ВАГОН-ЦИСТЕРНА

Заявляемая полезная модель относится к области железнодорожного транспорта, в частности к конструкциям грузовых вагонов-цистерн для перевозки сжиженных газов.
В вагоностроении характерной особенностью безрамных вагонов-цистерн является то, что котёл воспринимает все основные виды нагрузок, поэтому несущая рама такому вагону не требуется. Безрамные вагоны-цистерны, как правило, оборудуются укороченными полурамами, расположенными в консольных частях и служащими для передачи нагрузок от котла к ходовым частям, а также для расположения ударно-тяговых устройств. Такой подход позволяет уменьшить массу вагона-цистерны и повысить его грузоподъёмность.
Из уровня техники известен вагон-цистерна, увеличенной длины по осям сцепления автосцепок, содержащий котел, выполненный в виде ёмкости, состоящей из обечайки и двух днищ, и установленный на раму или две полурамы, опирающиеся на две тележки, образующие ходовую часть вагона-цистерны, при этом вагон-цистерна оборудован двумя автосцепными устройствами и тормозным оборудованием, а длина вагона-цистерны по осям сцепления автосцепных устройств находится в интервале от 17830 до 18230 мм (RU 2560938, B61D 5/00, опубл. 50.08.2015).
Известен вагон-цистерна, содержащий котёл в сборе с полурамами, ходовые тележки, автосцепные устройства с розетками передних упоров и автоматический тормоз, длина вагона-цистерны по осям сцепления автосцепных устройств равна 18030 ± 500 мм (RU 181431, B61D 5/00, опубл. 13.07.2018).
Преимущества известных вагонов-цистерн увеличенной длины по осям автосцепных устройств является отсутствие ограничений по объёму котла, в связи с чем один вагон-цистерна способен перевозить на 9,5 - 11,5 т груза больше, с обеспечением полной нагрузки на ось ходовых тележек (до 25 тс). Однако проблемой таких вагонов-цистерн является недостаточное облегчение их массы тары для увеличения массы перевозимого груза.
Технической проблемой указанных вагонов-цистерн является большое значение их массы тары вагона. Это объясняется тем, что значения массы полурам и котла с учётом их повышенной длины существенно увеличены, а грузоподъёмность соответственно снижена. В частности, в конструкции указанных вагонов-цистерн завышена масса полурам.
Известен вагон-цистерна модели 15-1578, выбранный в качестве ближайшего аналога, содержащий котёл, включающий обечайку и два днища, установленный на две полурамы, ходовые тележки и автосцепные устройства, при этом каждая полурама выполнена в виде балочного каркаса, содержащего продольную центральную и боковые балки, поперечную шкворневую, а также лобовую балку с наружной поверхностью (Специализированные цистерны для перевозки опасных грузов, Справочное пособие, - М.: МПС. Издательство стандартов, 1993, с. 31-32, 53).
Технической проблемой указанного ближайшего аналога также является большое значение массы тары вагона-цистерны из-за чрезмерной массы его полурам.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является снижение массы тары вагона-цистерны.
Достигается заявленный технический результат вагоном-цистерной, содержащим котёл, включающий обечайку и два днища, установленный на две полурамы, ходовые тележки и автосцепные устройства, при этом каждая полурама выполнена в виде балочного каркаса, содержащего центральную балку, боковые балки, шкворневую балку и лобовую балку с наружной поверхностью, при этом расстояние А от вертикальной плоскости, проходящей по наружной поверхности лобовой балки каждой полурамы, до ближайшей точки соответствующего днища котла, находится в диапазоне от 300 до 1140 мм при этом длина L вагона-цистерны по осям сцепления автосцепных устройств находится в диапазоне от 17830 от 19030 мм.
В качестве развития полезной модели длина N вагона-цистерны, измеренная по наружным поверхностям лобовых балок полурам, может находиться в диапазоне от 16610 до 17810 мм.
Заявляемая полезная модель отличается от прототипа тем, что расстояние А от вертикальной плоскости, проходящей по наружной поверхности лобовой балки каждой полурамы, до ближайшей точки соответствующего днища котла, находится в диапазоне от 300 до 1140 мм, при этом длина L вагона-цистерны по осям сцепления автосцепных устройств находится в диапазоне от 17830 от 19030 мм; длина N вагона-цистерны, измеренная по наружным поверхностям лобовых балок полурам, может находиться в диапазоне от 16610 до 17810 мм. Такое отличие от прототипа даёт основание утверждать о соответствии предлагаемого технического решения критерию патентоспособности полезной модели - «новизна».
Заявляемое техническое решение поясняется графическими изображениями, где на фиг. 1 показан общий вид вагона-цистерны; на фиг. 2 - вид сверху полурамы вагона-цистерны.
Вагон-цистерна (Фиг. 1) содержит котёл 1, включающий обечайку 1.1 и два днища 1.2, ходовые тележки 3 и автосцепные устройства 4. Котёл 1 установлен на две полурамы 2. Каждая полурама 2 (Фиг. 2) выполнена в виде балочного каркаса, содержащего центральную балку 2.1, боковые балки 2.2, шкворневую балку 2.3 и лобовую балку 2.4 с наружной поверхностью 2.4.1.
Технический результат заявляемой полезной модели, заключающийся в снижении массы тары вагона-цистерны, обеспечивается следующим образом.
Расстояние А от вертикальной плоскости, проходящей по наружной поверхности 2.4.1 лобовой балки 2.4 каждой полурамы 2 до ближайшей точки соответствующего днища 1.2 котла 1, находится в диапазоне от 300 до 1140 мм, при этом длина L вагона-цистерны по осям сцепления автосцепных устройств 4 находится в диапазоне от 17830 от 19030 мм. Длина N вагона-цистерны, измеренная по наружным поверхностям лобовых балок полурам, может находиться в диапазоне от 16610 до 17810 мм. Такое выполнение обеспечивает снижение длины полурам, и, соответственно, и снижение их массы, а также исключение из конструкции защитных экранов, что не противоречит «Правилам перевозки опасных грузов железнодорожным транспортом», что значительно повлияет на снижение значения массы тары вагона-цистерны в целом.
Указанные диапазоны размеров являются оптимальными и допустимыми для снижения длины полурам с учётом ограничений по сцеплению вагонов при прохождении горок и кривых. Выполнение расстояния А менее 300 мм не приведёт к большему снижению массы полурам, однако не позволит исключить из конструкции вагона-цистерны защитных экранов, так как их отсутствие приведёт к недопустимому нарушению «Правил перевозки опасных грузов железнодорожным транспортом». Выполнение расстояния А более 1140 мм приведёт к незначительному снижению протяжённости полурам, которое не повлияет на значительное снижение их массы, кроме того, согласно «Норм для расчета и проектирования вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм» приведёт к нежелательному ограничению длины котла. Длина L вагона-цистерны по осям сцепления автосцепных устройств менее 17830 мм не целесообразна, т.к. не обеспечит необходимого снижения массы тары и не обеспечит вписывание вагона-цистерны в железнодорожный габарит. Длина L вагона-цистерны по осям сцепления автосцепных устройств более 19030 мм также не целесообразна, т.к. не будет обеспечено указанное расстояние А от вертикальной плоскости, проходящей по наружной поверхности 2.4.1 лобовой балки 2.4 каждой полурамы 2, до ближайшей точки соответствующего днища 1.2 котла 1. Такое увеличенное расстояние А не обеспечит заявляемый технический результат. Длина N вагона-цистерны, измеренная по наружным поверхностям лобовых балок полурам, может находиться в диапазоне от 16610 до 17810 мм. Предлагаемый диапазон расстояния А обеспечивает требуемую протяжённость котла для оптимального значения его массы, что в свою очередь обеспечит необходимое снижение значения массы полурам, и соответственно обеспечит снижение до оптимальной массы тары вагона-цистерны.
Путём расчётов было установлено, что указанные диапазоны расстояния А, длины L и длины N обеспечивают снижение значения массы полурам, обеспечивают оптимальное значение массы котла с учётом их протяжённости, а соответственно снижение до оптимального значения массы тары вагона-цистерны в целом. Кроме того, достигается увеличение грузоподъёмности вагона-цистерны при обеспечении совпадения осей слива-налива вагона-цистерны в составе поезда, совпадающим с оборудованием терминалов, и при полном использовании заявляемым вагоном-цистерной железнодорожного габарита.
Таким образом использование полезной модели позволит обеспечить заявляемое техническое решение - снижение массы тары вагона-цистерны.