ВАГОН-ЦИСТЕРНА

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту, в частности, к конструкциям котлов цистерн для перевозки жидких грузов.
Известен вагон-цистерна для перевозки химических продуктов (патент РФ № 2664732, МПК B61D5/00, B60P3/22, B65D88/06, опубл. 22.08.2018), включающий котел, содержащий металлическую обечайку и днища, оснащенный люком-лазом и штуцерами для установки предохранительной и сливно-наливной арматуры.
Недостатком известного вагона-цистерны для перевозки химических продуктов является отсутствие защиты днищ котла, что повышает риск образования вмятин и пробоин от соударения с автосцепкой соединяемого вагона при проведении маневровых работ.
Известны модели защиты днищ котлов железнодорожных цистерн от внешних механических воздействий (режим доступа: http://eir.pstu.edu/bitstream – Моделирование защиты днищ котлов железнодорожных цистерн от внешних механических воздействий, Берестовой A.M., Лапандин В.Д., УДК 629.463.34:620.191.33), представляющие собой установку дополнительных защитных устройств на раме или котле цистерны в виде приварки на нижней части днищ котла «фальшднища» либо предохранительного щита, например, листа, оснащенного вертикальными и горизонтальными ребрами жесткости.
Недостатком известных методов защиты днищ котлов железнодорожных цистерн является то, что при применении данных металлоемких конструкций повышается тара вагона, снижается грузоподъемность вагона-цистерны, а от продольных нагрузок и усилий, приходящихся на днище в зону сварных швов, повышается вероятность повреждения котла.
L
Известны варианты исполнения выпуклых днищ сосудов, применяемых при изготовлении котлов цистерн (ГОСТ Р 52630 – 2012. Сосуды и аппараты стальные сварные), принятые в качестве прототипа, представляющие собой изготовление заготовок выпуклых днищ сварными из частей с различным расположением сварных швов. Предлагается восемь вариантов расположения сварных швов на днищах, имеющих расстояния от оси заготовки днищ до центра сварного шва  и , величина которых составляет не более 1/5 внутреннего диаметра днища.
Недостатком известных вариантов исполнения днищ сосудов является то, что расположение сварных швов находится в рисковой зоне возможного удара автосцепкой или грузом смежного вагона, в связи с чем повышается вероятность повреждения котла от продольных ударов.
Решаемой технической проблемой является возможность повреждения днищ котлов известных вагонов-цистерн от продольных нагрузок, возникающих в ходе эксплуатации.
Технический результат заключается в увеличении надежности вагона-цистерны под действием продольных эксплуатационных нагрузок.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в вагоне-цистерне, содержащем цилиндрический котел, включающий днище, которое представляет собой выпуклую часть цилиндрического котла, состоящую из двух частей, соединенных посредством сварного шва, и защитный экран, расположение сварного шва на днище котла вагон-цистерны находится за пределами зоны возможного ударного воздействия во время эксплуатации, а угол наклона «α» сварного шва к поперечной горизонтальной оси составляет от 10 до 75°, при этом сварной шов не пересекает горизонтальную проекцию защитного экрана на выпуклую часть цилиндрического котла вагона-цистерны.
Указанный диапазон обосновывается следующим образом: при применении угла наклона «α» не менее 10° и не более 75° обеспечивается надежность конструкции за счет расположения сварного шва вне зоны возможного ударного воздействия, в то же время наиболее предпочтительным вариантом реализации является диапазон угла наклона «α» от 30 до 55°, так как в этом случае сварной шов наиболее удален от зоны возможного ударного воздействия.
Минимальное расстояние «s» от проекции на днище контура защитного экрана до сварного шва составляет не менее 10 мм. Величина минимального расстояния «s» от контура проекции защитного экрана на выпуклую часть цилиндрического котла вагона-цистерны до сварного шва обусловлена величиной зоны термического влияния сварного шва на структуру металла. Величина этой зоны зависит от способа и технологии сварки и свойств свариваемого металла. В связи с тем, что для сварки электродами протяженность зоны термического влияния равна 4-10 мм, минимальное расстояние «s» от горизонтальной проекции на днище контура защитного экрана составляет 10 мм.
Предлагаемая полезная модель поясняется графическим материалом: на фигуре 1 показан вид сбоку вагона-цистерны; на фигуре 2 показан вид с торца вагона-цистерны со сварным швом, выполненным на днище под углом наклона «α».
Вагон-цистерна (Фиг. 1, 2) содержит цилиндрический котел 4, включающий днище 1, которое представляет собой выпуклую часть цилиндрического котла 4, состоящую из двух частей, соединенных посредством сварного шва 2. Угол наклона «α» сварного шва 2 к поперечной горизонтальной оси относительно точки пересечения сварного шва 2 с вертикальной осью днища составляет 75°. Сварной шов 2 не пересекает горизонтальную проекцию защитного экрана 3 на днище 1 цилиндрического котла 4 вагона-цистерны. Минимальное расстояние «s» от контура проекции защитного экрана 3 на днище 1 до сварного шва 2 составляет 10 мм.
Таким образом достигается технический результат, заключающийся в увеличении надежности днища котла вагона-цистерны под действием продольных эксплуатационных нагрузок.