RU205251U1

RU205251U1 - Tank container

Info

Publication number: RU205251U1
Application number: RU2021105956U
Authority: RU
Inventors: Владислав Николаевич Мачульский; Ирина Валерьевна Стрельченко; Андрей Михайлович Шалыгин; Виктор Васильевич Гурулёв; Николай Викторович Дорохов; Роман Александрович Петрий
Original assignee: Акционерное общество "Рузаевский завод химического машиностроения" (АО "Рузхиммаш"); Общество с ограниченной ответственностью «РусАлТранс»
Priority date: 2021-03-09
Filing date: 2021-03-09
Publication date: 2021-07-06

Abstract

Заявляемая полезная модель относится к цистерне для хранения и транспортирования грузов и может быть использована на железнодорожном, автомобильном и водном транспорте. Контейнер-цистерна, состоящий из котла, включающего обечайку и днища, к которым примыкают соединительные кольца, продольных балок, торцевых рам, включающих раскосы, к внутренней стороне торцевых рам и раскосов присоединены опорные кольца, элементов крепления, скрепляющих соединительные кольца с опорными кольцами через размещенные на них отверстия, при этом между соседними отверстиями и центром днища в верхней части котла образован угол α, между соседними отверстиями и центром днища в нижней части котла образован угол β, при этом диаметр отверстий находится в диапазоне 16-50 мм. 9 з.п. ф-лы, 3 ил.The claimed utility model relates to a tank for storing and transporting goods and can be used in rail, road and water transport. A tank container, consisting of a boiler, including a shell and a bottom, to which connecting rings are adjacent, longitudinal beams, end frames, including braces, support rings are attached to the inner side of the end frames and braces, fastening elements fastening the connecting rings with support rings through the placed there are holes on them, while an angle α is formed between adjacent holes and the center of the bottom in the upper part of the boiler, angle β is formed between adjacent holes and the center of the bottom in the lower part of the boiler, while the diameter of the holes is in the range of 16-50 mm. 9 p.p. f-ly, 3 dwg

Description

Заявляемая полезная модель относится к цистерне для хранения и транспортирования грузов и может быть использована на железнодорожном, автомобильном и водном транспорте.The claimed utility model relates to a tank for storing and transporting goods and can be used in rail, road and water transport.

Известен контейнер-цистерна, включающий цилиндрический котел с днищами, каждое из которых через седловую опорную конструкцию присоединено к торцевой раме, имеющей строповочные уголки, причем по крайней мере один из седловых опорных элементов включает в себя первое кольцо, приваренное к цистерне, второе кольцо, которое выполнено в виде углового профиля с одним радиальным фланцем, приваренным к поверхности торцевой рамы, расположенной перпендикулярно к оси цистерны , и одним аксиальным фланцем, расположенным параллельно оси котла, и третье кольцо, вставленное между первым и вторым кольцами, отличающийся тем, что не менее чем одно днище котла в осевом направлении выступает за соответствующую торцевую раму, первое кольцо имеет аксиальный фланец, приваренный к цилиндрической части котла, и обращенный наружу радиальный фланец, третье кольцо имеет аксиальный фланец, расположенный параллельно аксиальному фланцу второго кольца, к которому он приварен, и радиальный фланец, расположенный параллельно радиальному фланцу первого кольца, с которым он соединен (RU №2021958, МПК B65D 88/12, опубл. 30.10.1994).Known tank container, including a cylindrical boiler with bottoms, each of which is connected through a saddle support structure to an end frame having slinging corners, and at least one of the saddle support elements includes a first ring welded to the tank, a second ring, which made in the form of an angular profile with one radial flange welded to the surface of the end frame, located perpendicular to the axis of the tank, and one axial flange located parallel to the axis of the boiler, and a third ring inserted between the first and second rings, characterized in that not less than one boiler bottom protrudes axially beyond the corresponding end frame, the first ring has an axial flange welded to the cylindrical part of the boiler and a radial flange facing outward, the third ring has an axial flange parallel to the axial flange of the second ring to which it is welded, and a radial parallel flange on the radial flange of the first ring to which it is connected (RU # 2021958, IPC B65D 88/12, publ. 10/30/1994).

Недостатком известного технического решения аналога является использование большого количества элементов конструкции и сварных швов, что соответственно приводит к удорожанию конструкции, а также к сложности и трудоемкости при её производстве, к тому же применение большого количества сварных швов отрицательно сказывается на надежности конструкции.The disadvantage of the known technical solution of the analogue is the use of a large number of structural elements and welds, which, accordingly, leads to an increase in the cost of the structure, as well as to the complexity and laboriousness of its production, moreover, the use of a large number of welded seams adversely affects the reliability of the structure.

Наиболее близким техническим решением является контейнер-цистерна для хранения и транспортировки жидкостей, включающий корпус из композитного материала в виде единой цельной конструкции, закрепленный с помощью полуколец, жестко связанных с опорными кольцами, в силовом каркасе, состоящем из торцевых рам, продольных и поперечных балок, соединенных между собой в замкнутый контур, отличающийся тем, что единая цельная конструкция включает монолитно выполненные обечайку, днища, арматурный отсек, опорные кольца, кольцевые шпангоуты и упоры, расположенные в зонах кольцевых шпангоутов для опоры корпуса цистерны на промежуточные продольные балки силового каркаса, при этом для увеличения жесткости силового каркаса между вертикальными стойками торцевых рам и нижними продольными балками силового каркаса, а также между нижними балками торцевых рам и нижними продольными балками силового каркаса попарно жестко закреплены металлические косынки, выполненные из листового металла, между нижними полукольцами и промежуточными продольными балками установлены листовые металлические закладные элементы, а на внутренней поверхности опорного кольца закреплена предохранительная лента (RU №179806, МПК B65D 88/12, опубл. 24.05.2018).The closest technical solution is a tank container for storing and transporting liquids, including a body made of composite material in the form of a single one-piece structure, fixed with half rings rigidly connected to the support rings in a load-bearing frame consisting of end frames, longitudinal and transverse beams, connected to each other in a closed loop, characterized in that a single one-piece structure includes a monolithic shell, bottoms, reinforcement compartment, support rings, annular frames and stops located in the zones of annular frames for supporting the tank body on the intermediate longitudinal beams of the load-bearing frame, while to increase the rigidity of the load-bearing frame between the vertical posts of the end frames and the lower longitudinal beams of the load-bearing frame, as well as between the lower beams of the end frames and the lower longitudinal beams of the load-bearing frame, metal gussets made of sheet metal are rigidly fixed in pairs, between the lower half rings sheet metal embedded elements are installed and intermediate longitudinal beams, and a safety tape is fixed on the inner surface of the support ring (RU No. 179806, IPC B65D 88/12, publ. 24.05.2018).

Недостатком наиболее близкого технического решения является недостаточная надежность конструкции из-за отсутствия оптимизации возникающих напряжений в соединении котла с торцевыми рамами и правильного распределения нагрузки во время эксплуатации, а также выполнение корпуса из композитного материала приводит к её удорожанию. The disadvantage of the closest technical solution is the insufficient reliability of the structure due to the lack of optimization of the arising stresses in the connection of the boiler with the end frames and the correct distribution of the load during operation, as well as the construction of the body made of composite material leads to its rise in price.

Задачей полезной модели является создание конструкции контейнера-цистерны с оптимизированными возникающими напряжениями в соединении котла с торцевыми рамами и правильным распределением нагрузок во время эксплуатации, обеспечивающими достижение необходимых требований к надежности.The objective of the utility model is to create a tank container structure with optimized emerging stresses in the connection of the boiler with the end frames and the correct distribution of loads during operation, ensuring the achievement of the necessary requirements for reliability.

Технический результат заявляемой полезной модели заключается в повышении надежности контейнера-цистерны за счет оптимизации возникающих напряжений в соединении котла с торцевыми рамами и правильного распределения нагрузки во время эксплуатации контейнера-цистерны.The technical result of the claimed utility model is to increase the reliability of the tank container by optimizing the stress arising in the connection of the boiler with the end frames and the correct distribution of the load during the operation of the tank container.

Указанный технический результат достигается тем, что контейнер-цистерна состоит из котла, включающего обечайку и днища, к которым примыкают соединительные кольца, продольных балок, торцевых рам, включающих раскосы, к внутренней стороне торцевых рам и раскосов присоединены опорные кольца, элементов крепления, скрепляющих соединительные кольца с опорными кольцами через размещенные на них отверстия, при этом диаметр отверстий находится в диапазоне 16-50 мм, угол между соседними отверстиями и центром днища в верхней части котла составляет 24-45°, угол между соседними отверстиями и центром днища в нижней части котла составляет 15-24°.The specified technical result is achieved by the fact that the tank container consists of a boiler, including a shell and a bottom, to which the connecting rings are adjacent, longitudinal beams, end frames including braces, support rings are attached to the inner side of the end frames and braces, fastening elements fastening the connecting rings with support rings through holes placed on them, while the diameter of the holes is in the range of 16-50 mm, the angle between adjacent holes and the center of the bottom in the upper part of the boiler is 24-45 °, the angle between adjacent holes and the center of the bottom in the lower part of the boiler is 15-24 °.

1. Контейнер-цистерна;1. Tank container;

2. состоящий из котла;2. consisting of a boiler;

3. включающего обечайку; 3. including the shell;

4. днища; 4. bottoms;

5. к днищам примыкают соединительные кольца;5. connecting rings adjoin the bottoms;

6. состоящий из продольных балок; 6. Consisting of longitudinal beams;

7. торцевых рам; 7. end frames;

8. к внутренней стороне торцевых рам и раскосов присоединены опорные кольца;8. support rings are attached to the inner side of the end frames and braces;

9. включающих раскосы;9. including braces;

10. элементов крепления;10. fastening elements;

11. элементы крепления, скрепляют соединительные кольца с опорными кольцами через размещенные на них отверстия; 11. fastening elements, fasten the connecting rings with the support rings through the holes placed on them;

12. диаметр отверстий находится в диапазоне 16-50 мм;12. the diameter of the holes is in the range of 16-50 mm;

13. угол между соседними отверстиями и центром днища в верхней части котла составляет 24-45°;13. the angle between adjacent holes and the center of the bottom in the upper part of the boiler is 24-45 °;

14. угол между соседними отверстиями и центром днища в нижней части котла составляет 15-24°;14. the angle between adjacent holes and the center of the bottom in the lower part of the boiler is 15-24 °;

15. закрепление соединительного кольца котла с опорным кольцом рамы может быть выполнено с помощью болтовых соединений;15. the fastening of the connecting ring of the boiler with the support ring of the frame can be done by means of bolted connections;

16. закрепление соединительного кольца котла с опорным кольцом рамы может быть выполнено с помощью ШТОГ-соединений;16. the fastening of the connecting ring of the boiler with the support ring of the frame can be done with the help of STOG connections;

17. отверстия на соединительном кольце и опорном кольце выполнены идентичными; 17. the holes on the connecting ring and the support ring are identical;

18. отверстия соединительного кольца и опорного кольца расположены попарно, на одной прямой с центром днища; 18. the holes of the connecting ring and the support ring are located in pairs, on one straight line with the center of the bottom;

19. отверстия соединительного и опорного колец могут находиться на одной прямой с горизонтальной осью котла;19. the holes of the connecting and supporting rings can be in a straight line with the horizontal axis of the boiler;

20. отверстия относительно друг друга и горизонтальной оси котла могут быть размещены равномерно;20. holes relative to each other and the horizontal axis of the boiler can be evenly spaced;

21. отверстия относительно друг дуга и горизонтальной оси котла могут быть размещены неравномерно;21. the holes in relation to each arc and the horizontal axis of the boiler may be unevenly placed;

22. отверстия относительно друг дуга и горизонтальной оси котла могут быть размещены закономерно;22. holes in relation to each arc and the horizontal axis of the boiler can be placed regularly;

23. размещение отверстий относительно друг дуга и горизонтальной оси котла может быть смешанного типа.23. the placement of holes relative to each arc and the horizontal axis of the boiler can be of a mixed type.

Признаки 1-11 являются общими с прототипом, признаки 12-14 являются существенными отличительными признаками полезной модели, признаки 15-23 являются дополнительными признаками, раскрывающими частные случаи реализации технического решения. Features 1-11 are common with the prototype, features 12-14 are essential distinctive features of a utility model, features 15-23 are additional features that reveal particular cases of implementation of a technical solution.

Предложенная полезная модель иллюстрируется чертежами. На фиг. 1 –общий вид контейнера-цистерны; на фиг. 2 – отверстия соединительного и опорного колец; на фиг. 3 – вид с торца контейнера-цистерны.The proposed utility model is illustrated by drawings. FIG. 1 - general view of the tank container; in fig. 2 - holes of the connecting and supporting rings; in fig. 3 is an end view of a tank container.

Контейнер-цистерна (фиг. 1) состоит из котла 1, который включает в себя цилиндрическую обечайку 2 с торцевыми днищами 3, к которым по всему периметру посредством сварки примыкают соединительные кольца 4, а также оборудована сливо-наливным оборудованием 5. Контейнер-цистерна кроме того включает в себя продольные балки 6 и торцевые рамы 7, включающие в себя фитинги 8 и раскосы 9. К внутренней стороне торцевых рам 7 и к внутренней стороне раскосов 9 посредством сварки присоединены опорные кольца 10. Дополнительно на каждое опорное кольцо 10 в нижней части посредством сварки жестко закреплен усиливающий элемент 11, представляющий собой полукольцо. The tank container (Fig. 1) consists of a boiler 1, which includes a cylindrical shell 2 with end bottoms 3, to which connecting rings 4 are adjoined by welding along the entire perimeter, and is also equipped with loading and unloading equipment 5. The tank container, in addition to In addition, it includes longitudinal beams 6 and end frames 7, including fittings 8 and braces 9. To the inner side of the end frames 7 and to the inner side of the braces 9, support rings 10 are welded together. Additionally, for each support ring 10 in the lower part by means of welding, a reinforcing element 11 is rigidly fixed, which is a half-ring.

Котел 1 закреплен с торцевыми рамами 7 посредством сопрягающихся между собой соединительных колец 4 котла 1 и опорных колец 10 торцевой рамы 7. Каждое соединительное кольцо 4 котла 1 и опорное кольцо 10 торцевой рамы 7 жестко скреплены между собой по всей длине сопряжения с помощью элементов крепления 12, в местах прохождения которых расположены проставки 13 (фиг. 3). Сопряжение может реализовываться, например, болтовым соединением, ШТОГ-соединением. The boiler 1 is fixed with the end frames 7 by means of mating connecting rings 4 of the boiler 1 and the support rings 10 of the end frame 7. Each connecting ring 4 of the boiler 1 and the support ring 10 of the end frame 7 are rigidly fastened to each other along the entire length of the interface using fasteners 12 , in the places where the spacers 13 are located (Fig. 3). Mating can be realized, for example, with a bolt connection, STOG connection.

На каждом соединительном кольце 4 и опорном кольце 10 размещены отверстия 14 (фиг. 2 ), выполненные идентичными. Элементы крепления 12 устанавливают в отверстия 14 соединительного кольца 4 и опорного кольца 10 для надежного и прочного закрепления их между собой. Диаметр элементов крепления 12 выбран в соответствии с диаметром отверстий 14. Для свободного прохождения и закрепления элементов крепления 12 отверстия 14 расположены попарно, то есть у каждого отверстия 14 соединительного кольца 4 есть парное отверстие 14 опорного кольца 10, расположенное с ним и с центром днища 3 на одной прямой. Диаметр d отверстий 14 находится в диапазоне 16-50 мм. В верхней части котла 1 угол α, образованный между соседними отверстиями 14 и центром днища 3 котла 1, составляет 24-45°. В нижней части котла 1 угол β, образованный между соседними отверстиями 14 и центром днища 3 котла 1 составляет 15-24°. При этом отверстия 14 соединительного 4 и опорного 10 колец могут находиться на одной прямой с горизонтальной осью котла 1. Размещение отверстий 14 относительно друг дуга и горизонтальной оси котла 1 может быть равномерномерное, неравномерное, закономерное или смешанного типа.Each connecting ring 4 and support ring 10 are provided with holes 14 (Fig. 2), made identical. The fastening elements 12 are installed in the holes 14 of the connecting ring 4 and the support ring 10 to securely and firmly fix them together. The diameter of the fastening elements 12 is selected in accordance with the diameter of the holes 14. For free passage and fastening of the fastening elements 12, the holes 14 are arranged in pairs, that is, each hole 14 of the connecting ring 4 has a paired hole 14 of the support ring 10 located with it and with the center of the bottom 3 on one straight line. The diameter d of the holes 14 is in the range of 16-50 mm. In the upper part of the boiler 1, the angle α formed between the adjacent openings 14 and the center of the bottom 3 of the boiler 1 is 24-45 °. In the lower part of the boiler 1, the angle β formed between the adjacent openings 14 and the center of the bottom 3 of the boiler 1 is 15-24 °. In this case, the holes 14 of the connecting 4 and support 10 rings can be on the same straight line with the horizontal axis of the boiler 1. The placement of the holes 14 relative to each arc and the horizontal axis of the boiler 1 can be uniform, uneven, regular or mixed.

Применение диаметра отверстий более, а углов менее заявленного, может привести к нарушению целостности конструкции из-за высокой частоты выполненных отверстий с большим диаметром, а использование отверстий менее, а углов более заявленного приводит к недостаточной надежности контейнера-цистерны. The use of the diameter of the holes more, and the angles less than stated, can lead to a violation of the integrity of the structure due to the high frequency of holes made with a large diameter, and the use of holes less, and the angles more than the declared one leads to insufficient reliability of the tank container.

Выбор оптимального соотношения между диаметром d отверстий, для установки элементов крепления, предназначенных для закрепления соединительного кольца с опорным, и углами, образованныйми между центром днища и соседними отверстиями соединительного и опорного колец в верхней и нижней частях котла выявлен расчетным путем, так как влияет на надежность работы контейнера-цистерны. The choice of the optimal ratio between the diameter d of the holes for the installation of fastening elements designed to fix the connecting ring with the support ring and the angles formed between the center of the bottom and adjacent holes of the connecting and support rings in the upper and lower parts of the boiler was revealed by calculation, as it affects the reliability tank container work.

Диаметр отверстий соединительного и опорного колец выбран в диапазоне 16-50 мм и углы выдержаны в верхней части котла 24-45° и нижней части котла 15-24°, потому что на соединение опорного с соединительным кольцом в процессе эксплуатации приходится большая часть воздействующих внешних нагрузок (динамические удары, инерция, динамические нагрузки и т.д.), а соответственно, чтобы оптимизировать параметры прочности, необходимо распределить возникающие напряжения по конструкции. The diameter of the holes of the connecting and supporting rings is selected in the range of 16-50 mm and the angles are maintained in the upper part of the boiler 24-45 ° and in the lower part of the boiler 15-24 °, because the connection between the support and the connecting ring during operation accounts for most of the acting external loads (dynamic shocks, inertia, dynamic loads, etc.), and accordingly, in order to optimize the strength parameters, it is necessary to distribute the resulting stresses over the structure.

Расчеты показали, что предлагаемая конструкция контейнера-цистерны, заполненная до массы брутто, при железнодорожных операциях и в результате движения судна выдерживает:Calculations have shown that the proposed design of a tank container, filled to gross weight, during railway operations and as a result of the movement of the vessel, withstands:

- воздействие инерции содержимого цистерны как на саму цистерну, так и на соединения цистерны с рамой в условиях поперечного ускорения;- the effect of the inertia of the contents of the tank both on the tank itself and on the joints of the tank with the frame under conditions of lateral acceleration;

- внешнее продольное сжатие и растяжение под воздействием динамических нагрузок, вызываемых ускорением 2g;- external longitudinal compression and tension under the influence of dynamic loads caused by an acceleration of 2g;

- динамический удар в продольном направлении с перегрузкой не менее 4g для опасных грузов в течение промежутка времени, характерного для механических ударов, происходящих на железнодорожном транспорте.- dynamic shock in the longitudinal direction with an overload of at least 4g for dangerous goods during a period of time typical for mechanical shocks occurring in railway transport.

Распределение максимальных напряжений по конструкции контейнера-цистерны не превышает допускаемых значений напряжений при штабелировании, подъеме за четыре верхних или нижних угловых фитинга, закреплении в продольном или поперечном направлении, поперечном или продольном перекосе, динамическом воздействии в продольном направлении.The distribution of maximum stresses over the structure of the tank container does not exceed the permissible stress values during stacking, lifting by four upper or lower corner fittings, fastening in the longitudinal or transverse direction, transverse or longitudinal misalignment, dynamic action in the longitudinal direction.

Примером использования полезной модели может быть изготовленный контейнер-цистерна в конструкции которого использованы отверстия с диаметрами 32 мм, при чем в верхней части котла реализовано 5 отверстий, угол, образованный между соседними отверстиями и центром днища составляет 37,5°, а в нижней части котла реализовано 7 отверстий, угол, образованный между соседними отверстиями и центром днища составляет 22,5°.An example of using a utility model can be a manufactured tank container in the design of which holes with diameters of 32 mm are used, and in the upper part of the boiler there are 5 holes, the angle formed between adjacent holes and the center of the bottom is 37.5 °, and in the lower part of the boiler 7 holes are realized, the angle formed between adjacent holes and the center of the bottom is 22.5 °.

Данное исполнение позволяет добиться оптимизации возникающих напряжений в соединении котла с торцевыми рамами и правильного распределения нагрузки во время эксплуатации, а соотвественно повысить надежность конструкции в целом.This design makes it possible to optimize the resulting stresses in the connection of the boiler with the end frames and to correctly distribute the load during operation, and, accordingly, increase the reliability of the structure as a whole.

По сравнению с известным техническим решением, предлагаемое повышает надежность соединения котла с торцевыми рамами за счет оптимизации возникающих напряжений и правильного распределения нагрузки во время эксплуатации, а соответственно повышает надежность всего контейнера-цистерны.In comparison with the known technical solution, the proposed one increases the reliability of the connection of the boiler with the end frames by optimizing the arising stresses and the correct distribution of the load during operation, and, accordingly, increases the reliability of the entire tank container.

Claims

1. A tank container, consisting of a boiler, including a shell and a bottom, to which the connecting rings are adjacent, longitudinal beams, end frames, including braces, support rings are attached to the inner side of the end frames and braces, support rings, fastening elements fastening the connecting rings with support rings through holes placed on them, characterized in that an angle α is formed between adjacent holes and the center of the bottom in the upper part of the boiler, an angle β is formed between adjacent holes and the center of the bottom in the lower part of the boiler, while the diameter of the holes is in the range of 16-50 mm.

2. The tank container according to claim 1, characterized in that the fastening of the connecting ring of the boiler with the support ring of the frame is made by means of bolted connections.

3. The tank container according to claim 1, characterized in that the fastening of the connecting ring of the boiler with the support ring of the frame is made using STOG connections.

4. A tank container according to claim 1, characterized in that the holes on the connecting ring and the support ring are identical.

5. A tank container according to claim 1, characterized in that the holes of the connecting ring and the support ring are arranged in pairs, on one straight line with the center of the bottom.

6. A tank container according to claim 1, characterized in that the holes of the connecting and supporting rings are on the same straight line with the horizontal axis of the boiler.

7. A tank container according to claim 1, characterized in that the holes are evenly spaced relative to each other and the horizontal axis of the boiler.

8. A tank container according to claim 1, characterized in that the holes are unevenly placed relative to each arc and the horizontal axis of the boiler.

9. A tank container according to claim 1, characterized in that the holes are arranged regularly relative to each arc and the horizontal axis of the boiler.

10. A tank container according to claim 1, characterized in that the placement of the holes relative to each arc and the horizontal axis of the boiler is of a mixed type.