крыши вагона-хоппера, а также высокая трудоемкость при ее изготовлении и монтаже.
Технической проблемой, решаемой предлагаемой полезной моделью, является создание более упрощенной конструкции крыши вагона-хоппера, менее трудоемкой в изготовлении и монтаже, при этом обеспечивающей высокую степень надежности и способность выдерживать нагрузки при погрузке и не деформироваться.
Технический результат заключается в упрощение конструкции вагона-хоппера, за счет сокращения числа конструктивных элементов при изготовлении и технологических операций необходимых при монтаже с одновременным обеспечением надежности вагона-хоппера, способного выдерживать нагрузки при погрузке и не деформироваться.
Технический результат достигается тем, что в вагоне-хоппере, включающем в себя ходовые части, автосцепные устройства, раму и кузов, состоящий из боковых и торцевых стен, бункеров, снабженных разгрузочными люками и крышу, снабженную загрузочными люками и жестко соединенными с ее внутренней поверхностью поперечными силовыми элементами, установленными последовательно вдоль продольной оси крыши, состоящими из центрального участка и боковых участков,  согласно полезной модели внутри кузова размещены продольные силовые элементы, ориентированные вдоль продольной оси крыши, жестко соединенные с внутренней поверхностью крыши с обеих сторон загрузочного проема, дополнительные силовые элементы, размещенные по всему периметру загрузочного проема, жестко соединенные с крышей и с поперечными силовыми элементами.
Количество поперечных силовых элементов может составлять 6 – 10.
Кузов может быть выполнен из алюминия.
Кузов может быть выполнен из сплавов на основе алюминия.
Кузов может быть выполнен из стали.
Рама может быть выполнена из стали.
Поперечные силовые элементы, продольные силовые элементы и дополнительные силовые элементы могут быть выполнены из алюминия.
Поперечные силовые элементы, продольные силовые элементы и дополнительные силовые элементы могут быть выполнены из сплавов на основе алюминия.
Поперечные силовые элементы, продольные силовые элементы и дополнительные силовые элементы могут быть выполнены из стали.
Поперечные силовые элементы и продольные силовые элементы могут быть соединены между собой и крышей при помощи сварки.
Дополнительные силовые элементы загрузочного проема могут быть соединены с крышей и поперечными силовыми элементами при помощи сварки.
Продольные силовые элементы, дополнительные силовые элементы могут быть выполнены из профиля.
Количество продольных силовых элементов с каждой стороны от загрузочного проема может составлять 1 – 6.
Продольные силовые элементы и дополнительные силовые элементы загрузочного проема могут быть выполнены цельными.
Продольные силовые элементы и дополнительные силовые элементы загрузочного проема могут быть выполнены составными.
Продольные силовые элементы установлены на всю длину крыши.
Поперечные силовые элементы могут быть установлены вдоль продольной оси крыши равномерно.
Поперечные силовые элементы могут быть установлены вдоль продольной оси крыши неравномерно.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами. На фиг. 1 представлен общий вид вагона-хоппера; на фиг. 2 – вид крыши сверху; на фиг. 3 – разрез крыши, вид на поперечный силовой элемент; на фиг. 4 – вид на крышу снизу; на фиг. 5 – вид на дополнительный силовой элемент загрузочного проема.
Вагон-хоппер (фиг.1), включает в себя ходовые части 1, автосцепные устройства 2, раму 3 и кузов 4, состоящий из двух боковых 5 и двух торцевых 6 стен, бункеров 7, снабженных разгрузочными люками 8 и крышу 9, снабженную загрузочным проемом 10 (фиг. 2) и  загрузочными люками 11, а также силовой каркас 9.1 (фиг. 3, 4), включающий в себя поперечные силовые элементы 12, продольные силовые элементы 13, дополнительные силовые элементы 14 (фиг. 5). Рама 3, кузов 4, поперечные силовые элементы 12, продольные силовые элементы 13 и дополнительные силовые элементы 14 выполнены из металлов или сплавов на их основе, например, рама 3 из стали, кузов 4, поперечные силовые элементы 12, продольные силовые элементы 13 и дополнительные силовые элементы 14 из стали, алюминия или сплавов на его основе.
Поперечные силовые элементы 12 расположены внутри кузова 4 и ориентированы перпендикулярно продольной оси крыши 9 кузова 4. Поперечные силовые элементы 12 жестко соединены, например, сваркой, с внутренней поверхностью крыши 9 (фиг. 4). Поперечные силовые элементы 12 выполняют основополагающую функцию в создании жесткой и прочной конструкции крыши 9 кузова 4 вагона-хоппера, так как являются связующим звеном для продольных силовых элементов 13 и дополнительных силовых элементов 14 и установлены последовательно вдоль продольной оси крыши 9 кузова 4 и могут быть расположены, например, равномерно или  неравномерно.
При этом поперечных силовых элементов 12 установлено, по крайней мере, шесть для обеспечения необходимой жесткости и прочности силового каркаса 9.1 крыши 9. Не рекомендовано устанавливать более десяти поперечных силовых элементов 12, так как это не придаст дополнительной прочности и приведет к усложнению, утяжелению и удорожанию конструкции.
В настоящей заявке под загрузочным люком 11 понимается проем в свету загрузочного люка, ограниченный стенками силовых элементов 12.
Поперечный силовой элемент 12 выполняет одновременно функцию, как связующего звена силового каркаса 9.1 крыши 9, так и стенок загрузочных люков 11, которые, в свою очередь, являются смежными и расположены последовательно, так как у двух загрузочных люков 11 будет одна общая стенка в виде поперечного силового элемента 12.
Загрузочный проем 10 имеет форму, например, прямоугольника, большие стороны которого ориентированы вдоль продольной оси крыши 9 кузова 4, а загрузочный люк 11 может быть, например, в форме прямоугольника, квадрата.
Продольные силовые элементы 13, установленные с каждой стороны от загрузочного проема, ориентированы вдоль продольной оси крыши 9 кузова 4 и жестко соединены с крышей 9 и поперечными силовыми элементами 12, например, с помощью сварки. Продольные силовые элементы 13 могут быть выполнены, например, из профиля (уголка, полосы, тавра, трубы), а также могут быть, например, цельными или составными и установлены на всю длину крыши. При этом с каждой стороны от загрузочного проема 10 могут быть установлены дополнительные продольные силовые элементы 13 для придания дополнительной жесткости и прочности силового каркаса 9.1 крыши 9. Не рекомендовано устанавливать более шести продольных силовых элементов 13 с каждой из сторон от загрузочного проема 10, так как это приведет к усложнению конструкции, ее утяжелению и удорожанию.
Загрузочный проем 10 усилен дополнительными силовыми элементами 14 загрузочного проема 10, которые установлены по всему периметру загрузочного проема 10 и жестко соединены, например, при помощи сварки, с поперечными элементами 12 и крышей 9. Дополнительные силовые элементы 14 могут быть, например, цельными или составными. Дополнительные силовые элементы 14 обеспечивают необходимую жесткость и прочность крыши вагона-хоппера при осуществлении погрузочных работ и выполнены, например, из профиля (уголка, полосы, тавра, трубы). Возможность установки дополнительных силовых элементов 14 по всему периметру загрузочного проема 10 значительно усиливает каркас 9.1 крыши 9.
Использование поперечных 12, продольных 13 и дополнительных 14 силовых элементов в предложенном варианте позволяет создать надежный каркас 9.1 крыши 9 кузова 4, при этом становиться возможным сократить количество конструктивных элементов, отказаться от их сложной конфигурации, а также сократить количество технологических операций при монтаже, что значительно упрощает производство, а соответственно упростить всю конструкцию вагона-хоппера, при обеспечении высокой надежности.
Таким образом, применение заявленной полезной модели позволяет значительно уменьшить число конструктивных элементов силового каркаса и сократить число технологических операций, необходимых при их монтаже, при этом обеспечить необходимую жесткость и прочность загрузочного проема и крыши, стойкость к нагрузке при осуществлении погрузочных работ, обслуживании и способности к длительной эксплуатации без возникновения деформации, а соответственно упрощается конструкция всего вагона-хоппера, при этом обеспечивается высокая надежность.