RU210765U1

RU210765U1 - Цистерна

Info

Publication number: RU210765U1
Application number: RU2021137595U
Authority: RU
Inventors: Игорь Александрович Романов; Алексей Владимирович Григорьев; Илья Александрович Водяков; Вячеслав Александрович Лавров; Игорь Николаевич Минеев
Original assignee: Акционерное общество "Рузаевский завод химического машиностроения" (АО "Рузхиммаш")
Priority date: 2021-12-17
Filing date: 2021-12-17
Publication date: 2022-05-04

Abstract

Полезная модель относится к транспортной таре для хранения и перевозки грузов железнодорожным, водным или наземным транспортом, предназначенным, в частности, для коррозионно-активных и опасных грузов. Техническим результатом, на который направлена заявляемая полезная модель, является снижение металлоёмкости и увеличение грузоподъёмности за счёт подбора оптимальной толщины листов на разных участках обечайки. Цистерна, содержащая обечайку и днища, при этом стенка обечайки в вертикальном направлении имеет разные толщины в верхней, средней и нижней своих частях, обечайка состоит из средней царги и крайних царг, царги состоят из нижних, средних и верхних листов, нижний лист средней царги является броневым листом, отличающаяся тем, что отношение длины обечайки к длине каждой царги находится в диапазоне 2,5-3,5, толщина нижних листов крайних царг составляет (82-92)% от толщины броневого нижнего листа средней царги. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Полезная модель относится к транспортной таре для хранения и перевозки грузов, в частности коррозионно-активных и опасных грузов, железнодорожным, водным или наземным транспортом.

Известна цистерна, включающая в себя обечайку и днища, изготовленные из алюминиевого сплава, отличающаяся тем, что обечайка и днища изготовлены из алюминиевого сплава, обладающего гарантируемым значением условного предела текучести не менее 45 МПа, при этом обечайка имеет толщину стенки от 7 мм до менее 25 мм, днища имеют толщину стенок от 7 мм до менее 28 мм (RU 200 905 МПК B61D 5/00, B65D 88/06, опубл. 19.03.2020).

Недостатком аналога является высокая металлоёмкость и сниженная грузоподъёмноость, а также цистерны при отсутствии вариативности толщины на разных участках обечайки с учётом нагруженности участков и исполнении толщины стенок более 20 мм.

Наиболее близким техническим решением является вагон-цистерна для транспортировки жидких грузов, включающий установленный на ходовые части посредством рамы котел в виде горизонтальной емкости, состоящей из днищ и цилиндрической обечайки, выполненной из средней царги, выполненной из соединенных между собой нижнего броневого листа и верхних листов, и двух крайних царг, крайние царги соединены с днищами и свободно размещены на раме, а средняя царга посредством фасонных лап жестко закреплена на раме, отличающийся тем, что крайние царги выполнены из нижнего броневого листа, верхнего листа и двух промежуточных листов, соединяющих нижний броневой и верхний листы, при этом в крайних царгах отношение толщин промежуточных листов к толщине нижнего броневого листа составляет диапазон от 0,8 до 0,85, отношение толщины верхнего листа к толщинам промежуточных листов составляет диапазон от 0,85 до 0,95, а в средней царге отношение толщин верхних листов к толщине нижнего броневого листа составляет диапазон от 0,8 до 0,85 (RU 197050, МПК B61D 5/00, опубл. 26.03.2020).

Недостатком наиболее близкого аналога является высокая металлоёмкость и сниженная грузоподъёмноость цистерны из-за сложности изготовления и большой площади броневого листа, без учёта того, что нагрузка на разные участки броневого листа неравномерна.

Технической проблемой, решаемой заявляемой полезной моделью, является снижение металлоёмкости и увеличение грузоподъёмности.

Техническим результатом, на который направлена заявляемая полезная модель, является снижение металлоёмкости и увеличение грузоподъёмности за счёт подбора оптимальной толщины листов на разных участках обечайки.

Технический результат достигается тем, что цистерна содержит обечайку и днища, стенка обечайки в вертикальном направлении имеет разные толщины в верхней, средней и нижней своих частях, обечайка состоит из трех царг - средней царги и двух крайних царг. Отношение длины обечайки к длине каждой царги – средней царги или каждой из крайних царг находится в диапазоне 2,5-3,5, при этом горизонтальные швы царг смещены относительно друг друга на расстояние не менее 100 мм. Средняя царга состоит из нескольких листов – нижнего, средних и верхних, расположенных в её нижней, средней и верхней частях соответственно. Нижний лист средней царги является броневым и имеет самую большую толщину, толщина нижних листов крайних царг составляет (82-92)% от толщины броневого нижнего листа средней царги.

Толщина верхних листов крайних царг может составлять (80-90)% от толщины нижних листов крайних царг.

Толщина верхнего листа средней царги может составлять (70-80)% от толщины броневого нижнего листа средней царги.

Толщина средних листов 2.2 средней царги 2 может составлять (82-92)% от толщины броневого нижнего листа 2.1 средней царги 2.

Применение в верхней части обечайки листов меньшей толщины, чем листов в средней и нижней частях обечайки обусловлено распределением нагрузки от груза, воспринимаемой различными частями обечайки. Отношение длины обечайки к длине каждой царги, находящееся в диапазоне 2,5-3,5, позволяет обеспечить необходимую прочность и при этом обеспечить оптимальную металлоёмкость и грузоподъёмность.

Обечайка и днища могут быть выполнены из стали.

Признаками полезной модели являются

1. Цистерна,

2. содержащая обечайку и днища,

3. стенка обечайки в вертикальном направлении имеет разные толщины в верхней, средней и нижней своих частях,

4. Обечайка состоит из трех царг - средней царги и двух крайних царг,

5. Отношение длины обечайки к длине каждой царги находится в диапазоне 2,5-3,5,

6. горизонтальные швы царг смещены относительно друг друга на расстояние не менее 100 мм.

7. Средняя царга состоит из нескольких листов – нижнего, средних и верхнего, расположенных в её нижней, средней и верхней частях соответственно.

8) Нижний лист средней царги является броневым и имеет самую большую толщину,

9. толщина нижних листов крайних царг составляет (82-92)% от толщины броневого нижнего листа средней царги.

10.Толщина верхних листов крайних царг составляет (80-90)% от толщины нижних листов крайних царг.

11.Толщина верхнего листа средней царги составляет (70-80)% от толщины броневого нижнего листа средней царги.

12.Толщина средних листов средней царги составляет (82-92)% от толщины броневого нижнего листа средней царги.

13. Обечайка и днища могут быть выполнены из стали.

Признаки 1-4, 7, 8, 13 являются общими с прототипом, признаки 5-6, 9-12 – отличительными признаками.

Сущность полезной модели поясняется чертежами:

фиг. 1 – общий вид цистерны;

фиг. 2 – аксонометрическая проекция цистерны;

фиг. 3 – эпюра распределения эквивалентных напряжений по конструкции цистерны при действии продольных нагрузок, Мпа.

Обозначения на чертежах

1 - обечайка,

4 - днища,

2 - средняя царга,

3 - крайняя царга,

2.1 - нижний лист средней царги 2,

2.2 - средний лист средней царги 2,

2.3 - верхний лист средней царги 2,

3.1 - нижний лист крайней царги 3,

3.2 - средний лист крайней царги 3,

3.3 - верхний лист крайней царги 3,

Z 1 - зона в нижней части обечайки 1, в области установки опор,

Z 2 - зона в центральной части обечайки 1, в области установки лап котла.

Цистерна (фиг. 1), предназначенная преимущественно для перевозки коррозионно-активных/опасных грузов, включает в себя обечайку 1 и днища 4.

Стенка обечайки 1 в вертикальном направлении имеет разные толщины в верхней, средней и нижней своих частях.

Обечайка 1 состоит из трех царг, средней царги 2 и крайних царг 3. Отношение длины обечайки 1 к длине каждой царги - средней царги 2 или каждой из крайних царг 3 находится в диапазоне 2,5-3,5, при этом горизонтальные швы царг 2, 3 смещены относительно друг друга на расстояние не менее 100 мм.

Средняя царга 2 состоит из нескольких листов - нижнего 2.1, средних 2.2 и верхнего 2.3, расположенных в её нижней, средней и верхней частях соответственно. Также возможно применение и верхних 2.3 листов в средней царге 2.

Каждая крайняя царга 3 состоит из нескольких листов - нижнего 3.1, средних 3.2 и верхних 3.3, расположенных в нижней, средней и верхней частях царг соответственно. Также возможно применение и одного верхнего 2.3 листа в крайней царге 3.

Нижний лист 2.1 средней царги 2 является броневым и имеет самую большую толщину, толщина нижних листов 3.1 крайних царг 3 составляет (82-92)% от толщины броневого нижнего листа 2.1 средней царги 2.

Толщина верхних листов 3.3 крайних царг 3 составляет (80-90)% от толщины нижних листов 3.1 крайних царг 3.

Толщина верхних листов 2.3 средней царги 2 составляет (70-80)% от толщины броневого нижнего листа 2.1 средней царги 2.

Толщина средних листов 2.2 средней царги 2 составляет (82-92)% от толщины броневого нижнего листа 2.1 средней царги 2.

Применение в верхней части обечайки 1 листов меньшей толщины, чем листов в средней и нижней частях обечайки обусловлено распределением нагрузки от груза, воспринимаемой различными частями обечайки 1 (фиг.3).

Отношение длины обечайки 1 к длине каждой царги, находящееся в диапазоне 2,5-3,5, позволяет обеспечить необходимую прочность и при этом обеспечить оптимальную металлоёмкость и грузоподъёмность. Данный диапазон является оптимальным и определён расчётами. При отношении длины обечайки 1 к длине средней царги менее 2,5 длина средней царги увеличена и соответственно длина среднего броневого листа увеличена, что приводит к увеличению металлоёмкости и снижению грузоподъёмности; при отношении длины обечайки 1 к длине одной из крайних царг менее 2,5 увеличены длины крайних царг и соответственно уменьшается длина средней царги, и, соответственно уменьшается длина среднего броневого листа, что может привести к недостаточной надёжности котла. При отношении длины обечайки 1 к длине каждой царги более 3,5 будет наблюдаться такая же закономерность - увеличение длины средней царги за предел диапазона приведёт к увеличению металлоёмкости и снижению грузоподъёмности, уменьшение длины средней царги за предел диапазона приведёт к недостаточной надёжности котла.

Груз всем своим весом полностью воздействует на нижнюю часть обечайки 1, преимущественно в области установки опор (зона Z 1 на фиг. 2,3) при вертикальном нагружении Fверт, и в центральной части в области установки лап котла (зона Z 2 на фиг. 2,3) при нагружении продольными нагрузками Fпрод, поэтому нижними листами 2.1 средней царги 2 воспринимается наибольшая нагрузка (фиг. 3), расчёты на опытной модели показали, что нагрузка на нижний лист 2.1 средней царги (в зоне Z 2) превышает нагрузку на нижние листы 3.1 крайних царг 3 (в зоне Z 1) примерно на 14%.

Обечайка 1 и днища 4 могут быть выполнены из стали.

Средней частью обечайки нагрузки от груза воспринимаются в меньшей степени, и в большей степени от суммарного расчетного давления, действующего внутри котла, при этом влияние груза снижается пропорционально высоте гидравлического столба, с учетом диаметра котла. На верхнюю часть обечайки 1 воздействует преимущественно давление паров от перевозимого груза.

Данными решениями принимается в расчёт распределение нагрузки и конструкция цистерны учитывает нагрузку и оптимально соответствует данной нагрузке.

Выполнение стенки обечайки 1 с различными толщинами в вертикальном направлении позволило усилить цистерну в местах, воспринимающих большую нагрузку, тем самым распределить напряжения, возникающие на корпусе цистерны, то есть создать прочную, надежную и способную к долгой эксплуатации цистерну.

Применение нижних листов 3.1 крайних царг 3 меньшей толщины, чем толщина нижнего листа 2.1 средней царги 2 позволяет снизить металлоёмкость, что обуславливает снижение себестоимости цистерны при увеличении полезного объема и грузоподъемности.

Описанная цистерна может применяться для хранения грузов, а также использоваться в вагонах-цистернах, контейнерах-цистернах.

В качестве примера реализации предлагаемой полезной модели может быть цистерна, в которой три царги, отношение длины обечайки к длине царги равно 3, горизонтальные швы царг смещены относительно друг друга на расстояние не менее 500 мм, толщина нижних листов крайних царг и толщина средних листов средней царги составляет 88% от толщины броневого нижнего листа средней царги, толщина верхних листов крайних царг составляет 86% от толщины нижних листов крайних царг, толщина верхнего листа средней царги составляет 75% от толщины броневого нижнего листа средней царги.

Таким образом, заявляемое техническое решение обеспечивает создание надежной и способной к длительной эксплуатации цистерны, при сохранении её полезного объема и грузоподъемности.

Claims

1. Цистерна, содержащая обечайку и днища, при этом стенка обечайки в вертикальном направлении имеет разные толщины в верхней, средней и нижней своих частях, обечайка состоит из средней царги и крайних царг, царги состоят из нижних, средних и верхних листов, нижний лист средней царги является броневым листом, отличающаяся тем, что отношение длины обечайки к длине каждой царги находится в диапазоне 2,5-3,5, толщина нижних листов крайних царг составляет (82-92)% от толщины броневого нижнего листа средней царги.

2. Цистерна по п. 1, отличающаяся тем, что горизонтальные швы царг смещены относительно друг друга на расстояние не менее 100 мм.

3. Цистерна по п. 1, отличающаяся тем, что толщина верхних листов крайних царг составляет (80-90)% от толщины нижних листов крайних царг.

4. Цистерна по п. 1, отличающаяся тем, что толщина верхнего листа средней царги составляет (70-80)% от толщины броневого нижнего листа средней царги.

5. Цистерна по п. 1, отличающаяся тем, что толщина средних листов средней царги составляет (82-92)% от толщины броневого нижнего листа средней царги.

6. Цистерна по п. 1, отличающаяся тем, что обечайка и днища выполнены из стали.