BR202020020232U2 - Truck ferroviário radial passivo por longeirões móveis, roletes e trilhos de roletes e rodeiros com roda livre - Google Patents

Abstract

A presente invenção trata de um Sistema de Truck Ferroviário Radial Passivo de 06 (seis) peças, aplicável a vagões ferroviários tradicionais de cargas e de passageiros, que realiza curvas de forma passiva em precisa sincronia com a ferrovia, através de um sistema de longeirões, roletes, travessões, trilhos dos roletes e rodas livres rolamentadas. Em adição, o sistema é dotado de um capuz com a função de mitigar a poluição sonora e ambiental (material particulado), que é emitida pelos veículos ferroviários em seu trânsito. Ademais, o sistema é dotado de grades para entrada de vento na dianteira e traseira dos capuzes, com micro geradores eólicos acoplados, cuja energia poderá ser utilizada para ativar dispositivos eletroeletrônicos ou lanternas de LED instaladas nos capuzes.

Description

TRUCK FERROVIÁRIO RADIAL PASSIVO POR LONGEIRÕES MÓVEIS, ROLETES E TRILHOS DE ROLETES E RODEIROS COM RODA LIVRE

[001] A presente invenção trata de um Sistema de Truck Ferroviário Radial aplicável a vagões ferroviários tradicionais de cargas e de passageiros, que realiza curvas em precisa sincronia com a ferrovia, através de um sistema de longeirões, roletes, travessas, trilhos dos roletes e rodas livres rolamentadas. Em adição, o sistema é dotado de um capuz com a função de mitigar a poluição sonora e ambiental (material particulado), que é emitida pelos veículos ferroviários em seu trânsito. Ademais, o sistema é dotado de grades para entrada de vento na dianteira e traseira dos capuzes, com micro geradores eólicos acoplados, cuja energia poderá ser utilizada para ativar dispositivos eletroeletrônicos ou lanternas de LED instaladas nos capuzes. Este sistema, devido à sua concepção técnica, apresenta uma série de vantagens em relação aos sistemas de truck ferroviários existentes, conforme será explanado no projeto conceptivo do mesmo a seguir.

[002] Em termos de conceitos fundamentais, o transporte ferroviário permaneceu inerte no mínimo nos últimos 100 anos. O segmento ferroviário é tradicionalmente conservador quando se fala em novas tecnologias, além do fato de que poucas tecnologias realmente disruptivas em termos de conceitos fundamentais, surgiram nos últimos anos. E as que surgiram, são por vezes complexas e de elevado valor financeiro, o que muitas vezes inviabiliza a implementação das mesmas em larga escala.

[003] Quando se fala em transporte ferroviário convencional (locomotivas e vagões), dentre os principais gastos, estão: combustível, rodeiros e manutenção / reforma das ferrovias. Os gastos de combustível são amplificados pelo elevado atrito do atual sistema de trucks, cujas flanges das rodas estão em constante atrito com os boletos dos trilhos. Além de desgastar sobremaneira as rodas e os trilhos, este atrito também amplifica o consumo de combustível, sendo que se houvesse um sistema que diminuísse este atrito, seriam economizados rodeiros, trilhos e combustível.

[004] Destaque-se também a questão da segurança contra descarrilamentos, pois os trucks convencionais apresentam este ‘ponto fraco’, da suscetibilidade a acidentes de descarrilamento, pois a flange das rodas escala os boletos dos trilhos continuamente para o trânsito dos veículos. A conta anual de prejuízos materiais e humanos devido a descarrilamentos supera a casa das dezenas de bilhões de dólares no mundo, e é uma preocupação constante dos fabricantes e operadores ferroviários.

[005] Outro problema sério está no elevado nível de ruído emitido pelo contato dos rodeiros com os trilhos, tanto no trânsito normal, quanto em curvas e frenagens. Além da poluição sonora elevada, também há que se destacar a poluição ambiental, com elevada precipitação de material particulado (poeira, pó de brita, terra, limalhas de aço...) no trânsito dos veículos. Estas questões de poluição ambiental e sonora com o trânsito das composições ferroviárias se tornaram um grande problema, principalmente em países que têm elevada participação do modal ferroviário em sua matriz logística, pois nas passagens dos veículos pelas cidades ocorre elevada emissão de poluição sonora e ambiental. Além da proteção contra poluição sonora e ambiental oferecida pelo capuz do truck, como o atual invento gera menor atrito entre rodeiros e trilhos, haverá naturalmente menor emissão de ruído de atrito entre rodeiros e trilhos.

[006] Com o intuito de solucionar tais problemas desenvolveu-se a presente invenção. O truck ferroviário objeto da presente patente poderá ser substituído pelos trucks tradicionais, sendo adaptável a qualquer vagão e ferrovia do mundo, com as devidas adequações dimensionais às bitolas das ferrovias existentes. Diferentemente de um truck tradicional (3 peças), que possui 02 (dois) longeirões, um em cada lado e 01 (hum) travessa frontal, o atual invento conta com 04 (quatro) longeirões, dois de cada lado e 02 (duas) travessas, aliada a (04) quatro roletes e (04) trilhos de roletes. Em reta, a conicidade das rodas aliada ao sistema de rodas livres, e ao sistema de estabilização, mantém o veículo centralizado na via, e com menor atrito de rodagem. Em curvas, o contato inicial do cone da roda com o trilho (não há contato entre flange da roda e boleto do trilho), possibilita um comportamento radial passivo que executa a curva em perfeita interação com a via, oferecendo menos atrito e mais estabilidade e segurança, resultando em menos acidentes e descarrilamentos. Os capuzes instalados nos trucks, além da mitigação de poluição sonora e ambiental, o que favorece o trânsito dos veículos em zonas urbanas, também poderá gerar energia através de micro geradores eólicos instalados nestes. Esta micro geração de energia poderá ativar sistemas eletroeletrônicos como câmeras, sensores, sistemas eletroeletrônicos e de iluminação. Este invento, devido à sua concepção e configuração, será superior nos seguintes aspectos: eficiência operacional, eficiência energética, custos de manutenção, custos operacionais, emissão de poluentes, ruídos, vibrações, segurança operacional, economia/ eficiência energética, complexidade técnica, custos com combustível/energia, confiabilidade, desempenho dinâmico, redução de falhas.

[007] A invenção poderá ser melhor compreendida através da seguinte descrição detalhada, em consonância com as figuras em anexo, onde:

[008] Na FIGURA 1 verifica-se a aplicabilidade do presente invento, se destinando a veículos ferroviários em geral, na qual se pode visualizar a vista em perspectiva de um vagão de transporte de combustíveis (1) e os capuzes de proteção dos trucks (2), para mitigação de poluição sonora, ambiental e micro geração de energia eólica.

[009] Na FIGURA 2 tem-se uma vista lateral de um vagão de combustíveis, na qual se pode ver na porção inferior o capuz de proteção do truck à esquerda (2), e o truck truck ferroviário radial também objeto desta patente (3), sem o capuz de proteção (2). Nesta imagem, à esquerda na porção inferior, pode se visualizar o perfil lateral do capuz de proteção do truck (2).

[010] Na FIGURA 3 tem-se uma vista superior do veículo ferroviário (1) que está equipado com os trucks ferroviários radiais objeto deste invento.

[011] Na FIGURA 4 tem-se uma vista frontal do vagão de transporte de combustíveis (1) e uma vista frontal do capuz de proteção dos trucks (2), na qual se pode perceber o perfil frontal deste.

[012] Na FIGURA 5 é possível se visualizar uma vista superior do capuz de proteção do truck, composto de material plástico de alta densidade, onde se confere as grades / aberturas (4) para entrada de vento. Estas grades/aberturas (4) têm duas funções específicas. A primeira é relativa à segurança, de tal sorte que com a passagem de parte do vento pelo interior do capuz, entrando pela grade dianteira e saindo pela grade traseira, se evita o efeito aerodinâmico ‘asa’, que impeliria o capuz para cima, gerando esforços no capuz, em sua estrutura, gerando forças de resistência ao movimento e, em casos extremos, até o desprendimento do capuz do truck. Estas grades / aberturas (4) coíbem este tipo de situação. A segunda função é que através da passagem de parte do vento pelas grades / aberturas (4), parte deste é direcionado ao micro gerador eólico (visão em ‘raio x’ tracejado) (5), que se localiza no interior do capuz de proteção do truck, que tem a função, como o próprio nome designa, de gerar energia para alimentar sistemas eletroeletrônicos, câmeras ou iluminação.

[013] Na FIGURA 6 constata-se, em perspectiva, o capuz de proteção do truck (2), sendo possível se conferir a grade / abertura (4) para entrada de parte do vento, as travas de fixação (6), haja vista este capuz ser bipartido no sentido transversal e desmontável para manutenção dos trucks. Também se vê os conjuntos de luzes de led / câmera / sensores / sistema eletroeletrônico (7) instalados na frente, atrás, direita e esquerda do capuz (2). O sistema de micro geração de energia, aliado aos conjuntos de luzes de led / câmera / sensores / sistema eletroeletrônico objetiva se otimizar o trânsito dos veículos, coletar dados, monitorar o trânsito, iluminação (segurança), bem como outras aplicações que se considerar pertinentes.

[014] Na FIGURA 7 é possível se visualizar a vista lateral do capuz de proteção do truck (2), visualiza-se as travas de fixação (6), haja vista este capuz ser bipartido no sentido transversal e desmontável para manutenção dos trucks. Também se vê os conjuntos de led / câmera / sensores (7) instalados na frente, atrás, direita e esquerda do capuz (2).

[015] Na FIGURA 8 observa-se especificamente uma vista superior do micro gerador eólico de energia (5), com destaque para a vista superior de sua carcaça (8) composta de material polimérico de alta densidade e o micro gerador eólico efetivamente (9), dotado de um conjunto de hélices, um micro gerador elétrico e uma bateria elétrica. Este micro gerador eólico (5) objetiva se acionar sistemas de led / câmera / sensores / sistema eletroeletrônico para apoio, suporte, monitoramento e maior segurança no trânsito dos veículos.

[016] Na FIGURA 9 verifica-se a fiação (10) do micro gerador eólico (9), bem como a grade / filtro (11) para entrada do ar no micro gerador eólico (9). Esta grade / filtro (11) objetiva se diminuir a entrada de poeira no micro gerador eólico, para seu melhor funcionamento.

[017] Na FIGURA 10, uma vista em perspectiva do micro gerador eólico, com vista em perspectiva de sua carcaça (8), a fiação (10) que conecta o micro gerador eólico (9) aos sistemas eletroeletrônicos. Conforme abordado anteriormente, o micro gerador eólico (9) é dotado basicamente de uma hélice para captação do vento, aliada a um micro gerador elétrico e bateria elétrica. Também se confere uma vista traseira da hélice (12) do micro gerador eólico, por onde ocorre a saída do ar utilizado para girar a hélice e gerar energia.

[018] Na FIGURA 11 vê-se grade / filtro (11) para entrada do ar no micro gerador eólico, bem como confere uma vista traseira da hélice (12) do micro gerador eólico, por onde ocorre a saída do ar utilizado para girar a hélice e gerar energia.

[019] Na FIGURA 12 uma vista traseira, com destaque para a hélice (12) do micro gerador eólico, por onde ocorre a saída do ar utilizado para girar a hélice e gerar energia.

[020] Na FIGURA 13, uma vista lateral em ‘raio x’ do micro gerador eólico, com destaque para o micro gerador elétrico efetivamente (9), dotado de um conjunto de hélices, um micro gerador elétrico e uma bateria elétrica, a fiação que conduz a eletricidade (10), e uma vista lateral da hélice (12) do micro gerador eólico, por onde ocorre a saída do ar utilizado para girar a hélice e gerar energia.

[021] Na FIGURA 14 tem-se efetivamente o truck radial ferroviário, objeto principal deste invento, onde se verifica os rodeiros, compostos de rodas (13) e eixo (14), o longeirão principal (15), o longeirão secundário (16), a travessa principal (18), ligada aos longeirões principais (15), o pacote de molas (19) e a travessa secundária (20), ligada aos longeirões secundários (16).

[022] Na FIGURA 15, tem-se uma vista lateral em corte dos longeirões, sendo destacado em preto sólido o longeirão secundário (16), e hachurado o longeirão principal (15), com destaque também para os roletes (17). O sistema funciona basicamente com movimento relativo entre os longeirões (cada um fixado a um eixo), e conforme o veículo entra em uma curva, o sistema de roletes (17), trilhos de roletes, permite o deslocamento radial entre os longeirões.

[023] Na FIGURA 16 uma vista lateral mostrando os longeirões, sendo que o longeirão principal (15), destacado em preto sólido, está solidário ao eixo à direita na imagem, e o longeirão secundário (16), está solidário ao eixo à esquerda na imagem. O sistema funciona basicamente com movimento relativo entre os longeirões (cada um fixado a um eixo), e conforme o veículo entra em uma curva, o sistema de roletes (17), trilhos de roletes, permite o deslocamento radial entre os longeirões.

[024] Na FIGURA 17 tem-se uma vista de topo em corte do truck radial, onde se visualiza os roletes (17), sendo que em cada lado um rolete (17) está ancorado no longeirão principal (15) e o outro rolete está ancorado no longeirão secundário (16). Esta configuração de roletes, longeirões, trilhos de roletes, permite que os roletes se movimentem radialmente entre si, conforme mostrado na imagem.

[025] Na FIGURA 18 tem-se uma vista superior do truck radial mostrando cortes transversais que serão mostrados nas próximas imagens.

[026] Na FIGURA 19 no corte A-A, é possível se verificar o longeirão secundário (16) , o terminal de fricção (21), a roda (13) e os rolamentos axiais de roletes com 4 fileiras (22), que possibilitam que as rodas transitem de forma independente (roda livre). Tal característica, aliado ao sistema de truck radial, possibilita menor atrito e maior estabilidade.

[027] Na FIGURA 20 a vista em corte B-B, onde se destaca o travessão principal (18), que é solidário aos longeirões principais, o travessão secundário (20), que é solidário aos longeirões secundários, o pacote de molas (19), o ampara balanço (23), o prato de pião do truck (24) e as rodas (13).

[028] Na FIGURA 21 tem-se a vista em corte C-C, onde se visualiza novamente o prato de pião (24) e a travessa secundária (20), que é solidária aos longeirões secundários.

[029] Na FIGURA 22 o detalhe em ‘raio x’ de uma das extremidades dos longeirões, onde se verifica o rolete (17), o trilho do rolete (26), a extremidade do longeirão (25), e o dispositivo ampara cabragem, parte contida na extremidade do longeirão que contém o rolete (27) e parte contida no longeirão que contém o trilho do rolete (28). As extremidades do longeirão principal e do longeirão secundário são idênticas, conforme mostrado nesta imagem. A diferença está que em uma extremidade o rolete está ancorado no longeirão principal, e o trilho do rolete fixado no longeirão secundário, e vice versa, consoante aos desenhos ilustrados nesta patente. O dispositivo ampara cabragem objetiva não haver movimentos verticais entre os longeirões principal e secundário, e os roletes e trilhos de roletes.

[030] Na FIGURA 23 há uma vista de topo em corte, mostrando a seção B-B, onde se visualiza a roda em corte (13), os rolamentos axiais de roletes com 4 fileiras (22), que possibilitam que as rodas transitem de forma independente (roda livre). Também se confere o eixo dos rodeiros, e o travessão principal em corte (18).

[031] Na FIGURA 24 uma vista de topo em corte, mostrando os roletes (17), os trilhos dos roletes (26), os longeirões principal (15) e secundário (16), uma vista superior do travessão secundário (20), vista superior do prato do pião (24) e do ampara balanço (23).

[032] Na FIGURA 25, tem-se uma vista lateral do truck radial, mostrando a altura dos cortes longitudinais B-B e A-A mostrados nas Figuras imediatamente anteriores, 23 e 24, respectivamente. Também se confere os longeirões principal (15) e secundário (16), o suporte de fixação do capuz de proteção do truck (30), onde serão ancoradas as duas extremidades do capuz. A extremidade da travessa principal (18), o pacote de molas (19), que está solidário à travessa e longeirão principal, e o terminal de fricção.

[033] Na FIGURA 26 tem-se uma vista em perspectiva do truck ferroviário radial, objeto principal do presente invento, sendo que nas imagens na sequência se verificará alguns detalhes importantes.

[034] Na FIGURA 27, no DETALHE B, uma vista em perspectiva do dispositivo de ampara cabragem, sendo o ‘macho’ (27), ligado ao longeirão principal (15), e a ‘fêmea’ (28), ligado ao longeirão secundário (na outra extremidade do truck é o inverso).

[035] Na FIGURA 28 tem-se o DETALHE A, onde se visualiza parte do longeirão secundário (16), no qual está ligado o travessão secundário (20). O dispositivo de pivotamento circular relativo (31) que atravessa o travessão secundário (16), permite que haja um grau de liberdade circular que pivota, porém com os batentes (32) limitando este movimento de pivotamento. Finalmente, uma vista em perspectiva do ampara balanço, que ‘atravessa’ a travessa secundária, para trabalhar juntamente ao ampara balanço do vagão efetivamente.

[036] Na FIGURA 29 tem-se o DETALHE C, no qual é possível se visualizar a extremidade do longeirão secundário (16), e o dispositivo ampara cabragem ‘macho’ (27), ligado ao longeirão secundário, e o dispositivo ampara cabragem ‘fêmea’ (28), ligado ao longeirão principal.

[037] Na FIGURA 30 tem-se efetivamente o sistema de truck radial objeto principal deste invento, tendo sido excluídos os rodeiros, extremidades de fricção e demais componentes que não aparecem na imagem. Em perspectiva, visualiza-se os longeirões principal (15) e secundário (16), os travessões principal (18) e secundário (20), o prato de pião (24), o ampara balanço (23), o dispositivo de pivotamento circular relativo (31), que permite que o travessão secundário (20) realize um movimento circular em relação ao longeirão secundário (16), um grau de liberdade necessário para não haver travamento dinâmico da estrutura. Finalmente se visualiza o perfil de suporte de fixação dos capuzes de proteção do truck (30).

[038] Na FIGURA 31 tem-se uma vista superior do sistema de truck radial, onde se destacam os longeirões principal (16) e secundário (16), bem como o travessão secundário (20).

[039] Na FIGURA 32 uma vista em perspectiva do sistema de truck radial, efetivamente, objeto principal deste invento, onde se conferem os longeirões principal (15), secundário (16), os travessões principal (18) e secundário (20), sendo que os longeirões principais (15) são solidários ao travessão principal (18), e os longeirões secundários (16) são solidários ao travessão secundário (20), e finalmente o prato de pião (24) visto em perspectiva.

[040] Na FIGURA 33 uma vista frontal onde se verifica o longeirão secundário (16), o travessão secundário (20), o travessão principal (18) e o prato de pião (24). O travessão secundário (20) possui aberturas que permitem a passagem do prato de pião (24) e dos ampara balanço.

[041] Na FIGURA 34 uma vista lateral do sistema de truck radial, efetivamente, objeto principal deste invento, onde se verificam os longeirões principal (15) e secundário (16), que apresentam movimento relativo radial entre si, e por fim o pacote de molas (19), a extremidade lateral do travessão principal (18) e o suporte de fixação dos capuzes de proteção do truck (30).

[042] Na FIGURA 35 tem-se desenho esquemático do funcionamento do sistema, mostrando os longeirões principal (15), secundário (16), os travessões principal (18) e secundário (20), sendo que os longeirões principais (15) são solidários ao travessão principal (18), e os longeirões secundários (16) são solidários ao travessão secundário (20), e cada longeirão de cada lado pivota radialmente utilizando os sistemas de roletes (17) e trilhos de roletes (26), sendo que em uma extremidade o rolete (17) está ancorado no longeirão principal (15), e o trilho do rolete (26) fixado no longeirão secundário (16), e vice versa.

[043] E finalmente, na FIGURA 36 tem-se desenho esquemático do funcionamento do sistema realizando uma curva de forma passiva, quando então o truck, ao atacar a curva, a conicidade das rodas impele o sistema radial para a realização natural da curva, sendo que o longeirão principal (15), solidário ao travessão principal (18) e eixo (33), pivota radialmente e através do sistema de roletes (17) e trilhos de roletes (26). Da mesma forma, o longeirão secundário (15), solidário ao travessão secundário (20) e eixo (32), pivota radialmente e através do sistema de roletes (17) e trilhos de roletes (26). Qual seja, os longeirões pivotam mutuamente entre si, promovendo o deslocamento do truck em curva, gerando ângulos radiais entre os eixos, travessões e longeirões principal e secundário.

Claims (3)

1. Truck ferroviário radial passivo por longeirões móveis, roletes e trilhos de roletes e rodeiros com roda livre, caracterizado por possuir as seguintes características:

   • a) dotado de um sistema tipo capuz de proteção do truck, composto de material plástico de alta densidade, dividido transversalmente em duas partes iguais, que possui grades de abertura na frente e atrás, bem como 02 (dois) micro geradores eólicos em seu interior, dito capuz tem o condão de mitigar poluição sonora, ambiental, bem como proteger o truck em si;
   • b) um sistema de micro geração eólica instalado dentro dos capuzes de proteção, composto de 01 (hum) carcaça, 01 (hum) micro gerador elétrico, 01 (hum) conjunto de hélices, 01 (hum) bateria elétrica e fiação, sendo instalados 02 (dois) sistemas destes em cada capuz Este sistema poderá gerar energia elétrica para os vagões;
   • c) um truck ferroviário passivo de 06 (seis) peças, radial, que realiza curvas em ferrovias, que possui 02 (dois) longeirões em cada lado do truck (principal e secundário), 02 (dois) travessões centrais (principal e secundário), 04 (quatro) sistemas de roletes e 04 (quatro) sistemas de trilhos de roletes em cada extremidade de cada longeirão, 04 (quatro) sistemas ampara cabragem nas extremidades dos longeirões, 01 (hum) sistema de estabilização do travessão secundário, pivotando nos longeirões secundários, com batentes de rotação;
   • d) sistema de Roda Livre, dotado de 01 (hum) rolamento axial de roletes com 4 fileiras em cada roda, que possibilita que as rodas rotacionem de forma independente em uma curva.
2. Truck ferroviário radial passivo por longeirões móveis, roletes e trilhos de roletes e rodeiros com roda livre, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ter aplicação em vagões ferroviários convencionais de cargas e de passageiros.
3. Truck ferroviário radial passivo por longeirões móveis, roletes e trilhos de roletes e rodeiros com roda livre, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por, devido à sua concepção e configuração, ser superior nos seguintes aspectos: eficiência operacional, eficiência energética, custos de manutenção, custos operacionais, emissão de poluentes, ruídos, vibrações, segurança operacional, economia/ eficiência energética, complexidade técnica, custos com combustível/energia, confiabilidade, desempenho dinâmico, redução de falhas.

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