ЗАКРЫТЫЙ ГРУЗОВОЙ КОНТЕЙНЕР

Полезная модель относится к области транспортного машиностроения, в частности к средствам для перевозки грузов, а именно к грузовым контейнерам, предназначенным для временного хранения и транспортировки в них различных грузов и оборудования водным, в том числе морским, железнодорожным и автомобильным транспортом преимущественно без транспортной тары и без промежуточных перегрузок.
2
2
Из уровня техники известны варианты исполнения грузовых контейнеров: контейнеры для генеральных грузов; изотермические контейнеры; контейнеры-цистерны; контейнеры-платформы и контейнеры на базе платформ; контейнеры для сыпучих грузов без давления; офшорные контейнеры; контейнеры-цистерны с сосудом из полимерных композиционных материалов и др. (см. Общие положения по техническому наблюдению за контейнерами. - СПб.: ФАУ Российский морской регистр судоходства, 2021, НД №2-090201-012, п. 1.3.1.1, стр. 16). В общем случае грузовой контейнер - транспортное оборудование, имеющее постоянный характер и в силу этого достаточно прочное, чтобы быть пригодным для многократного пользования; специально сконструированное для облегчения перевозки грузов одним или несколькими видами транспорта без их промежуточной перегрузки; сконструированное с учетом необходимости крепления и/или быстрой обработки и снабженное для этих целей угловыми фитингами и/или рымными узлами для стропов или захватов кранов; такого размера, что площадь, заключенная между четырьмя внешними нижними углами, составляет по крайней мере 14 м или по крайней мере 7 м при наличии верхних угловых фитингов и/или рымных узлов (см. ГОСТ 20231-83 Контейнеры грузовые. Термины и определения. Табл. п. 1; Общие положения по техническому наблюдению за контейнерами. - СПб.: ФАУ Российский морской регистр судоходства, 2021, НД №2-090201-012, п. 1.1.1, стр. 11).
Кроме того, уровень техники данной области характеризуют разнообразные особенности изготовления и эксплуатации контейнеров, в частности грузовых контейнеров, предназначенных для транспортировки речным и морским транспортом; офшорных контейнеров, перегружаемых в открытом море между стационарными или плавучими сооружениями и/или судами; а также грузовых контейнеров, используемых для хранения судового оборудования в объеме, который может применяться к таким контейнерам (см. Правила изготовления контейнеров. Правила технического наблюдения за изготовлением контейнеров. Правила технического наблюдения за контейнерами в эксплуатации. - СПб.: ФАУ Российский морской регистр судоходства, 2021, НД №2-090201-012, стр. 30-198; ГОСТ 20231-83 Контейнеры грузовые). В применяемых к грузовым контейнерам нормативных документах Российской Федерации учтены требования действующей Международной конвенции по безопасным контейнерам 1972 г. с поправками; Таможенной конвенции, касающейся контейнеров, 1972 г. с поправкой 2008 г.; действующих изданий Правил перевозки опасных грузов морским, железнодорожным и автомобильным транспортом; унифицированных требований Международной ассоциации классификационных обществ (УТ МАКО); стандартов Международной организации по стандартизации (ИСО); европейских стандартов; резолюций Международной морской организации (ИМО) и рекомендаций ООН по перевозке опасных грузов, Таможенным регламентом таможенного союза (TP ТС), а также национальных стандартов и правил.
В частности, универсальные контейнеры для генеральных грузов - штучных грузов широкой номенклатуры, укрупненных грузовых единиц и мелкоштучных грузов (по ГОСТ 20231-83 Контейнеры грузовые. Термины и определения. Табл. п. 5; ГОСТ 18477-79 Контейнеры универсальные. Информационные данные, п/п 7) вследствие их надежности и унифицированности широко применяются для перевозки грузов преимущественно без транспортной тары водным, в том числе морским, железнодорожным и автомобильным транспортом, а универсальные малотоннажные автомобильные контейнеры - для прямых перевозок указанных грузов на автомобильном транспорте. Особые требования на универсальные крупнотоннажные контейнеры и контейнеры, обладающие повышенными по сравнению с устанавливаемыми вышеназванными стандартами размерами и массой брутто, в том числе на универсальные авиационные и специализированные (индивидуальные и групповые) грузовые контейнеры, устанавливаются другими национальными стандартами и правилами, а в случае их перевозок морским транспортом подлежат также техническому наблюдению Российским морским регистром судоходства.
Обычно универсальные контейнеры для транспортировки генеральных грузов (по ГОСТ 18477-79 Контейнеры универсальные, п. 1 Типы, основные параметры и размеры) собираются из следующих элементов: двух боковых стенок в сборе с угловыми фитингами и/или рымными узлами для стропов и/или захватов кранов, торцевой стенки в сборе, дверной рамы, двух створок со штанговыми запорными устройствами, настила пола, поперечных балок верхней и нижней рам и кровли крыши. В зависимости от величины массы брутто и конструкции подъемных (строповочных) устройств контейнеры изготавливаются трех типов: крупнотоннажные, максимальная масса брутто которого равна 10 т и более; среднетоннажные, масса брутто которого не менее 2,5 т, но менее 10 т; малотоннажные максимальная масса брутто которого менее 2,5 т (по ГОСТ 20231-83 Контейнеры грузовые. Термины и определения. Табл. п. 2-4).
Из уровня техники известен крупнотоннажный контейнер, содержащий цельнометаллический каркас с нижними и верхними угловыми фитингами, две боковые стенки, одну торцевую стенку, две дверные створки с механизмом запора, обшивку крыши и настил пола, при этом каркас состоит из нижних и верхних продольных и поперечных нижних балок и вертикальных угловых стоек, а боковые и торцевая стенки и дверные створки выполнены из гофрированных металлических листов, отличающийся тем, что нижние продольная и поперечная балки каркаса и верхняя балка дверного проема представляют собой гнутый швеллер, а нижняя балка торцевой стенки, состоящая из гнутого закрытого профиля, и нижняя балка дверного проема, состоящая из гнутого закрытого профиля и швеллера, имеют карманы для захватного устройства, выполненные из швеллера, верхняя балка торцевой стенки и верхняя продольная балка состоят из гнутого закрытого квадратного профиля, боковые стенки имеют вертикальный трапециевидный гофр, торцевая стенка имеет вертикальный трапециевидный гофр и состоит из двух панелей, угловая стойка дверного проема представляет собой гнутый профиль сложного сечения, а угловая стойка торцевой стенки - гнутый открытый профиль сложного сечения, настил пола выполнен из фанеры, которая с наружной стороны покрыта пленкой из бумаги, пропитанной фенолформальдегидной смолой, со стороны въездного порога настил пола усилен гнутым порогом, все стыки фанерных листов между собой и с металлическими элементами каркаса контейнера уплотнены эластичным герметиком, крыша выполнена из плоских стальных листов и имеет поперечный уклон в обе стороны для стока воды, а в зоне верхних угловых фитингов крыша усилена накладками (патент Российской Федерации на полезную модель №76639, по кл. МПК B65D 88/12, дата подачи заявки и дата начала отсчета срока действия патента 30.04.2008 г., дата публикации 27.09.2008 г.).
Недостатками указанного контейнера является отсутствие устройства для установки защитного ограждения.
Эта проблема частично решается в известном из уровня техники крупнотоннажном контейнере, содержащем каркас, состоящий из нижних и верхних продольных и поперечных балок, вертикальных угловых стоек, снабженный нижними и верхними угловыми фитингами, две боковые и две торцевые стенки, соединенные с днищем, причем одна из торцевых стенок оборудована двустворчатой дверью, которая снабжена запирающими устройствами, отличающийся тем, что каркас дополнительно снабжен усиливающими верхними продольными балками, соединенными с верхними поперечными балками, при этом в месте соединения усиливающих верхних продольных балок с верхними поперечными балками установлены усиливающие раскосы, на внутренней стороне каждой боковой стенки расположены направляющие для установки защитных ограждений торцевых стенок, в днище выполнены отверстия для удаления атмосферных осадков (патент Российской Федерации на полезную модель №125562, по кл. МПК B65D 88/12, дата подачи заявки и дата начала отсчета срока действия патента 09.11.2012 г., дата публикации 10.03.2013 г.).
Недостатком этого технического решения является то, что направляющие для установки защитных ограждений торцевых стенок установлены на боковых стенках контейнера, что уменьшает его полезный объем.
Известен грузовой контейнер для морской перевозки груза, содержащий: участки зацепления, расположенные в четырех углах каждой из верхней и нижней поверхностей оболочки, при этом каждый из участков зацепления способен входить в зацепление с балкой контейнерного крана; и колесо, служащее опорой для грузового контейнера и позволяющее грузовому контейнеру перемещаться, при этом колесо способно переключаться между ходовым положением и нагруженным положением, при нахождении в ходовом положении, по меньшей мере, самая нижняя часть колеса расположена ниже нижней поверхности грузового контейнера и служит опорой для грузового контейнера, позволяя грузовому контейнеру перемещаться, а при нахождении в нагруженном положении колесо перемещается внутрь от нижней поверхности грузового контейнера, и нижняя поверхность способна входить в контакт с установочной поверхностью грузового контейнера, при этом колесо переключается между ходовым положением и нагруженным положением каждый раз, когда колесо перемещается вниз на заданное расстояние от ходового положения (патент Российской Федерации на изобретение №2765385, по кл. МПК B65D 90/18, дата подачи заявки и дата начала отсчета срока действия патента 29.05.2018 г., дата начала рассмотрения заявки РСТ на национальной фазе: 29.12.2020 г., дата публикации 28.01.2022 г.).
Из уровня техники также известны и другие примеры запатентованных технических решений для грузовых контейнеров: US 4010990 А, 08.03.1977; ЕР 0502833 А1, 09.09.1992; RU 17518 U1, 10.04.2001; ЕР 1199259 А1, 24.04.2002; WO 2016139698 А1, 09.09.2016;DE 102015222343 А1, 18.05.2017; и др.
Но грузовые контейнеры этих конструкций также имеют технические проблемы, решение которых обеспечивается при осуществлении заявленной полезной модели, поскольку общей технической проблемой является тот факт, что все существующие до сих пор известные решения в области конструирования грузовых контейнеров характеризуются относительно коротким гарантийным сроком и сроком службы до капитального ремонта - 6 лет (по ГОСТ 20259-80 Контейнеры универсальные. Общие технические условия). Это связано с тем фактом, что создание новых конструкций часто требует применения высокопроизводительных процессов сварки, обеспечивающих минимизацию остаточных деформаций. К сожалению, возможности традиционных дуговых технологий сварки не всегда соответствуют таким требованиям. Лазерные технологии сварки также не всегда приемлемы в связи с высокой стоимостью оборудования и требованиями к подготовке свариваемых соединений.
Однако из уровня техники известен способ гибридной лазерно-дуговой сварки деталей, включающий заполнение разделки кромок деталей путем формирования сварочной ванны одновременно лазерным лучом и электрической дугой с расплавлением присадочного материала в защитном газе, состоящем из смеси инертного компонента аргона и активного компонента, отличающийся тем, что используют присадочный материал в виде двух расплавляемых проволок диаметром не более 1,6 мм, отличающихся по химическому составу, которые вместе с защитным газом подают из одного сопла с образованием сдвоенной дуги, при этом на каждую проволоку подают ток не выше 500 А, а заполнение разделки кромок осуществляют путем одновременного плавления проволок с формированием облицовочного валика. В качестве активного компонента используют углекислый газ (патент Российской Федерации на изобретение №2640105, по кл. МПК B23K 28/02, B23K 26/14, B23K 9/173, B23K 33/00, дата подачи заявки и дата начала отсчета срока действия патента 16.01.2017 г., дата публикации 26.12.2017 г.).
Наиболее близким по технической сущности решением, выбранным в качестве прототипа заявленной полезной модели, является контейнер специализированный закрытый, содержащий каркас, состоящий из верхних продольных и верхних и нижних поперечных балок, вертикальных угловых стоек, снабженный нижними и верхними угловыми фитингами, двух боковых и двух торцевых стенок, соединенных с рамой, одна из торцевых стенок оборудована двустворчатой дверью, которая снабжена запирающими устройствами, а также содержащий швеллеры для установки защитных ограждений торцевых стенок, отличающийся тем, что швеллеры для установки защитных ограждений торцевых стенок расположены на каждой вертикальной угловой стойке со стороны дверного проема и закреплены сваркой (патент Российской Федерации на полезную модель №200385, по кл. МПК B65D 88/12, дата подачи заявки и дата начала отсчета срока действия патента 10.04.2020 г., дата публикации 21.10.2020 г.).
Но грузовой контейнер этой конструкции также имеет технические проблемы, решение которых обеспечивается при осуществлении заявленной полезной модели, поскольку не определяет способ сварки для крепления деталей контейнера между собой.
Кроме того, причина, препятствовавшая разработке новых грузовых контейнеров, обусловлена еще и электрохимической коррозией, которая наблюдается при контакте двух разнородных металлов, в частности с морской водой. В электролите они образуют гальванопару. Более электроотрицательный из них является анодом. Анод в процессе будет постепенно растворяться. При этом идет замедление или даже полное прекращение электрохимической коррозии на катоде более электроположительном (URL: http://www.okorrozii.com/elektrximichiskakorozia.htm, дата обращения 30.06.2022 г.). Процесс коррозии на ранних стадиях эксплуатации приводит к потере герметичности и прочности грузового контейнера особенно в местах сварки корпуса с несущими конструкциями контейнера (разнородность применяемых материалов, в том числе и для сварочных швов). При дальнейшей эксплуатации процесс коррозии приводит к потере работоспособности грузового контейнера в целом. Также возможна потеря допустимой герметичности грузового контейнера относительно внешней среды за счет коррозии его корпуса.
Таким образом, существует необходимость создания нового грузового контейнера, который включает в себя все преимущества известных контейнеров, при этом дополнительно обеспечивает улучшенные эксплуатационные характеристики грузового контейнера в целом, а именно минимальный износ и максимальную необходимую герметичность корпуса.
Решение вышеуказанных технических проблем, и в частности, у прототипа заявленной полезной модели, обеспечивается в конструкции закрытого грузового контейнера, содержащей находящиеся в функционально-конструктивном единстве каркас, состоящий из верхних продольных и верхних и нижних поперечных балок, вертикальных угловых стоек, снабженный нижними и верхними угловыми фитингами, двух боковых и двух торцевых стенок, соединенных с рамой, одна из торцевых стенок оборудована двустворчатой дверью, которая снабжена запирающими устройствами, отличающейся тем, что все элементы грузового контейнера выполнены из стойкого к электрохимической коррозии в морской воде однородного материала и закреплены между собой гибридной лазерно-дуговой сваркой.
Применение для вышеназванных элементов одной и той же марки материала позволяет избежать разности потенциалов между этими элементами, находящимися в контакте с морской водой, и предохраняет их от электрохимической коррозии.
Таким образом, техническим результатом, обеспечиваемым полезной моделью, является сохранение заданной степени герметичности, прочности и износостойкости в ходе эксплуатации грузового контейнера на морских судах при неизбежном контакте с морской водой, и как следствие, повышение эксплуатационного ресурса грузового контейнера в целом.
Сущность заявленной полезной модели (закрытого грузового контейнера) и возможность ее практической реализации поясняется на фиг. 1, 2, 3, 4, 5, 6 и 7:
фиг. 1 - Элементы закрытого грузового контейнера (общий вид);
фиг. 2 - Элементы закрытого грузового контейнера (наружный боковой вид справа);
фиг. 3 - Элементы закрытого грузового контейнера (основание);
фиг. 4 - Элементы закрытого грузового контейнера (внутренний боковой вид слева);
фиг. 5 - Элементы закрытого грузового контейнера (двери),
где:
1 - крыша; 2 - боковая стенка; 3 - основание; 4 - торцевая стенка; 5 -двери; 6 - задняя угловая стойка; 7 - задняя верхняя торцевая балка; 8 -устройства для крепления груза; 9 - задняя нижняя торцевая балка; 10 -угловой фитинг; 11 - передняя угловая стойка; 12 - передняя нижняя торцевая балка; 13 - передняя верхняя торцевая балка; 14 - верхняя продольная балка; 15 - поперечная балка крыши; 16 - пол; 17 - нижняя продольная балка; 18 -поперечная балка основания; 19 - карманы для вилочных захватов; 20 - паз "гусиная шея" (допускается не устанавливать); 21 - вентиляционное устройство (допускается не устанавливать); 22 - створка; 23 - дверная петля; 24 - штанга дверного запора; 25 - стопор дверного запора; 26 - кулачок дверного запора; 27 - рукоятка дверного запора; 28 - кожух для защиты таможенных печатей и пломб (допускается не устанавливать); 29 - устройство для наложения таможенных печатей и пломб; 30 - уплотнение двери;
фиг. 6 - Сварной шов по технологиям: дуговая (а), лазерная (б) и гибридная (в) сварка;
фиг. 7 - Закрытый грузовой контейнер в сборе (общий вид с указанием габаритных размеров).
Общая конструкция закрытого грузового контейнера (фиг. 1-5) состоит из находящихся в функционально-конструктивном единстве каркаса, состоящего из задней угловой стойки (6), снабженной нижними и верхними угловыми фитингами (10), задней верхней торцевой балки (7), задней нижней торцевой балки (9), передней угловой стойки (11), снабженной нижними и верхними угловыми фитингами (10), передней нижней торцевой балки (12), передней верхней торцевой балки (13), верхней продольной балки (14). поперечной балки крыши (15), нижней продольной балки (17), поперечной балки основания (17); а также основания (3), пола (16), боковых стенок (2) и торцевых стенок (4), выполненных из гофрированных металлических листов. Одна из торцевых стенок (4) оборудована двустворчатой дверью (5) с уплотнением (30), включающей створки (22) с дверными петлями (23) и снабженной запирающими устройствами, состоящими из штанг дверного запора (24), стопоров дверного запора (25), кулачков дверного запора (26), рукояток дверного запора (27) и устройствами для наложения таможенных печатей и пломб (29) с кожухом для защиты (28). Крыша (1) выполнена гофрированной.
Материалы и изделия, применяемые при изготовлении контейнеров, допускается использовать при условии наличия свидетельств о соответствии требованиям правил или других документов, подтверждающих их соответствие требованиям Российского морского регистра судоходства (PC), конвенций и кодексов, ГОСТов и др. нормативных документов, применительно к контейнерам. Применяемые материалы должны иметь гарантированные свойства (прочность, вязкость, свариваемость, сопротивляемость коррозионным разрушениям и т.д.) для обеспечения надежности работы конструкции при установленных в одобренной PC технической документации условиях эксплуатации. При выборе материалов по химическому составу для несущих элементов конструкции контейнера необходимо учитывать диапазон рабочих температур (температур окружающей среды), которые могут встретиться на маршрутах эксплуатации конструкции, проходящих в наиболее неблагоприятных условиях. В любом случае должна быть гарантирована сопротивляемость материала хрупкому и коррозионному разрушению в диапазоне температур от -40°С до +50°С.
Специальные требования, определяющие механические характеристики и выбор материала в зависимости от условий эксплуатации, типа конструкции контейнера и рода перевозимого груза, устанавливаются в соответствующих частях Правил PC и Международного кодекса морской перевозки опасных грузов.
Принцип работы предложенной конструкции грузового контейнера для сохранения заявленной степени герметичности, прочности и износостойкости в ходе эксплуатации грузового контейнера на морских судах при неизбежном контакте с морской водой, основан на том, что все элементы контейнера соединены между собой сборочными операциями - гибридной лазерно-дуговой сваркой.
2
2
2
Технологические процессы сварки, применяемые при изготовлении контейнеров, должны соответствовать требованиям разд. 6 и 7 части III «Техническое наблюдение за изготовлением материалов» Правил технического наблюдения за постройкой судов и изготовлением материалов и изделий для судов, в части, применимой к контейнерам. К преимуществам гибридной лазерно-дуговой сварки относятся, в первую очередь, глубокое проплавление, низкий уровень остаточных деформаций и снижение требований к стыковке свариваемых кромок. При гибридной сварке расстояние между проволокой и сфокусированным пучком лазера составляет 2 мм, вылет проволоки 11 мм, наклон дуговой горелки 60°. Для дуговой сварки площадь поперечного сечения составляет 20,31 мм; для обычной лазерной сварки 7,30 мм; для гибридной лазерно-дуговой сварки - 30,08 мм (фиг. 6).
Кроме того, применение для деталей, находящихся в контакте с агрессивной средой одной и той же марки материала (сплава металла) позволяет избежать разности потенциалов между этими деталями, находящимися в рабочей среде - морская вода, и предохраняет их от электрохимической коррозии.
Пример осуществления полезной модели показан на фиг. 7, где изображен сорока футовый (12-ти метровый) морской контейнер (другие названия - 40' Dry Freight Container, 40' Standard Container, 40' General Purpose Container, 40' DC, сорока футовый стандартный контейнер, 12-ти метровый контенйер), применяемый при внутренних и международных мультимодальных перевозках (использование различных видов транспорта: автомобильный, железнодорожный, морской и речной без промежуточных перегрузок содержимого тары). Габариты, объем, внутренние размеры и максимальная масса регламентируются международными стандартами ISO 668:1995 SERIES 1 FREIGHT CONTAINERS - CLASSIFICATION, DIMENSIONS AND RATINGS и разработанным на их основе ГОСТ Р 53350-2009 Контейнеры грузовые серии 1 классификация, размеры и масса, действующем на территории РФ.
Востребованность закрытых грузовых контейнеров предложенной в полезной модели конструкции обусловливается технико-экономическими расчетами разработчика (автора):
- до 21% меньшей себестоимостью;
- до 12% меньшим весом;
- увеличением эксплуатационного объема морских контейнеров новой конструкции;
- увеличением срока эксплуатации до 40 лет.
Известных решений, содержащих сходные отличительные признаки полезной модели, автором не обнаружено.