EA017023B1 - Test stand for flexible cargo coverings used on railroad open-top cars, railroad open-top car model, flexible covering testing method (variants), and application thereof for testing flexible coverings - Google Patents

Test stand for flexible cargo coverings used on railroad open-top cars, railroad open-top car model, flexible covering testing method (variants), and application thereof for testing flexible coverings Download PDF

Info

Publication number
EA017023B1
EA017023B1 EA201101545A EA201101545A EA017023B1 EA 017023 B1 EA017023 B1 EA 017023B1 EA 201101545 A EA201101545 A EA 201101545A EA 201101545 A EA201101545 A EA 201101545A EA 017023 B1 EA017023 B1 EA 017023B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
shelter
model
flexible
elements
rigging
Prior art date
Application number
EA201101545A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA201101545A1 (en
Inventor
Иван Яковлевич Вишнивецкий
Юрий Степанович Каминский
Владимир Николаевич Мамруков
Павел Владимирович Томм
Евгений Анатольевич Петровский
Анатолий Иванович Сойнов
Original Assignee
Закрытое Акционерное Общество "Независимая Энергетическая Компания"
Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Аэрогидродинамический Институт Имени Проф. Н. Е. Жуковского"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое Акционерное Общество "Независимая Энергетическая Компания", Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Аэрогидродинамический Институт Имени Проф. Н. Е. Жуковского" filed Critical Закрытое Акционерное Общество "Независимая Энергетическая Компания"
Priority to EA201101545A priority Critical patent/EA017023B1/en
Publication of EA201101545A1 publication Critical patent/EA201101545A1/en
Publication of EA017023B1 publication Critical patent/EA017023B1/en

Links

Landscapes

  • Aerodynamic Tests, Hydrodynamic Tests, Wind Tunnels, And Water Tanks (AREA)
  • Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)

Abstract

The present invention relates to the installations, equipment and testing methods of flexible cargo coverings used on full-size railroad open-top cars. The offered test stand for flexible cargo coverings used on full-size railroad open-top cars consists of a continuous-flow wind tunnel (WT); mountings constructed in a way that allows to adjust the angles of yaw and attack; full-size railroad open-top car model set up on the abovementioned mountings; full-size flexible covering with fixed markers to keep records of its movements; rigging anchors, installed inside the abovementioned models, allowing to fixate the covering on different levels; rigging elements for fastening and fixation of the abovementioned covering; eyelets, attached to the abovementioned covering and located at intervals along the whole perimeter of the fore-mentioned covering to provide its fixation to the walls of the model with the help of the abovementioned rigging elements; strain gage sensors, installed to obtain straining force measurements of the abovementioned rigging elements; video cameras used for photo shooting and video recording of the fore-mentioned covering. Using the full-size model of rail-road open-top car and full-size flexible covering helps to obtain reliable data about the durability and performance characteristics of differently designed coverings, as well as to optimize their materials consumption.

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Изобретение относится к установкам, оборудованию и способам для испытания гибких укрытий железнодорожных полувагонов.The invention relates to installations, equipment and methods for testing flexible shelters of railway gondola cars.

Предшествующий уровень техникиState of the art

Для предотвращения порчи, уноса и/или возгорания сыпучих грузов при их перевозке в железнодорожных полувагонах используют гибкие укрытия.Flexible shelters are used to prevent spoilage, entrainment and / or fire of bulk cargo during their transportation in railway gondola cars.

Согласно ГОСТ 127.1-93 для исключения возгорания комовой и гранулированной серы при ее транспортировке насыпью в открытых железнодорожных полувагонах от внешних источников зажигания необходимо обеспечить укрытие всей поверхности груза полотном из трудногорючего материала с надежным закреплением его на внутренних стенках полувагона и перекрестной обвязкой прочной неметаллической лентой (шнуром, веревкой) по поверхности укрытия с целью исключения парусности; при этом не допускается наличие на поверхности груза незакрытых участков и разрывов полотна.According to GOST 127.1-93, in order to prevent ignition of lump and granular sulfur when transported in bulk in open railway gondola cars from external ignition sources, it is necessary to cover the entire surface of the cargo with a sheet of slow-burning material with reliable fastening on the inner walls of the gondola and cross-strapping it with a strong non-metallic tape (cord) , rope) on the surface of the shelter in order to exclude windage; in this case, uncovered sections and web breaks are not allowed on the surface of the cargo.

Практика показывает, что в процессе эксплуатации целостность наиболее распространенных укрытий из стеклоткани часто нарушается, а поверхность серы частично оголяется. Полувагоны с оголенной серой снимают с маршрута и заново укрывают. Несмотря на принимаемые меры, полувагоны с серой периодически загораются, что приводит к перерывам в движении составов и создает угрозу безопасности здоровья граждан.Practice shows that during operation the integrity of the most common shelters made of fiberglass is often violated, and the surface of the sulfur is partially exposed. Gondola cars with bare sulfur removed from the route and re-cover. Despite the measures taken, gondola cars with sulfur periodically light up, which leads to interruptions in the movement of trains and poses a threat to the health of citizens.

Для противопожарной защиты обычно применяют укрытия, сшитые из нескольких полотнищ стеклоткани. Укрытие крепят к стенкам полувагона за люверсы - металлические кольца, заделанные по краям укрытия. Свойства применяемых стеклотканей приводятся в табл. 1.For fire protection, shelters are usually used, sewn from several panels of fiberglass. Shelter is attached to the walls of the gondola for grommets - metal rings embedded on the edges of the shelter. The properties of the fiberglass used are given in table. one.

Таблица 1Table 1

Свойства стеклотканейFiberglass Properties

Наименование показателя Name of indicator Значение показателя Indicator value Масса стеклоткани, г/м2 The mass of fiberglass, g / m 2 160-280 160-280 Толщина стеклоткани, мм Fiberglass thickness, mm 0,14-0,25 0.14-0.25 Плотность (загущенность/дюйм), Рсз/шсЬ по основе по утку Density (thickening / inch), pcb / bcb based by duck 43+3 (30-38) + 3 43 + 3 (30-38) + 3 Напряжение разрыва, Н/50 мм по основе по утку Burst stress, N / 50 mm based by duck 800-3000 800-2000 800-3000 800-2000

Результаты испытания укрытий из стеклоткани в соответствии с ГОСТ 6943.16-94, ГОСТ 29104.491 и ГОСТ 6943.10-79, крепящих лент, шнуровочных лент и люверсов приведены в табл. 2 и 3.The test results of fiberglass shelters in accordance with GOST 6943.16-94, GOST 29104.491 and GOST 6943.10-79, fastening tapes, lacing tapes and eyelets are given in table. 2 and 3.

Таблица 2table 2

Результаты испытаний стеклотканей укрытий от различных производителейTest results of fiberglass shelters from various manufacturers

Установлено, что поверхностная плотность стеклоткани изменялась в пределах от 189 до 272 г/м2, разрывная нагрузка по основе от 677,6 до 2991,1 Н, разрывная нагрузка по утку от 1324,4 до 1882,3 Н,It was found that the surface density of fiberglass ranged from 189 to 272 g / m 2 , the breaking load on the base from 677.6 to 2991.1 N, the breaking load on the weft from 1324.4 to 1882.3 N,

- 1 017023 изгибоустойчивость утка и основы была небольшой - от 18 до 69 циклов.- 1 017023 the flexural stability of the weft and warp was small - from 18 to 69 cycles.

В табл. 3 приведены результаты испытаний люверсов укрытий, а также крепящих и шнуровочных лент. Для металлических люверсов укрытий в таблице указан наружный и внутренний диаметр кольца люверса. В качестве крепящей и шнуровочной ленты применяют, как правило, одну и ту же ленту.In the table. 3 shows the test results of the grommets of the shelters, as well as fastening and lacing tapes. For metal eyelets of shelters, the table shows the outer and inner diameter of the eyelet ring. As a fastening and lacing tape, as a rule, the same tape is used.

Таблица 3Table 3

Результаты испытаний люверсов укрытий, а также Наименование образца крепящих и шнуровочных лентTest results of the grommets of shelters, as well as the name of the sample of fastening and lacing tapes

Фактические значенияActual Values

Наименование качественнойName of quality

- 2 017023- 2 017023

Выбор подходящих укрытий для перевозки грузов в железнодорожных полувагонах на практике осложняется отсутствием корреляции между и прочностными характеристиками элементов укрытий и их повреждаемостью на маршруте. Зачастую укрытия из менее прочной стеклоткани сохраняли целостность в тех же условиях, при которых укрытия из более прочной стеклоткани значительно повреждались.The selection of suitable shelters for the transportation of goods in railway gondola cars in practice is complicated by the lack of correlation between and strength characteristics of the shelter elements and their damage on the route. Often, shelters from less durable fiberglass retained integrity under the same conditions under which shelters from more durable fiberglass were significantly damaged.

На целостность укрытия влияет множество факторов, в частности способ крепления люверсов к укрытию, а также прочность такелажных элементов, т.е. крепящих лент и лент для перекрестной диагональной шнуровки (для прижима укрытия к поверхности серы). Прямой корреляции между прочностными характеристиками такелажных элементов и целостностью укрытия при перевозках грузов также не наблюдалось.The integrity of the shelter is influenced by many factors, in particular the method of attaching the eyelets to the shelter, as well as the strength of the lifting elements, i.e. fastening tapes and tapes for cross diagonal lacing (for clamping the shelter to the surface of sulfur). A direct correlation between the strength characteristics of the rigging elements and the integrity of the shelter during transportation of goods was also not observed.

Прочность крепления люверсов к стеклоткани испытывали на разрывной машине Тиратест 2200. Размер полоски укрытия с люверсом составлял 150x150 мм, через отверстие люверса пропускали проволочную петлю. Разрыв происходил при натяжении испытываемого образца между проволочной петлей и зажатой в губки разрывной машины стеклоткани. Прямой корреляции между прочностью отрыва люверсов от стеклоткани и целостностью укрытия при перевозках серы также не наблюдали. В то же время при перевозках серы наблюдали выпадение неповрежденных люверсов из гнезда укрытия.The fastening strength of the eyelets to fiberglass was tested on a Tiratest 2200 tensile testing machine. The size of the shelter strip with the eyelet was 150x150 mm, a wire loop was passed through the eyelet hole. The gap occurred when the test sample was tensioned between the wire loop and the glass cloth clamped in the lips of the tensile testing machine. A direct correlation between the tear-off strength of the eyelets from fiberglass and the integrity of the shelter during transportation of sulfur was also not observed. At the same time, during the transportation of sulfur, the intact grommets fell out of the shelter nest.

Как было установлено, большое влияние на целостность укрытия оказывает выбор расстояния (Н) между уровнем крепления укрытия к стенкам полувагона и поверхностью серы, то есть парусность укрытия. С увеличением этого расстояния (Н) увеличивалась площадь оголения груза вследствие различных повреждений укрытия: разрыва стеклоткани по утку или основе, перетирания стеклоткани шнуровочной лентой; разрыва швов, соединяющих полотна стеклоткани, отрыва крепящих лент от стенок полувагона, разрыва шнуровочных лент. При этом замечено, что во время сильных ветров (весной и осенью) укрытия повреждаются сильнее.It was found that a great influence on the integrity of the shelter has a choice of distance (N) between the level of fastening of the shelter to the walls of the gondola and the surface of sulfur, that is, the windage of the shelter. With the increase of this distance (N), the area of cargo exposure increased due to various damage to the shelter: rupture of fiberglass along the weft or warp, grinding of fiberglass with lacing tape; tearing seams connecting fiberglass cloths, tearing fastening tapes from the walls of a gondola car, tearing lacing tapes. It was noted that during strong winds (in spring and autumn) shelters are damaged more.

Эти обстоятельства свидетельствуют о необходимости испытания укрытий на ветростойкость. Согласно паспортным данным на полувагоны допустимая скорость движения полувагонов составляет 120 км/ч, что соответствует потоку воздуха со скоростью 33 м/с. При этом скорость ветра может достигать 15 м/с и более, а во время шторма 25 м/с. Направление ветра по отношению к направлению движению поезда может быть попутным, боковым или встречным. Как показывает практика и результаты испытаний, наибольшее количество повреждений вызвано встречным и боковым ветром.These circumstances indicate the need for shelter testing for wind resistance. According to passport data for open wagons, the allowable speed of open wagons is 120 km / h, which corresponds to an air flow at a speed of 33 m / s. In this case, wind speed can reach 15 m / s or more, and during a storm 25 m / s. The direction of the wind with respect to the direction of movement of the train can be fair, lateral or oncoming. As practice and test results show, the greatest amount of damage is caused by headwinds and crosswinds.

Как показано на фиг. 1 поверхность укрытия наиболее сильно повреждаются возле торцевых стенок полувагона (направление движения железнодорожных составов меняется, поэтому существенных различий между торцами полувагона не наблюдается).As shown in FIG. 1, the surface of the shelter is most severely damaged near the end walls of the gondola (the direction of movement of the trains changes, therefore, there are no significant differences between the ends of the gondola).

Таким образом, на целостность укрытия влияет множество факторов, совокупное действие которых не может быть удовлетворительным образом спрогнозировано на основе имеющихся представлений о прочности отдельных элементов укрытий. Именно эти обстоятельства и обуславливают актуальность создания модели и стенда для испытания укрытий в условиях, максимально приближенных к условиям эксплуатации.Thus, the integrity of the shelter is affected by many factors, the combined effect of which cannot be satisfactorily predicted on the basis of existing ideas about the strength of individual elements of shelters. It is these circumstances that determine the relevance of creating a model and a stand for testing shelters in conditions as close as possible to operating conditions.

Адекватная модель и стенд для испытания укрытий должны быть пригодными для обоснования выAn adequate shelter model and test bench should be suitable to justify you

- 3 017023 бора свойств укрытий, обеспечивающих удовлетворительную стойкость к воздействию различных вредных факторов. К числу свойств и факторов можно отнести прочность по утку и основе, изгибоустойчивость нитей стеклоткани по утку и основе, прочность швов, соединяющих полотна стеклоткани, прочность крепления люверсов к укрытию, количество люверсов на укрытии, количество крючьев на стенках полувагона для крепления укрытия, расстояние между уровнем крепления укрытия к стенкам полувагона и поверхностью сыпучего груза, то есть парусность укрытия, скорость движения полувагона на маршруте вплоть до максимальной, скорость и направление встречного ветра, скорость бокового ветра, прочность лент, крепящих укрытие к стенкам полувагона, прочность шнуровочных лент, число крепящих и шнуровочных лент, способ обвязки.- 3 017023 boron properties of shelters that provide satisfactory resistance to various harmful factors. Among the properties and factors include weft and warp strength, flexural resistance of fiberglass yarns to weft and warp, the strength of the seams connecting the fiberglass webs, the strength of the eyelets fastening to the shelter, the number of eyelets on the shelter, the number of hooks on the walls of the gondola for fixing the shelter, the distance between the level of fastening of the shelter to the walls of the gondola and the surface of the bulk cargo, that is, the windage of the shelter, the speed of the gondola on the route up to the maximum, the speed and direction of the headwind, sk growth of lateral wind strength tapes that secure the cover to the wall of the gondola, strength lacing strips, and securing the number of lacing strips, the method of binding.

В качестве модели апробировали уменьшенную модель железнодорожного полувагона в масштабе 1:10 (длина модели 1,235 м, ширина 0,3 м) посредством ее продувки в аэродинамической трубе. Однако результаты испытания укрытий из стеклоткани размером 1,235x0,3 м с уменьшенными в масштабе 1:10 люверсами (диаметр 3 мм) оказались малоценными. В связи с этим было решено отказаться от применения уменьшенных моделей.As a model, a reduced model of a railway gondola car was tested on a scale of 1:10 (model length 1.235 m, width 0.3 m) by blowing it in a wind tunnel. However, the results of testing shelters made of fiberglass with a size of 1.235x0.3 m with reduced to a scale of 1:10 grommets (diameter 3 mm) were of little value. In this regard, it was decided to abandon the use of reduced models.

При аэродинамическом моделировании, как правило, рассматриваются физически подобные явления; изменению подвергаются размеры моделей и их деталей, скорость движения среды. Явления будут динамически подобны, если в сходных точках сравниваемых потоков, обтекающих натурный объект (вагон) и его модель (макет полувагона), будут соблюдаться условия соответствия всех элементов, создающих динамическую картину, то есть если будет соблюдено подобие многоугольников сил, действующих на соответствующие элементы обтекающих потоков (Мартынов А. К. Прикладная аэродинамика. - М.: Машиностроение, 1972; Бедржицкий Е.Л., Дубов Б.С., Радциг А.Н. Теория и практика аэродинамического эксперимента. - М.: Изд-во МАИ, 1990).In aerodynamic modeling, physically similar phenomena are usually considered; The dimensions of models and their details, the speed of the medium are subject to change. The phenomena will be dynamically similar if, at similar points of the compared flows flowing around the full-scale object (car) and its model (gondola car model), the conditions for the correspondence of all elements creating a dynamic picture will be met, that is, if the similarity of polygons of forces acting on the corresponding elements is observed flowing around (Martynov A.K. Applied aerodynamics. - M.: Mashinostroenie, 1972; Bedrzhitsky E.L., Dubov B.S., Radtsig A.N. Theory and practice of aerodynamic experiment. - Moscow: Publishing House of Moscow Aviation Institute , 1990).

Подобие является полным, если подобны многоугольники действующих сил, скоростей, ускорений, и все однородные физические величины, определяющие обтекание, находятся в определенном постоянном отношении в произвольных сходных точках пространства. Если это условие не выполняется, то есть не все физические величины, характеризующие обтекание модели (макета) и натурного полувагона, находятся в определенном постоянном отношении, то подобие является неполным.The similarity is complete if the polygons of the acting forces, velocities, and accelerations are similar, and all the homogeneous physical quantities that determine the flow around are in a certain constant relation at arbitrary similar points in space. If this condition is not fulfilled, that is, not all physical quantities characterizing the flow around the model (layout) and full-size gondola car are in a certain constant relation, then the similarity is incomplete.

Однако испытание укрытий не может быть осуществлено даже в условиях частичного подобия. При изучении неустановившихся или периодических движений воздуха или обтекаемых тел (нестационарные движения поверхности укрытия в зоне вихрей, образующихся внутри полувагона, колебание упругих крепящих и шнуровочных лент) к критериям подобия относится число Струхаля. Дополнительные условия моделирования в этом случае включают динамические и упругие свойства конструкции укрытия, крепящих и шнуровочных лент укрытия (Мартынов А.К. там же, Бедржицкий Е.Л. там же).However, shelter testing cannot be carried out even in conditions of partial similarity. When studying unsteady or periodic movements of air or streamlined bodies (unsteady movements of the shelter surface in the area of vortices formed inside the gondola, oscillation of elastic fastening and lacing tapes), the Strouhal number refers to similarity criteria. Additional modeling conditions in this case include the dynamic and elastic properties of the shelter structure, the fastening and lacing tapes of the shelter (Martynov A.K. in the same place, Bedrzhitsky E.L. in the same place).

При аэродинамическом моделировании укрытия особенно важным становится соблюдение условий моделирования по толщине стеклоткани, структуре поверхности стеклоткани и ее воздухопроницаемости, диаметре стеклонитей основы и утка, изгибоустойчивости нитей стеклоткани, динамическим и упругим свойства укрытия, по размерам и прочности крепящих и шнуровочных лент. Для аэродинамического моделирования укрытия при масштабе 1:10 необходимо уменьшить толщину стеклоткани от 0,140,25 до 0,014-0,025 мм, уменьшить массу стеклоткани от 160-250 до 16-25 г/м2. Эти условия невыполнимы. Поскольку в данном случае не удаётся смоделировать натурные условия, экстраполяция результатов испытаний на натурные условия весьма затруднительна. К тому же, нарушаются и другие критерии подобия - критерий Коши (отношение упругих и аэродинамических сил) и критерий Ньютона (отношение инерционных и упругих сил).In the aerodynamic modeling of a shelter, it is especially important to comply with the modeling conditions for the thickness of the fiberglass, the structure of the surface of the fiberglass and its breathability, the diameter of the warp and weft, the flexural stability of the fiberglass, the dynamic and elastic properties of the shelter, the size and strength of the fastening and lacing tapes. For aerodynamic modeling of the shelter at a scale of 1:10, it is necessary to reduce the thickness of the fiberglass from 0.140.25 to 0.014-0.025 mm, to reduce the weight of the fiberglass from 160-250 to 16-25 g / m 2 . These conditions are not feasible. Since in this case it is not possible to simulate natural conditions, extrapolation of the results of tests on natural conditions is very difficult. In addition, other similarity criteria are violated - the Cauchy criterion (the ratio of elastic and aerodynamic forces) and Newton's criterion (the ratio of inertial and elastic forces).

В связи с этим моделирование поведения укрытия в аэродинамической трубе проводили на полноразмерной модели полувагона в масштабе 1:1 с использованием полноразмерных укрытий из стеклоткани.In this regard, the behavior of the shelter in the wind tunnel was simulated on a full-size model of a gondola car at a scale of 1: 1 using full-size shelters made of fiberglass.

В работах (Железные дороги мира, № 7, 2000, Высокоскоростное движение и экология; БсйиИеУетшпд В. с1 а1. Е18епЬайп1есйш8сйе Кипбвсйаи, 1998, № 8/9, 8. 541-545) изучали аэродинамическую и аэроакустическую эффективность тележечных обтекателей с целью оптимизации европейского высокоскоростного подвижного состава. Исследования проводили в три этапа: испытания опытных образцов, эксперименты в аэродинамической трубе и математическое моделирование. Данные, полученные на первом этапе, использовали для подтверждения результатов последующих экспериментов и моделирования. Опытные образцы испытывали на высокоскоростном электропоезде серии ЕТК500 государственных железных дорог Италии (Е8). В работе отмечается, что большое влияние на результаты измерений оказывают сила и направление ветра. В наибольшей степени аэродинамическое сопротивление поезда возрастает при боковом ветре. Расходы на исследования в аэродинамической трубе в значительной степени зависят от масштаба используемых моделей. Хотя маломасштабные модели экономичнее, однако, достоверность результатов, полученных при испытании на крупных моделях, выше. Исследование электровоза серии 101 показало, что следует использовать крупные модели. В связи с этим эксперименты в аэродинамической трубе проводили на моделях, выполненных в масштабах 1:15 и 1:7. Для обеспечения сопоставимости с результатами испытаний, проводившихся на модели масштаба 1:1, при небольшой скорости бокового ветра, большую часть измерений в аэродинамической трубе выполняют при угле боковогоIn the works (World Railways, No. 7, 2000, High-Speed Traffic and the Environment; BsiiIeUetshpd V. s1 a1. E18epBaip1essys8sie Kipbvsiai, 1998, No. 8/9, 8. 541-545) studied the aerodynamic and aero-acoustic efficiency of European fairings with the aim of optimization high speed rolling stock. The studies were carried out in three stages: testing of prototypes, experiments in a wind tunnel and mathematical modeling. The data obtained in the first stage were used to confirm the results of subsequent experiments and modeling. Prototypes were tested on a high-speed electric train ETK500 series of Italian state railways (E8). The paper notes that the strength and direction of the wind greatly influence the measurement results. To the greatest extent, the aerodynamic drag of a train increases with a crosswind. Wind tunnel research costs are largely dependent on the scale of the models used. Although small-scale models are more economical, however, the reliability of the results obtained by testing on large models is higher. A study of the 101 series electric locomotive showed that large models should be used. In this regard, experiments in the wind tunnel were carried out on models made on a scale of 1:15 and 1: 7. To ensure comparability with the results of tests carried out on a model of a 1: 1 scale at a low crosswind speed, most of the measurements in the wind tunnel are performed at a side angle

- 4 017023 сдвига β=0°. В реальных условиях безветренная погода встречается очень редко, поэтому для оценки возможной экономии эксплуатационных расходов за счет уменьшения сопротивления движению исследования проводили также при угле β=20°. Исследования укрытий на полноразмерных моделях полувагонов не проводили.- 4 017023 shear β = 0 °. In real conditions, calm weather is very rare, therefore, to assess the possible savings in operating costs by reducing resistance to movement, studies were also carried out at an angle β = 20 °. Shelter studies on full-size gondola cars were not carried out.

В публикации \Уа1кш8 8. с1 а1. 1оитпа1 οί \Ушб Епщпееппд апб 1пби81па1 Аетобупаш1С5, 1992, νοί. 40, 1к5ие 2, 1ипе, р. 147-178 описаны испытания моделей хопперов и полувагонов в масштабе 1:10 в замкнутой аэродинамической трубе. Во время испытаний меняли количество моделей-вагонов в поезде, а также проводили испытания с моделью-локомотивом и без. Измеренный коэффициент сопротивления на модельном составе может быть использован применительно к полноразмерному поезду. Было установлено, что использование обтекателей на полувагонах, устранение открытых воздушных разрывов между полувагонами, применение современных методов погрузки и разгрузки полувагонов сокращает усредненные коэффициенты сопротивления на 27% для порожнего полувагона. Исследования укрытий на полноразмерных моделях полувагонов не проводили.In the publication \ ya1ksh8 8.c1 a1. 1oitpa1 οί \ Ushb Epchepeppd apb 1pbi81pa1 Aetobupash1C5, 1992, νοί. 40, 1k5ie 2, 1pe, p. 147-178, tests of models of hoppers and gondola cars on a scale of 1:10 in a closed wind tunnel are described. During the tests, the number of car models in the train was changed, and tests were carried out with and without a locomotive model. The measured drag coefficient on the model train can be used in relation to a full-size train. It was found that the use of fairings on open wagons, the elimination of open air gaps between open wagons, and the use of modern loading and unloading methods for open wagons reduce the average drag coefficients by 27% for empty open wagons. Shelter studies on full-size gondola cars were not carried out.

Из описания патента РФ на изобретение № 2075740 известен способ определения аэродинамических характеристик транспортного средства на модели транспортного средства, в котором используют полноразмерную модель передней части транспортного средства.From the description of the patent of the Russian Federation for invention No. 2075740, a method is known for determining the aerodynamic characteristics of a vehicle using a vehicle model using a full-size model of the front of the vehicle.

Из описания патента РФ на изобретение 2097729 известен способ определения аэродинамических характеристик модели и транспортного средства и аэродинамическая установка для его осуществления.From the description of the RF patent for the invention 2097729, a method for determining the aerodynamic characteristics of a model and a vehicle and an aerodynamic installation for its implementation are known.

Известные способы по патентам 2075740 и 2097729 не пригодны для исследования воздействия воздушного потока на гибкие укрытия.Known methods according to patents 2075740 and 2097729 are not suitable for studying the impact of air flow on flexible shelters.

Из описания к патенту США № 7107831 известна аэродинамическая труба прямого действия с закрытой рабочей частью (см. фиг. 2, где показаны тягач грузовика 118, трейлер или модель трейлера 120, экспериментальная закрытая секция 122 АДТ, воздушный выход 124 АДТ, вентиляционное отверстие 126 аэродинамической трубы, вход воздуха 128 в аэродинамическую трубу, выход воздуха 130 из аэродинамической трубы, место размещения двигателя с вентилятором 132, вентилятор 134) для измерения аэродинамических характеристик транспортного средства. В качестве транспортных средств могут использоваться автомобили, грузовики, тракторы, поезда, самолеты и другие транспортные средства. Известная аэродинамическая труба включает испытательную секцию с транспортным средством. Воздух, движущийся через вход аэродинамической трубы 128 и испытательную секцию 122, может быть собран множеством отдельных каналов (12 штук), каждый отдельный канал имеет вентилятор 134 для перемещения воздуха через испытательную секцию и воздуховоды. Транспортное средство может быть установлено в аэродинамической трубе под различными углами. Например, транспортное средство (118, 120) может быть установлено так, что передняя часть транспортного средства может быть поднята относительно задней части транспортного средства под различными углами. Во время испытаний измеряют силу воздействия воздушного потока на транспортное средство. Для выявления особенностей сопротивления воздуха могут быть использованы полноразмерные модели транспортного средства. Недостаток известной установки состоит в том, что она предназначена только для измерения силы воздействия движущегося воздуха на само транспортное средство и не годится для испытания укрытий.From the description of US patent No. 7107831, a direct-acting wind tunnel with a closed working part is known (see Fig. 2, where a truck tractor 118, a trailer or trailer model 120 are shown, an experimental closed section 122 ADT, an air outlet 124 ADT, an air vent 126 of an aerodynamic pipes, air inlet 128 into the wind tunnel, air outlet 130 from the wind tunnel, engine location with fan 132, fan 134) for measuring the aerodynamic characteristics of the vehicle. As vehicles can be used cars, trucks, tractors, trains, planes and other vehicles. Known wind tunnel includes a test section with a vehicle. Air moving through the inlet of the wind tunnel 128 and the test section 122 can be collected by many separate channels (12 pieces), each individual channel has a fan 134 for moving air through the test section and air ducts. The vehicle can be installed in a wind tunnel at various angles. For example, a vehicle (118, 120) can be mounted so that the front of the vehicle can be raised relative to the rear of the vehicle at different angles. During the tests, the force of the air flow on the vehicle is measured. To identify the features of air resistance, full-size vehicle models can be used. A disadvantage of the known installation is that it is intended only for measuring the impact of moving air on the vehicle itself and is not suitable for testing shelters.

Из описания к патенту РФ на изобретение № 2035030 известен способ определения аэродинамических характеристик транспортного средства, в котором на установленную в аэродинамической трубе модель транспортного средства воздействуют набегающим потоком воздуха, измеряют и регистрируют давление в дренажных отверстиях модели и определяют аэродинамические характеристики транспортного средства по известным зависимостям. При этом на модель предварительно наносят бароиндикаторное покрытие (БП), регистрируют изменение спектра цветности БП в процессе воздействия на модель набегающим потоком. По изменению спектра цветности определяют зависимости изменения давления и узловые точки (точки перегиба, экстремумы и т.п.), затем при том же режиме воздействия набегающим потоком измеряют давление в дренажных отверстиях, соответствующих узловым точкам, и с учетом этих изменений коррелируют выявленные с помощью БП зависимости изменения давления на поверхности модели. Недостаток данного способа состоит в том, что, он не пригоден для испытания гибких укрытий для железнодорожных полувагонов, так как последнее меняет свою форму в зависимости от скорости потока воздуха и подвержено колебаниям с определенной амплитудой и частотой.From the description of the RF patent for invention No. 2035030, a method for determining the aerodynamic characteristics of a vehicle is known, in which the vehicle model installed in the wind tunnel is driven by an incoming air flow, the pressure in the drainage holes of the model is measured and recorded, and the aerodynamic characteristics of the vehicle are determined by known dependencies. At the same time, a bar-indicator coating (PS) is preliminarily applied to the model, a change in the color spectrum of the PS is recorded in the process of impact on the model by an incident flow. According to the change in the color spectrum, the dependences of the pressure change and nodal points (inflection points, extrema, etc.) are determined, then, under the same mode of impact, the pressure in the drainage holes corresponding to the nodal points is measured with the free flow, and taking into account these changes correlate BP of pressure change on the surface of the model. The disadvantage of this method is that it is not suitable for testing flexible shelters for railway gondola cars, since the latter changes its shape depending on the air flow rate and is subject to vibrations with a certain amplitude and frequency.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Главная цель настоящего изобретения состоит в повышении достоверности результатов испытаний гибких укрытий железнодорожных полувагонов на стойкость к эксплуатационным нагрузкам, в повышении достоверности измерения нагрузок, приводящих к разрушению элементов гибких укрытий. Получение достоверных сведений о нагрузках, действующих на гибкое укрытие в условиях, имитирующих условия железнодорожных перевозок, создает необходимые предпосылки для целенаправленной разработки укрытий, удовлетворяющих требованиям по эксплуатационным нагрузкам, надежности и материалоемкости, а также позволяет сократить количество испытаний, необходимых для выбора подходящих по прочности такелажных элементов, люверсов, элементов диагональной шнуровки, материала укрытия, шага между люверсами, шага между такелажными анкерами, типа швов, способа увязки и других констThe main objective of the present invention is to increase the reliability of the test results of flexible shelters of railway gondola cars for resistance to operational loads, to increase the reliability of measuring loads leading to the destruction of the elements of flexible shelters. Obtaining reliable information about the loads acting on a flexible shelter in conditions that mimic the conditions of railway transportation creates the necessary prerequisites for the targeted development of shelters that meet the requirements for operational loads, reliability and material consumption, and also reduces the number of tests necessary to select suitable rigging elements, eyelets, elements of diagonal lacing, shelter material, step between eyelets, step between rigging anchors, type and seams, method of linking and other const

- 5 017023 руктивных параметров, которые ранее подбирались либо методом проб и ошибок, либо с учетом необоснованно завышенных запасов прочности.- 5 017023 manual parameters that were previously selected either by trial and error, or taking into account unreasonably high safety margins.

Технический результат состоит в достижении вышеупомянутых целей, а также в снижении материалоемкости гибких укрытий железнодорожных полувагонов при сохранении безопасности перевозок в условиях сильного встречного и бокового ветра.The technical result consists in achieving the above goals, as well as in reducing the material consumption of flexible shelters of railway gondola cars while maintaining the safety of transportation in conditions of strong head and cross winds.

Вышеуказанный технический результат проявляется при использовании стенда для испытания гибких укрытий железнодорожных полувагонов, содержащего аэродинамическую трубу непрерывного действия;The above technical result is manifested when using a test bench for testing flexible shelters of railway gondola cars containing a continuous wind tunnel;

стойки, выполненные с возможностью регулирования угла тангажа и рыскания;racks made with the possibility of adjusting the pitch and yaw angle;

полноразмерную модель железнодорожного полувагона, установленную на упомянутых стойках; полноразмерное гибкое укрытие с закрепленными на нем маркерами для регистрации его перемещений;a full-size model of a railway gondola car installed on the said racks; full-sized flexible shelter with markers fixed on it for recording its movements;

такелажные анкеры, установленные на стенках упомянутой модели изнутри, выполненные с возможностью крепления упомянутого укрытия на различной высоте;rigging anchors mounted on the walls of the said model from the inside, made with the possibility of attaching the said shelter at various heights;

такелажные элементы для крепления и фиксации упомянутого укрытия;rigging elements for fastening and fixing said shelter;

люверсы, соединенные с упомянутым укрытием и расположенные на расстоянии друг от друга по всему периметру упомянутого укрытия для его крепления упомянутыми такелажными элементами к стенкам упомянутой модели;eyelets connected to the said shelter and located at a distance from each other around the entire perimeter of the said shelter for its fastening by said rigging elements to the walls of the said model;

тензодатчики, установленные с возможностью измерения сил натяжения упомянутых такелажных элементов;strain gauges installed with the ability to measure the tensile forces of said rigging elements;

камеры, установленные с возможностью фото- и/или видеосъемки упомянутого укрытия.cameras installed with the possibility of photo and / or video shooting of the said shelter.

В настоящем тексте под полноразмерной моделью железнодорожного полувагона и под полноразмерным укрытием понимается модель и укрытие, выполненные в масштабе (0,8-1,2):1 по отношению к железнодорожному полувагону и укрытию в натуральную величину.In this text, a full-size model of a railway gondola car and a full-size shelter refers to a model and shelter made in the scale of (0.8-1.2): 1 with respect to the railway gondola and full-size shelter.

Упомянутое укрытие может быть выполнено цельнотканым, сшитым из отдельных полотнищ, цельнолистовым либо состоящим из отдельных листов, неразъемно соединенных между собой.Mentioned shelter can be made whole-fabric, sewn from separate panels, whole-sheet or consisting of separate sheets, inextricably interconnected.

Упомянутое укрытие может быть выполнено из трудногорючего, негорючего или огнестойкого тканого материала, из стеклоткани, стекловолокна, асбестоволокна или базальтового волокна или из композитных материалов, армированных стеклотканью, стекловолокном, асбестоволокном или базальтовым волокном.Said shelter may be made of a non-combustible, non-combustible or fire-resistant woven material, fiberglass, fiberglass, asbestos fiber or basalt fiber or composite materials reinforced with fiberglass, fiberglass, asbestos fiber or basalt fiber.

Упомянутое укрытие выполнено из полиэтилена, полипропилена или поливинилхлорида.The said shelter is made of polyethylene, polypropylene or polyvinyl chloride.

В качестве упомянутых такелажных элементов могут быть использованы ленты, шнуры, тросы, канаты, чалки, цепи, ремни, текстильные, канатные и/или цепные стропы.As the mentioned lifting elements can be used tapes, cords, cables, ropes, chalks, chains, belts, textile, rope and / or chain slings.

Упомянутые такелажные элементы могут быть соединены между собой посредством такелажной арматуры, талрепов, коушей, крюков, канатных зажимов и/или такелажных скоб.Said rigging elements may be interconnected by means of rigging, turnbuckles, thimbles, hooks, rope clamps and / or rigging brackets.

В частной форме выполнения упомянутое укрытие дополнительно прижимают к укрываемой поверхности посредством такелажных элементов, гибких лент или тросов, которые протягивают по диагонали и фиксируют на противолежащих бортах упомянутого полувагона.In a private form of execution, the said shelter is additionally pressed against the covered surface by means of rigging elements, flexible tapes or cables, which are pulled diagonally and fixed on opposite sides of the said gondola.

В еще одной частной форме выполнения упомянутое укрытие прижимают, по существу, впритык к укрываемой поверхности.In yet another particular embodiment, said cover is pressed substantially against the surface to be covered.

Упомянутые стойки могут быть связаны с аэродинамическими весами, выполненными с возможностью измерения аэродинамических сил, действующих на упомянутую модель.Mentioned racks can be associated with aerodynamic scales made with the possibility of measuring the aerodynamic forces acting on the said model.

Упомянутые стойки могут быть выполнены с возможностью регулирования угла крена упомянутой модели.Mentioned racks can be made with the possibility of adjusting the angle of heel of the said model.

Упомянутые стенки могут быть дополнительно снабжены реперными точками и/или шкалами для вычисления относительного перемещения элементов модели и укрытия, упомянутых выше.Said walls may be further provided with reference points and / or scales for calculating the relative displacement of the model elements and the shelter mentioned above.

В частной форме выполнения упомянутые маркеры представляют собой световозвращающие оптические элементы предпочтительно на основе уголковых отражателей.In a particular embodiment, said markers are retroreflective optical elements, preferably based on corner reflectors.

В еще одной частной форме выполнения упомянутые камеры могут быть снабжены прожекторами, выполненными с возможностью создания узконаправленного светового потока, при этом упомянутые прожекторы и камеры ориентированы по одной оптической оси в одном направлении.In yet another particular embodiment, said cameras may be provided with searchlights configured to produce a narrowly directed light flux, wherein said searchlights and cameras are oriented along one optical axis in one direction.

Вышеупомянутый технический результат также проявляется при использовании модели железнодорожного полувагона, выполненной в масштабе (0,8-1,2):1 по отношению к железнодорожному полувагону, для установки на стойках, выполненных с возможностью изменения угла тангажа и рыскания, и испытания гибких укрытий, которая содержит сборный каркас из металлических профилей, стенки и дно из металлического листа, соединенные между собой с образованием пространственной конфигурации в форме кузова железнодорожного полувагона, такелажные анкеры, выполненные с возможностью крепления упомянутого укрытия к упомянутым стенкам на разной высоте от упомянутого дна, такелажные элементы для крепления и фиксации упомянутого укрытия, а также тензодатчики, установленные с возможностью измерения сил натяжения такелажных элементов.The aforementioned technical result is also manifested when using a model of a railway gondola car made on a scale of (0.8-1.2): 1 with respect to a railway gondola car, for installation on racks made with the possibility of changing the pitch and yaw angle, and testing flexible shelters, which contains a prefabricated frame of metal profiles, walls and a bottom of a metal sheet, interconnected to form a spatial configuration in the form of the body of a railway gondola, rigging anchors, made with the possibility of attaching the said shelter to the said walls at different heights from the said bottom, rigging elements for attaching and fixing the said shelter, as well as strain gauges installed with the ability to measure the tensile forces of the rigging elements.

В предпочтительной форме выполнения модель выполнена в масштабе (0,9-1,1):1, предпочтительно в масштабе (0,95-1,05):1, особенно предпочтительно в масштабе 1:1.In a preferred embodiment, the model is made on a scale of (0.9-1.1): 1, preferably on a scale of (0.95-1.05): 1, particularly preferably on a scale of 1: 1.

- 6 017023- 6 017023

Для воспроизведения аэродинамических условий, возникающих при кренах полувагона, упомянутые стойки модели могут быть выполнены с возможностью изменения угла крена.To reproduce the aerodynamic conditions arising from the rolls of a gondola car, the said struts of the model can be made with the possibility of changing the angle of heel.

Вышеупомянутый технический результат также проявляется в способе испытания гибких укрытий железнодорожных полувагонов, в котором используют вышеописанную модель железнодорожного полувагона, которую подвергают воздействию воздушного потока в аэродинамической трубе, осуществляют видеозапись перемещений укрытия и снимают показания тензодатчиков, при этом варьируют скорость воздушного потока, расстояние между креплениями укрытия и укрываемой поверхностью по вертикали, прочность и эластичность такелажных элементов, материал и конструкцию упомянутого укрытия, при этом показания тензодатчиков и видеозапись обрабатывают, определяя амплитуду и частоту колебаний упомянутого укрытия и усилия в такелажных элементах.The aforementioned technical result also manifests itself in a method for testing flexible shelters of railway gondola cars, which use the above-described model of a railway gondola car, which is exposed to the air flow in the wind tunnel, records the movements of the shelter and takes readings of strain gauges, while varying the speed of the air flow, the distance between the shelter mounts and covered surface vertically, strength and elasticity of rigging elements, material and const the direction of the said shelter, while the load cell readings and video are processed, determining the amplitude and frequency of oscillations of the said shelter and the efforts in the lifting elements.

Вышеупомянутый технический результат также проявляется в способе испытания гибких укрытий железнодорожных полувагонов, в котором вышеописанную модель железнодорожного полувагона подвергают воздействию воздушного потока в аэродинамической трубе, определяют зависимость между вероятностью повреждения укрытия за заданный интервал времени и интенсивностью реакций укрытия на действие воздушного потока и останавливают испытания, если вероятность повреждения хотя бы одного элемента упомянутого укрытия превышает пороговое значение.The aforementioned technical result also manifests itself in a method for testing flexible shelters of railway gondola cars, in which the above-described model of a railway gondola car is exposed to air flow in a wind tunnel, the relationship between the probability of damage to the shelter for a given time interval and the intensity of the shelter reaction to the action of the air flow is determined, and the tests are stopped if the probability of damage to at least one element of the said shelter exceeds a threshold value.

Реакция укрытия может представлять собой количество, амплитуду и/или частоту изгибов материала гибкого укрытия и/или усилие на разрыв в такелажном элементе и/или аэродинамическую силу, действующую на упомянутую модель.The shelter reaction may be the amount, amplitude and / or bending frequency of the flexible shelter material and / or the tensile force in the rigging element and / or the aerodynamic force acting on said model.

В одной из предпочтительных форм осуществления способа для создания укрытия с равнопрочными элементами выбирают элементы укрытия, имеющие, по существу, одинаковую вероятность повреждений, превышающую пороговые значения.In one preferred embodiment of the method for creating a shelter with equally strong elements, shelter elements are selected that have a substantially equal probability of damage exceeding threshold values.

В другой предпочтительной форме осуществления способа для уменьшения материалоемкости укрытия элементы укрытия, вероятность повреждения которых превышает пороговое значение, заменяют менее стойкими элементами, вероятность повреждения которых выше порогового значения.In another preferred embodiment of the method, in order to reduce the material consumption of the shelter, the shelter elements whose probability of damage exceeds a threshold value are replaced by less resistant elements whose probability of damage is higher than the threshold value.

В другой частной форме осуществления способа после остановки элемент укрытия, вероятность повреждения которого превышает пороговое значение, заменяют элементом укрытия, вероятность повреждения которого выше порогового значения.In another particular embodiment of the method, after stopping, a shelter element whose probability of damage exceeds a threshold value is replaced with a shelter element whose probability of damage is above a threshold value.

Вышеупомянутый технический результат также проявляется в процессе применения вышеописанной модели железнодорожного полувагона в соответствии с вышеописанным способом для испытания гибких укрытий, в котором испытания проводят до получения таких параметров такелажных элементов и гибких укрытий, которые обеспечивают их целостность при скорости воздушного потока по меньшей мере 90 км/ч независимо от величины угла тангажа, рысканья и/или крена упомянутой модели.The aforementioned technical result is also manifested in the process of applying the above-described model of a railway gondola car in accordance with the above-described method for testing flexible shelters, in which tests are carried out to obtain such parameters of rigging elements and flexible shelters that ensure their integrity at an air flow rate of at least 90 km / h regardless of the pitch angle, yaw and / or roll of the above model.

Изобретения могут быть использованы для создания новых и совершенствования существующих укрытий грузов для безопасной перевозки грузов в открытых полувагонах по железным дорогам. Изобретение также может быть использовано для улучшения креплений гибких укрытий к железнодорожным полувагонам; для защиты сыпучих грузов (например, серы и угля) от потерь, вызванных уносом части груза воздушным потоком при движении поезда; для изучения вихрей, воздушных течений, поля скоростей и давлений внутри полувагона при различных скоростях движения полувагона и наличии ветра в различных направлениях и различной интенсивности при движении полувагона.The inventions can be used to create new and improve existing cargo shelters for the safe transportation of goods in open gondola cars by rail. The invention can also be used to improve the fastenings of flexible shelters to railway gondola cars; to protect bulk cargo (for example, sulfur and coal) from losses caused by the ablation of part of the cargo by air flow during the movement of the train; to study vortices, air currents, velocity and pressure fields inside a gondola car at different speeds of the gondola car and the presence of wind in different directions and different intensities when the gondola car moves.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На фиг. 1 представлена фотография поврежденного укрытия; отчетливо видно, что укрытие сильнее повреждено в передней, а не в средней части (у торца) полувагона;In FIG. 1 is a photograph of a damaged shelter; it is clearly seen that the shelter is more damaged in the front, and not in the middle part (at the end) of the gondola;

на фиг. 2 - вид в перспективе одного из вариантов испытательной установки по патенту США № 7107831;in FIG. 2 is a perspective view of one embodiment of a test facility of US Pat. No. 7107831;

на фиг. 3 - модель железнодорожного полувагона в масштабе 1:1;in FIG. 3 - model of a railway gondola car on a scale of 1: 1;

на фиг. 4. - фото модели железнодорожного полувагона в масштабе 1:1, вид сверху под наклоном;in FIG. 4. - photo of a model of a railway gondola car on a scale of 1: 1, top view at an angle;

на фиг. 5 - фотомодель железнодорожного полувагона в масштабе 1:1 изнутри; на стенках полувагона отчетливо видны такелажные анкеры (вертикальные металлические профили с отверстиями), позволяющие крепить укрытие на разном расстоянии от укрываемой поверхности;in FIG. 5 - model of a railway gondola car on a scale of 1: 1 from the inside; on the walls of the gondola, rigging anchors (vertical metal profiles with holes) are clearly visible, allowing the shelter to be mounted at different distances from the covered surface;

на фиг. 6 схематически показано расположение модели железнодорожного полувагона в масштабе 1:1 в аэродинамической трубе;in FIG. 6 schematically shows the location of a model of a railway gondola car on a 1: 1 scale in a wind tunnel;

на фиг. 7 показано расположение модели железнодорожного полувагона в масштабе 1:1 относительно сечения диффузора АДТ;in FIG. 7 shows the location of the model of a railway gondola car on a scale of 1: 1 relative to the cross section of the ADT diffuser;

на фиг. 8 представлена фотография модели железнодорожного полувагона, иллюстрирующая ее расположение относительно аэродинамической трубы (модель установлена под углом к воздушному потоку в открытой части аэродинамической трубы);in FIG. 8 is a photograph of a model of a railway gondola car illustrating its location relative to the wind tunnel (the model is installed at an angle to the air flow in the open part of the wind tunnel);

на фиг. 9 схематически показана пространственная конфигурация укрытия (на примере разрезов в продольном и поперечном направлении) модели железнодорожного полувагона при испытаниях в аэродинамической трубе (Н=430 мм, β=0°, ν=45 м/с);in FIG. Fig. 9 schematically shows the spatial configuration of the shelter (on the example of cuts in the longitudinal and transverse directions) of a model of a railway gondola car when tested in a wind tunnel (H = 430 mm, β = 0 °, ν = 45 m / s);

на фиг. 10 представлена фотография люверса, оторванного потоком воздуха от укрытия из стеклоткани;in FIG. 10 is a photograph of a grommet torn off by a stream of air from a shelter of fiberglass;

- 7 017023 на фиг. 11 представлена фотография, иллюстрирующая разрыв укрытия из стеклоткани на длину около 1 м по шву;- 7 017023 in FIG. 11 is a photograph illustrating the rupture of a fiberglass cover for a length of about 1 m along the seam;

на фиг. 12 показан разрыв укрытия и повреждение крепящих и шнуровочных лент при испытаниях модели железнодорожного полувагона в аэродинамической трубе.in FIG. Figure 12 shows the rupture of the shelter and damage to the fastening and lacing tapes when testing a model of a railway gondola car in a wind tunnel.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретенияInformation confirming the possibility of carrying out the invention

Для проведения экспериментов применяют модель железнодорожного полувагона длиной 12,35 м, шириной 3 м, с высотой бортов 1,18 м (от нижней части полувагона, т.е. от условной поверхности груза).For experiments, a model of a railway gondola car 12.35 m long, 3 m wide, with a side height of 1.18 m (from the bottom of the gondola, i.e. from the conditional surface of the cargo) is used.

Как показано на фиг. 3, модель железнодорожного полувагона содержит металлический каркас из профилированных стоек прямоугольного сечения, обшитых по бортам стальным листом. Пол модели покрыт листами фанеры 1,5><1,5 м толщиной 10 мм. По всему внутреннему периметру модели железнодорожного полувагона с шагом 950 мм приварены 32 такелажных анкера, представляющих собой вертикальные равнополочные уголковые гребенки длиной 450 мм. Упомянутые гребенки снабжены отверстиями диаметром 20 мм для крепления укрытий, которые расположены с шагом 70 мм. Полноразмерная модель железнодорожного полувагона имеет первую секцию 136, вторую секцию 138, третью секцию 140, конусные стойки 142 с шарами диаметром 80 мм, шарнирный узел 144 типа вилки для крепления к задней телескопической стойке верхнего строения весов, вертикальные уголковые гребенки с отверстиями, пол 148 модели из листов фанеры толщиной 10 мм. Фото модели железнодорожного полувагона снаружи представлено на фиг. 4, а фото изнутри - на фиг. 5.As shown in FIG. 3, a model of a railway gondola car comprises a metal frame of profiled racks of rectangular cross section, sheathed on the sides with a steel sheet. The floor of the model is covered with sheets of plywood 1.5> <1.5 m with a thickness of 10 mm. Along the entire inner perimeter of the model of a railway gondola with a pitch of 950 mm, 32 rigging anchors are welded, representing vertical equal-angle angled combs of 450 mm length. The said combs are provided with holes with a diameter of 20 mm for fastening the shelters, which are located in increments of 70 mm. A full-size model of a railway gondola car has a first section 136, a second section 138, a third section 140, conical racks 142 with balls with a diameter of 80 mm, a hinge assembly 144 of a fork type for attachment to the rear telescopic rack of the upper structure of the scales, vertical angle combs with holes, model floor 148 from plywood sheets 10 mm thick. A photo of the model of a railway gondola car is externally shown in FIG. 4, and the inside photo is in FIG. 5.

Модель полувагона устанавливают на стойках верхнего строения весов аэродинамической трубы под нулевым углом атаки и расчаливают съемными тросами к крыше кабины управления для исключения колебаний. При весовых замерах тросы демонтируют.The model of a gondola car is installed on the racks of the upper structure of the weights of the wind tunnel at a zero angle of attack and is crucified with removable cables to the roof of the control cabin to exclude vibrations. With weight measurements, the cables are dismantled.

Как показано на фиг. 6 и 8 модель испытывают в дозвуковой аэродинамической трубе непрерывного действия, замкнутого типа с двумя обратными каналами и открытой рабочей частью. Испытательная установка содержит сопло 150, вентиляторы 152, открытую рабочую часть 154, форкамеру 156, обратный канал 158, кабину управления 160 с шестикомпонентными весами 168, диффузор 162 (166), полноразмерную модель полувагона 164 (172), стойку верхнего строения 170 с подкосом.As shown in FIG. 6 and 8, the model is tested in a continuous subsonic wind tunnel, a closed type with two return channels and an open working part. The test setup includes a nozzle 150, fans 152, an open working part 154, a prechamber 156, a return channel 158, a control cabin 160 with six-component scales 168, a diffuser 162 (166), a full-size model of a gondola car 164 (172), a rack of the upper structure 170 with a strut.

Поток воздуха в аэродинамической трубе создают двумя вентиляторами. В открытой рабочей части на поворотном круге устанавливают кабину с весами. Над кабиной расположены стойки верхнего строения с подкосами. Характеристики аэродинамической трубы указаны в табл. 4.The air flow in the wind tunnel is created by two fans. In the open working part on a turntable, a cabin with scales is installed. Above the cabin are racks of the upper structure with struts. The characteristics of the wind tunnel are shown in table. 4.

Таблица 4Table 4

Характеристики аэродинамической трубыWind tunnel characteristics

Скорость потока Flow rate до 50 м/с up to 50 m / s Размеры рабочей части: Dimensions of the working part: Сечение сопла (эллипс) Nozzle section (ellipse) 24x14м 24x14m Длина рабочей части Working length 24 м 24 m

Аэродинамическая труба оборудована электромеханическими весами и системой дистанционного управления объектом испытания. Регистрацию, сбор и обработку результатов испытаний осуществляют посредством измерительно-вычислительного комплекса.The wind tunnel is equipped with an electromechanical balance and a remote control system for the test object. Registration, collection and processing of test results is carried out by means of a measuring and computing complex.

Как схематично показано на фиг. 7, модель полувагона размещают в открытой части аэродинамической трубы вдоль оси диффузора, а на фиг. 8 - под углом к оси.As schematically shown in FIG. 7, the model of a gondola car is placed in the open part of the wind tunnel along the axis of the diffuser, and in FIG. 8 - at an angle to the axis.

Испытуемые укрытия содержали несколько полотнищ из стекловолокна, сшитых между собой. Длина и ширина укрытия была немного больше, чем длина и ширина полувагона. Края укрытия по всему периметру были упрочнены (завернуты в два слоя и прошиты). Укрытия крепили за люверсы к такелажным анкерам (уголковым гребенкам) на стенках модели железнодорожного полувагона. Упомянутые анкеры выполнены с возможностью крепить укрытие на различной высоте от пола модели (имитирующего поверхность груза). Высоту крепления варьировали в диапазоне от 20 до 440 мм. Люверсы крепили к упомянутым гребенкам посредством крепящих лент. Кроме того, укрытие прижимали к полу модели посредством шнуровочных лент, протянутых по диагонали между противоположными сторонами модели. Количество диагоналей - 7 штук в одном направлении и 7 штук в другом направлении.The test shelters contained several fiberglass panels sewn together. The length and width of the shelter was slightly larger than the length and width of the gondola. The edges of the shelter around the perimeter were hardened (wrapped in two layers and stitched). Shelters were attached to the grommets to rigging anchors (corner combs) on the walls of the model of a railway gondola car. Mentioned anchors are made with the ability to mount the shelter at different heights from the floor of the model (imitating the surface of the load). The mounting height varied in the range from 20 to 440 mm. Eyelets were attached to said combs by means of fastening tapes. In addition, the shelter was pressed against the floor of the model by means of lacing ribbons stretched diagonally between opposite sides of the model. The number of diagonals is 7 pieces in one direction and 7 pieces in the other direction.

На каждое испытуемое укрытие наклеивают светоотражательные маркеры (ретрорефлекторы размером 15x15 мм и 50x50 мм) в трех сечениях в продольной плоскости симметрии полувагона; при этом на каждое укрытие наносят контрастные круги диаметром 150 и 300 мм черного цвета для повышения избирательности отраженного ретрорефлекторами светового потока; над соплом и диффузором в продольных плоскостях устанавливают фото- и видеокамеры; устанавливают прожектора соосно с фото- и видеокамерами; между стенками полувагона и люверсами укрытия устанавливают градуированные тензокольца для определения усилий натяжения в лентах крепления (первое тензокольцо устанавливали вблизи стойки № 12, второе - у левой по потоку стойки заднего борта); на верхнюю часть бортов наносятReflective markers (retroreflectors of 15x15 mm and 50x50 mm in size) in three sections in the longitudinal plane of symmetry of the gondola are glued to each test shelter; at the same time, contrasting circles with a diameter of 150 and 300 mm in black are applied to each shelter to increase the selectivity of the light flux reflected by retroreflectors; over the nozzle and diffuser in the longitudinal planes, cameras and cameras are installed; install spotlights coaxially with photo and video cameras; between the walls of the gondola and the grommets of the shelter, graded tensor rings are installed to determine the tensile forces in the fastening tapes (the first tensor ring was installed near rack No. 12, the second at the left rear tailgate); apply to the top of the sides

- 8 017023 реперные точки для парирования смешения полувагона в кадре из-за колебаний его в потоке; днище полувагона расчаливают к кабине весов тросами диаметром 6 мм с тандерами для увеличения жесткости.- 8 017023 reference points for parrying the mixing of a gondola car in the frame due to its fluctuations in the stream; the bottom of the gondola car is crucified to the weighing cabin by cables with a diameter of 6 mm with thunderbolts to increase rigidity.

Аэродинамическую нагрузку на модель для выбора предельно допустимого угла скольжения β модели определяли при скорости потока 30 м/с (108 км/ч). Угол скольжения β - это угол между вектором скорости набегающего потока и продольной осью полувагона. При β=0° сила сопротивления модели полувагона составляла Х=360 кгс, подъемная сила Υ=-150 кгс. При β=15° расчет боковой силы Ζ и силы сопротивления X, действующих на модель полувагона, показывал, что ожидаемые нагрузки не превысят предельно допустимых значений для верхнего строения весов. При β=15° и скорости потока воздуха 30 м/с Х=430 кгс, Υ=-250 кгс, боковая сила Ζ=240 кгс. Поэтому угол скольжения β=15° был выбран при изучении влияния бокового ветра на укрытие. При максимальной скорости воздушного потока в эксперименте 45 м/с скорость бокового ветра V при β=15°составляла 11,6 м/с.The aerodynamic load on the model to select the maximum allowable sliding angle β of the model was determined at a flow velocity of 30 m / s (108 km / h). Sliding angle β is the angle between the free-stream velocity vector and the longitudinal axis of the gondola. At β = 0 °, the drag force of the gondola model was X = 360 kgf, the lifting force Υ = -150 kgf. At β = 15 °, the calculation of the lateral force Ζ and the resistance force X acting on the gondola car model showed that the expected loads would not exceed the maximum permissible values for the upper structure of the scales. At β = 15 ° and an air flow rate of 30 m / s X = 430 kgf, Υ = -250 kgf, lateral force Ζ = 240 kgf. Therefore, the glide angle β = 15 ° was chosen when studying the influence of the side wind on the shelter. At the maximum air flow velocity in the experiment of 45 m / s, the crosswind velocity V at β = 15 ° was 11.6 m / s.

Эксперименты с различными гибкими укрытиями проводили в аэродинамической трубе на полноразмерной модели полувагона, при этом варьировали скорость потока, время воздействия воздушного потока, высоту крепления укрытия над уровнем пола (парусность), угол между вектором скорости набегающего потока и продольной осью полувагона. Свойства укрытий оценивали при сравнимых значениях указанных параметров, при использовании крепящих и шнуровочных лент из одного и того же материала и при одинаковой схеме увязки.The experiments with various flexible shelters were carried out in a wind tunnel using a full-size model of a gondola car, while the flow rate, the time of exposure to the air flow, the height of the shelter fastening above the floor level (windage), and the angle between the free-stream velocity vector and the longitudinal axis of the gondola were varied. Shelter properties were evaluated with comparable values of these parameters, using fastening and lacing tapes from the same material and with the same linking pattern.

Изучали длительное воздействие воздушного потока при трех скоростях - 18, 28 и 45 м/с, что соответствует скорости движения железнодорожного состава 65, 101 и 162 км/ч. Изучали воздействие бокового ветра на укрытие при угле между вектором скорости набегающего потока и продольной осью полувагона β=150° (при таком угле скорость бокового ветра примерно в 4 раза меньше, чем скорость набегающего потока). Амплитуду и частоту колебаний отдельных участков укрытий с ретрорефлекторами определяли посредством фото и видеосъемки, одновременно регистрировали усилия натяжения в лентах крепления посредством тензоколец. После каждого пуска аэродинамической трубы укрытие и его элементы осматривали на повреждения (разрывы ткани, расхождение швов, отрыв люверсов, разрывы крепежных лент, разрывы шнуровочных лент по всей площади полувагона).We studied the long-term effect of the air flow at three speeds - 18, 28 and 45 m / s, which corresponds to the train speed of 65, 101 and 162 km / h. We studied the effect of the side wind on the shelter at an angle between the free-stream velocity vector and the longitudinal axis of the gondola car β = 150 ° (at this angle, the side-wind speed is about 4 times less than the free-stream velocity). The amplitude and frequency of oscillations of individual sections of shelters with retroreflectors were determined by photo and video, while the tensile forces in the fastening tapes were recorded using tensor rings. After each start-up of the wind tunnel, the shelter and its elements were inspected for damage (tearing of the fabric, seams diverging, eyelets were torn apart, fastening tapes were torn, lace-up tapes were torn over the entire area of the gondola car).

В серии из 15 экспериментов 9 типов гибких укрытий из стеклоткани испытали в аэродинамической трубе при различных скоростях воздушного потока, времени воздействия воздушного потока, в том числе при наличии бокового ветра, при различной высоте крепления укрытия над полом модели полувагона (т.е. над условной поверхностью груза). При этом получены результаты фото- и видеосъемки всей поверхности укрытия, определены амплитуды и частоты колебаний укрытия в различных частях модели полувагона, посредством тензодатчиков определены силы, действующие на люверсы укрытия, опробованы разные по прочности и по качеству крепящие ленты и шнуровочные ленты.In a series of 15 experiments, 9 types of flexible fiberglass shelters were tested in a wind tunnel at various air flow rates, the time of exposure to the air flow, including in the presence of cross-wind, at different mounting heights of the shelter above the floor of the gondola car model (i.e., above the conventional surface of the load). At the same time, the results of photo and video shooting of the entire surface of the shelter were obtained, the amplitudes and vibration frequencies of the shelter were determined in various parts of the gondola car model, the forces acting on the grommets of the shelter were determined by strain gauges, and fastening tapes and lacing tapes of different strength and quality were tested.

Режимы испытаний гибких укрытий, закрепленных в модели полувагона, в аэродинамической трубе приведены в табл. 5.Test modes of flexible shelters, fixed in the model of a gondola car, in a wind tunnel are given in table. 5.

- 9 017023- 9 017023

Таблица 5Table 5

Режимы испытаний гибких укрытий, закрепленных в модели полувагона, в аэродинамической трубеTest modes of flexible shelters, fixed in the model of a gondola car, in a wind tunnel

№ п./ и. No. P./ and. Скорость воздушного потока, м/с и время выдержки, мин Air flow rate, m / s and holding time, min Парусность Н, мм Sailing N mm Угол β, град Angle β, degrees Номер укрытия room shelters Ширина крепящих/ шнуровочных лент Width of fastening / lacing tapes Цель пуска Launch purpose 1 one 18 м/с - 1 мин; 18 m / s - 1 min; 17 мм в один 17 mm in one 28 м/с - 1 мин; 28 m / s - 1 min; 20 twenty 0 0 №1 No. 1 слой/17мм в один layer / 17mm in one 45 м/с - 1 мин; 45 m / s - 1 min; слой layer Исследование Study 2 2 18 м/с - 1 мин; 18 m / s - 1 min; 17 мм в один 17 mm in one зависимости--------- dependencies --------- 28 м/с - 1 мин; 28 m / s - 1 min; 230 230 0 0 №1 No. 1 слой/17мм в один layer / 17mm in one целостности укрытия shelter integrity 45 м/с - 1 мин; 45 m / s - 1 min; слой layer и целостности and integrity 3 3 18 м/с - 1 мин; 18 m / s - 1 min; 17 мм в один 17 mm in one крепящих и fixing and 28 м/с ! мин; 28 m / s! min; 430 430 0 0 №1 No. 1 слой/17мм в два слоя layer / 17mm in two layers шнуровочных лент от высоты Н lacing tapes from heights H 45 м/с - 1 мин; 45 m / s - 1 min; (стойки 1 -6), в один (racks 1 -6), in one слой (стойки 7-14) layer (racks 7-14) (парусность укрытия) (sailing shelter) и направления and directions 4 4 18 м/с - 1 мин; 18 m / s - 1 min; 17 мм в один 17 mm in one воздушного потока air flow 28 м/с - 1 мин; 28 m / s - 1 min; 430 430 15 fifteen №1 No. 1 слой/17мм в два слоя layer / 17mm in two layers 45 м/с - 1 мин; 45 m / s - 1 min; (стойки 1 -6), в один (racks 1 -6), in one слой (стойки 7-14) layer (racks 7-14) 5 5 18 м/с - 1 мин; 18 m / s - 1 min; 17 мм в один 17 mm in one Исследование Study 28 м/с - 1 мин; 28 m / s - 1 min; 230 230 0 0 5 5 слой/17мм в два слоя layer / 17mm in two layers зависимости addictions 45 м/с - 1 мин; 45 m / s - 1 min; (стойки 1 -6), в один (racks 1 -6), in one целостности укрытия shelter integrity слой (стойки 7-14) layer (racks 7-14) и целостности and integrity Скорость Speed воздушного air No. потока, м/с и flow, m / s and Парусность Sailing Угол Angle Номер room Ширина крепящих/ Width of fasteners / п./ P./ время time Н, мм N mm β5 β 5 укрытия shelters шнуровочных лент lacing tapes Цель пуска Launch purpose п. P. выдержки, excerpts град hail мин min 6 6 18 м/с - 1 мин; 18 m / s - 1 min; 17 мм один 17 mm single крепящих и fixing and 28 м/с - 1 мин; 28 m / s - 1 min; 20 twenty 0 0 №5 Number 5 слой/17мм в два слоя layer / 17mm in two layers шнуровочных лент от высоты Н lacing tapes from heights H 45 м/с - 1 мин; 45 m / s - 1 min; (стойки 1-6), в один (racks 1-6), in one слой (стойки 7-14) layer (racks 7-14) (парусность укрытия) (sailing shelter) и направления and directions 7 7 18 м/с - 1 мин; 18 m / s - 1 min; 35 мм в один слой/35 35 mm in one layer / 35 воздушного потока air flow 28 м/с - 1 мин; 28 m / s - 1 min; 230 230 0 0 №2 Number 2 мм в один слой mm in one layer 45 м/с - 1 мин; 45 m / s - 1 min; 8 8 18 м/с - 1 мин; 18 m / s - 1 min; 17 мм в один 17 mm in one 28 м/с - 1 мин; 28 m / s - 1 min; 230 230 15 fifteen №3 No. 3 слой/17мм в два слоя layer / 17mm in two layers 45 м/с - 1 мин; 45 m / s - 1 min; (стойки 1-6), в один (racks 1-6), in one слой (стойки 7-14) layer (racks 7-14) 9 nine 18 м/с - 1 мин; 18 m / s - 1 min; 25 мм в два слоя/25 25 mm in two layers / 25 28 м/с - 1 мин; 28 m / s - 1 min; 430 430 0 0 №2 Number 2 мм в два слоя mm in two layers 45 м/с - 1 мин; 45 m / s - 1 min; 10 10 18 м/с - 1 мин; 18 m / s - 1 min; 25 мм в два слоя/25 25 mm in two layers / 25 28 м/с - 1 мин; 28 m / s - 1 min; 430 430 0 0 №3 No. 3 мм в два слоя mm in two layers 45 м/с - 1 мин; 45 m / s - 1 min; Сравнение Comparison 11 eleven 18 м/с - 1 мин; 18 m / s - 1 min; 25 мм в два слоя/25 25 mm in two layers / 25 различных укрытий various shelters 28 м/с - 1 мин; 28 m / s - 1 min; 430 430 0 0 №4 Number 4 мм в три слоя (стойки mm in three layers (racks по устойчивости к in resistance to 45 м/с - 1 мин; 45 m / s - 1 min; 1-6), а два слоя 1-6), and two layers воздействию the impact (стойки 7-14) (stands 7-14) воздушного потока air flow

Каждый эксперимент проводили по следующей схеме:Each experiment was carried out according to the following scheme:

выключали верхнее освещение в рабочей части аэродинамической трубы; включали 2 прожектора для направленного освещения укрытия;turned off the upper lighting in the working part of the wind tunnel; included 2 spotlights for directional lighting of the shelter;

последовательно проводили набор заданных по программе испытаний скоростей потока равных 18, 28 и 45 м/с;consistently carried out a set of flow rates set in the test program equal to 18, 28 and 45 m / s;

при достижении каждой из заданной скорости потока V включали сигнальные лампы: одна при У=18 м/с, две при ν=28 м/с, три при ν=45 м/с;upon reaching each of the given flow velocity V, the warning lights were turned on: one at Y = 18 m / s, two at ν = 28 m / s, three at ν = 45 m / s;

при каждой фиксированной скорости потока проводили видеосъемку поведения укрытия со стороны сопла и диффузора;at each fixed flow rate, video was taken of the behavior of the shelter from the nozzle and diffuser side;

непрерывно регистрировали параметры потока в аэродинамической трубе и сигналы с тензоколец.the flow parameters in the wind tunnel and the signals from the strain rings were continuously recorded.

Отраженный ретрорефлекторами узконаправленный световой поток от прожекторов регистрировали посредством видеокамер, результаты обрабатывали и определяли вертикальную и поперечную амплитуду колебаний маркированных (ретрорефлекторами) точек каждого укрытия. Одновременно посредством тензоколец определяли нагрузку в такелажных элементах укрытий, а с помощью электромеханических весов - аэродинамическую нагрузку на модель полувагона.The narrowly directed light flux from the spotlights reflected by retroreflectors was recorded by means of video cameras, the results were processed and the vertical and transverse amplitude of oscillations of the points of each shelter marked (by retroreflectors) were determined. At the same time, the load in the lifting elements of the shelters was determined using tensor rings, and the aerodynamic load on the gondola car model was determined using electromechanical scales.

По окончании эксперимента укрытие осматривали, а повреждения фотографировали.At the end of the experiment, the shelter was examined, and the damage was photographed.

При систематизации видеозаписей можно выявить закономерности в поведении укрытия под действием неблагоприятных факторов. В частности, при испытаниях в аэродинамической трубе было обнаружено (см. фиг. 8), что нагрузка распределяется неравномерно по площади укрытия: в передней и задней (по потоку) частях модели полувагона укрытие приподнимается, подвергаясь сильному воздействию набегающего потока воздуха, а в средней части укрытие, напротив, прижимается к поверхности пола модели железнодорожного полувагона. На фиг. 8 показана конфигурация укрытия в продольном и поперечном направлении при Н=430 мм, β=0°, ν=45 м/с. В первой зоне укрытия (расположенной за торцевой стенкой полувагона со стороны набегающего потока воздуха) оно может выпучиваться вверх на высоту выше уровня крепления и находиться в напряженном (натянутом) состоянии. Поверхность первой зоны в плане имеет ячеистую структуру, обусловленную наличием диагональных лент верхней обвязки, ограничивающих деформацию. В случае разрушения диагональных лент конфигурация укрытия принимает куполообразную форму. Протяженность этой зоны зависит от материала укрытия и может составлять 2-3 м. Поведение укрытия в конце первой зоны отличается значительной неустойчивостью, что приводит к возникновению нестационарных нагрузок на материал укрытия. Максимальные амплитуды колебаний по наблюдениям отмечены в конце первой зоны.With the systematization of videos, it is possible to identify patterns in the behavior of the shelter under the influence of adverse factors. In particular, when testing in a wind tunnel, it was found (see Fig. 8) that the load is distributed unevenly over the shelter area: in the front and rear (downstream) parts of the gondola car model, the shelter rises, being exposed to strong impact of the incoming air flow, and in the middle part of the shelter, on the contrary, is pressed against the floor surface of the model of a railway gondola car. In FIG. Figure 8 shows the configuration of the shelter in the longitudinal and transverse directions at H = 430 mm, β = 0 °, ν = 45 m / s. In the first zone of the shelter (located behind the end wall of the gondola from the side of the incoming air flow), it can bulge up to a height above the level of fastening and be in a tense (tense) state. The surface of the first zone in the plan has a cellular structure due to the presence of diagonal ribbons of the upper harness, limiting deformation. In the case of the destruction of diagonal ribbons, the shelter configuration assumes a domed shape. The length of this zone depends on the material of the shelter and can be 2-3 m. The behavior of the shelter at the end of the first zone is very unstable, which leads to unsteady loads on the material of the shelter. The maximum oscillation amplitudes according to observations are noted at the end of the first zone.

В средней зоне 2 укрытие вдоль осевой линии полувагона на ширине полувагона примерно 1,5 м (ширина всего полувагона 3 м) прижат к полумодели полувагона. Вблизи боковых стенок модели поведение укрытия характеризуется значительной амплитудой колебаний, что вызывает возникновение знакопеременных нагрузок такелажных элементов. Такая особенность поведения укрытия в пристенной области наблюдается практически по всему периметру модели полувагона. Протяженность средней зоны 2 достаточно велика и составляет 6-7 м.In the middle zone 2, the shelter along the axial line of the gondola car at the width of the gondola car is approximately 1.5 m (the width of the gondola car is 3 m) is pressed to the gondola car model. Near the side walls of the model, the behavior of the shelter is characterized by a significant amplitude of oscillations, which causes alternating loads of rigging elements. Such a feature of the behavior of the shelter in the near-wall area is observed practically along the entire perimeter of the gondola car model. The length of the middle zone 2 is quite large and is 6-7 m.

Зона 3, расположенная за зоной 2, примыкает к задней торцевой стенке модели полувагона. В этойZone 3, located beyond zone 2, is adjacent to the rear end wall of the gondola car model. In this

- 11 017023 зоне поведение укрытия неустойчиво по всей ширине модели. Протяженность зоны 3 составляет 1-2 м и зависит от механических свойств полотна укрытия - плотности, проницаемости, жесткости.- 11 017023 zone, the behavior of the shelter is unstable across the entire width of the model. The length of zone 3 is 1-2 m and depends on the mechanical properties of the shelter sheet - density, permeability, stiffness.

Таким образом, неожиданно было установлено, что участками повышенных нестационарных нагрузок являются зоны 1 и 3, расположенные у торцевых стенок, и пристеночные зоны по всему периметру модели полувагона.Thus, it was unexpectedly found that the areas of increased unsteady loads are zones 1 and 3 located at the end walls, and wall zones around the entire perimeter of the gondola car model.

Максимальные амплитуды колебаний укрытий отмечены в передней и задней секции модели полувагона. При этом с увеличением высоты крепления укрытия от 20 до 230 мм вертикальные и поперечные амплитуды колебаний, как правило, увеличиваются. Например, при скорости потока ν=45 м/с, β=0° амплитуды колебаний увеличиваются от значений 138-575 мм до 247-981 мм. Поэтому высоту крепления укрытий Н рекомендуется уменьшать до минимума, то есть до 0 мм.The maximum oscillation amplitudes of the shelters are noted in the front and rear sections of the gondola car model. At the same time, with increasing shelter mounting height from 20 to 230 mm, the vertical and transverse vibration amplitudes, as a rule, increase. For example, at a flow velocity ν = 45 m / s, β = 0 °, the oscillation amplitudes increase from 138-575 mm to 247-981 mm. Therefore, it is recommended to reduce the mounting height of the shelters N to a minimum, that is, to 0 mm.

При наличии боковой составляющей скорости потока (β=150°) амплитуды вертикальных и поперечных колебаний возрастают, особенно увеличиваются амплитуды вертикальных колебаний в задней секции модели полувагона. Основная гармоника частоты колебаний при увеличении скорости потока от 18 до 45 м/с, увеличивается от 5 до 20 Гц.In the presence of a lateral component of the flow velocity (β = 150 °), the amplitudes of vertical and transverse vibrations increase, especially the amplitudes of vertical vibrations in the rear section of the gondola car model. The main harmonic of the oscillation frequency with increasing flow velocity from 18 to 45 m / s, increases from 5 to 20 Hz.

Определены усилия в узле крепления укрытия к стойке модели полувагона. При увеличении скорости набегающего потока от 18 до 45 м/с при Н=430 мм усилия возрастают от 3,9-11,8 Н до 19,3-56,9 Н.The forces in the unit of fastening the shelter to the rack model of the gondola car are determined. With an increase in the flow velocity from 18 to 45 m / s at H = 430 mm, the forces increase from 3.9-11.8 N to 19.3-56.9 N.

В ходе экспериментов наблюдались различные повреждения укрытий в сборе: повреждение ткани укрытия; повреждения швов укрытия; отделение люверсов от укрытия; отрыв крепящих лент от стенок полувагона; разрыв шнуровочных лент; отрыв части укрытия от полувагона. Получены данные по частоте и амплитуде колебаний укрытий в ходе экспериментов. Особенно ценными оказались результаты видеосъемки и фотосъемки, а также результаты измерений сил, действующих на люверсы укрытия.During the experiments, various damage to the shelter assembly was observed: damage to the shelter tissue; damage to the seams of the shelter; separation of eyelets from the shelter; separation of the fastening tapes from the walls of the gondola car; tearing of lacing tapes; separation of part of the shelter from the gondola car. Data were obtained on the frequency and amplitude of shelter vibrations during the experiments. Especially valuable were the results of video shooting and photography, as well as the results of measurements of forces acting on the grommets of the shelter.

В качестве примера на фиг. 9, 11 и 12 приводятся фотографии повреждения укрытий при испытаниях в АДТ. На фиг. 9 показан отрыв люверса от гнезда крепления укрытия при испытаниях укрытия из стеклоткани в АДТ. Разрыв крепящих и шнуровочных лент. На фиг. 10 показан разрыв шва, соединяющего стеклоткани, на длину около 1 м. На фиг. 11 показан разрыв укрытия, повреждение крепящих и шнуровочных лент во время испытаний в АДТ.As an example in FIG. Figures 9, 11 and 12 show photographs of damage to shelters during tests in ADT. In FIG. Figure 9 shows the gap between the grommet and the shelter mounting socket when testing fiberglass shelter in ADT. Tearing of fixing and lacing tapes. In FIG. 10 shows a break in a seam connecting fiberglass to a length of about 1 m. In FIG. Figure 11 shows the rupture of the shelter, damage to the fastening and lacing tapes during tests in the ADT.

Вышеописанный способ может применяться для апробации укрытий в целом и отдельных элементов укрытий, для выбора наилучшей конструкции укрытия, для выбора оптимальных способов крепления укрытия в полувагоне, а также для определения предельной ветроустойчивости укрытия.The above method can be used to test shelters in general and individual elements of shelters, to select the best shelter design, to select the best ways to mount the shelter in the gondola, as well as to determine the maximum wind resistance of the shelter.

Claims (23)

1. Стенд для испытания гибких укрытий железнодорожных полувагонов, содержащий аэродинамическую трубу непрерывного действия;1. A test bench for flexible shelters of railway gondola cars, containing a continuous wind tunnel; стойки, выполненные с возможностью регулирования угла тангажа и рыскания; полноразмерную модель железнодорожного полувагона, установленную на упомянутых стойках; полноразмерное гибкое укрытие с закрепленными на нем маркерами для регистрации его перемещений;racks made with the possibility of adjusting the pitch and yaw angle; a full-size model of a railway gondola car installed on the said racks; full-sized flexible shelter with markers fixed on it for recording its movements; такелажные анкеры, установленные на стенках упомянутой модели изнутри, выполненные с возможностью крепления упомянутого укрытия на различной высоте;rigging anchors mounted on the walls of the said model from the inside, made with the possibility of attaching the said shelter at various heights; такелажные элементы для крепления и фиксации упомянутого укрытия;rigging elements for fastening and fixing said shelter; люверсы, соединенные с упомянутым укрытием и расположенные на расстоянии друг от друга по всему периметру упомянутого укрытия для его крепления упомянутыми такелажными элементами к стенкам упомянутой модели;eyelets connected to the said shelter and located at a distance from each other around the entire perimeter of the said shelter for its fastening by said rigging elements to the walls of the said model; тензодатчики, установленные с возможностью измерения сил натяжения упомянутых такелажных элементов;strain gauges installed with the ability to measure the tensile forces of said rigging elements; камеры, установленные с возможностью фото- и/или видеосъемки упомянутого укрытия.cameras installed with the possibility of photo and / or video shooting of the said shelter. 2. Стенд по п.1, в котором упомянутое укрытие выполнено цельнотканым, сшитым из отдельных полотнищ, цельнолистовым либо состоящим из отдельных листов, неразъемно соединенных между собой.2. The stand according to claim 1, in which the said shelter is made of whole-fabric, sewn from separate panels, whole-sheet or consisting of separate sheets, inextricably interconnected. 3. Стенд по любому из пп.1 или 2, в котором упомянутое укрытие выполнено из трудногорючего, негорючего или огнестойкого тканого материала, из стеклоткани, стекловолокна, асбестоволокна или базальтового волокна или из композитных материалов, армированных стеклотканью, стекловолокном, асбестоволокном или базальтовым волокном.3. A booth according to any one of claims 1 or 2, wherein said shelter is made of a non-combustible, non-combustible or fire-resistant woven material, fiberglass, fiberglass, asbestos fiber or basalt fiber or composite materials reinforced with fiberglass, fiberglass, asbestos fiber or basalt fiber. 4. Стенд по любому из пп.1-3, в котором упомянутое укрытие выполнено из полиэтилена, полипропилена или поливинилхлорида.4. The stand according to any one of claims 1 to 3, in which said shelter is made of polyethylene, polypropylene or polyvinyl chloride. 5. Стенд по любому из пп.1-4, в котором упомянутые такелажные элементы представляют собой ленты, шнуры, тросы, канаты, чалки, цепи, ремни, текстильные, канатные и/или цепные стропы.5. A stand according to any one of claims 1 to 4, in which said lifting elements are tapes, cords, cables, ropes, chalks, chains, belts, textile, rope and / or chain slings. 6. Стенд по любому из пп.1-5, в котором упомянутые такелажные элементы соединяют между собой посредством такелажной арматуры, талрепов, коушей, крюков, канатных зажимов и/или такелажных скоб.6. The stand according to any one of claims 1 to 5, in which the aforementioned rigging elements are interconnected by means of rigging, turnbuckles, thimbles, hooks, rope clamps and / or rigging brackets. 7. Стенд по любому из пп.1-6, в котором упомянутое укрытие дополнительно прижимают к укры7. A stand according to any one of claims 1 to 6, in which said shelter is additionally pressed against the shelter - 12 017023 ваемой поверхности посредством такелажных элементов, гибких лент или тросов, которые протягивают по диагонали и фиксируют на противолежащих бортах упомянутого полувагона.- 12 017023 of the desired surface by means of rigging elements, flexible tapes or cables, which are pulled diagonally and fixed on the opposite sides of the said gondola car. 8. Стенд по п.7, в котором упомянутое укрытие прижимают, по существу, впритык к укрываемой поверхности.8. The stand according to claim 7, in which the said shelter is pressed essentially close to the covered surface. 9. Стенд по любому из пп.1-8, в котором упомянутые стойки связаны с аэродинамическими весами, выполненными с возможностью измерения аэродинамических сил, действующих на упомянутую модель.9. A bench according to any one of claims 1 to 8, in which said racks are associated with aerodynamic scales made with the possibility of measuring aerodynamic forces acting on said model. 10. Стенд по любому из пп.1-9, в котором упомянутые стенки дополнительно снабжены реперными точками и/или шкалами для вычисления относительного перемещения элементов модели и укрытия, упомянутых выше.10. A bench according to any one of claims 1 to 9, wherein said walls are further provided with reference points and / or scales for calculating the relative movement of the model elements and the shelter mentioned above. 11. Стенд по любому из пп.1-10, в котором упомянутые маркеры представляют собой световозвращающие оптические элементы предпочтительно на основе уголковых отражателей.11. A stand according to any one of claims 1 to 10, in which said markers are retroreflective optical elements, preferably based on corner reflectors. 12. Стенд по любому из пп.1-11, в котором упомянутые камеры снабжены прожекторами, выполненными с возможностью создания узконаправленного светового потока, при этом упомянутые прожекторы и камеры ориентированы по одной оптической оси в одном направлении.12. The stand according to any one of claims 1 to 11, in which said cameras are equipped with searchlights made with the possibility of creating a narrowly directed light flux, while the said searchlights and cameras are oriented along one optical axis in one direction. 13. Стенд по любому из пп.1-12, в котором упомянутые стойки выполнены с возможностью регулирования угла крена упомянутой модели.13. The stand according to any one of claims 1 to 12, in which said racks are configured to adjust the angle of heel of the said model. 14. Модель железнодорожного полувагона, выполненная в масштабе (0,8-1,2):1 по отношению к железнодорожному полувагону, для установки на стойках, выполненных с возможностью изменения угла тангажа и рыскания, и испытания гибких укрытий, содержащая сборный каркас из металлических профилей, стенки и дно из металлического листа, соединенные между собой с образованием пространственной конфигурации в форме кузова железнодорожного полувагона, такелажные анкеры, выполненные с возможностью крепления упомянутого укрытия к упомянутым стенкам на разной высоте от упомянутого дна, такелажные элементы для крепления и фиксации упомянутого укрытия, а также тензодатчики, установленные с возможностью измерения сил натяжения такелажных элементов.14. Model of a railway gondola car made on a scale of (0.8-1.2): 1 with respect to a railway gondola car for installation on racks made with the possibility of changing the pitch and yaw angle and testing of flexible shelters containing a prefabricated metal frame profiles, walls and a bottom of a metal sheet interconnected to form a spatial configuration in the form of the body of a railway gondola, rigging anchors made with the possibility of attaching the said shelter to the said walls at different th height from said bottom, lifting elements for fastening and fixing the said shelter, as well as strain gauges installed with the ability to measure the tension forces of the lifting elements. 15. Модель по п.14, выполненная в масштабе (0,9-1,1):1, предпочтительно в масштабе (0,95-1,05):1, особенно предпочтительно в масштабе 1:1.15. The model according to 14, made in the scale of (0.9-1.1): 1, preferably in the scale of (0.95-1.05): 1, particularly preferably in the scale of 1: 1. 16. Модель по любому из пп.14, 15, в которой упомянутые стойки выполнены с возможностью изменения угла крена.16. The model according to any one of paragraphs.14, 15, in which the said racks are made with the possibility of changing the angle of heel. 17. Способ испытания гибких укрытий железнодорожных полувагонов, в котором используют модель железнодорожного полувагона по любому из пп.14-16, которую подвергают воздействию воздушного потока в аэродинамической трубе, осуществляют видеозапись перемещений укрытия, снимают показания тензодатчиков, при этом варьируют скорость воздушного потока, расстояние между креплениями укрытия и укрываемой поверхностью по вертикали, прочность и эластичность такелажных элементов, материал и конструкцию упомянутого укрытия, при этом показания тензодатчиков и видеозапись обрабатывают, определяя амплитуду и частоту колебаний упомянутого укрытия и усилия в такелажных элементах.17. A test method for flexible shelters of railway gondola cars, in which the model of a railway gondola car according to any one of claims 14-16 is used, which is exposed to the air flow in a wind tunnel, video records of the shelter movements, take readings of strain gauges, while varying the speed of the air flow, distance between the fastenings of the shelter and the covered surface vertically, the strength and elasticity of the rigging elements, the material and design of the said shelter, while the strain gauge sensors and video are processed, determining the amplitude and frequency of oscillations of the said shelter and effort in the lifting elements. 18. Способ испытания гибких укрытий железнодорожных полувагонов, в котором модель железнодорожного полувагона по любому из пп.14-16 подвергают воздействию воздушного потока в аэродинамической трубе, определяют зависимость между вероятностью повреждения укрытия за заданный интервал времени и интенсивностью реакций укрытия на действие воздушного потока и останавливают испытания, если вероятность повреждения хотя бы одного элемента упомянутого укрытия превышает пороговое значение.18. A test method for flexible shelters of railway gondola cars, in which the model of a railway gondola car according to any one of claims 14-16 is exposed to the air flow in the wind tunnel, determine the relationship between the probability of damage to the shelter for a given time interval and the intensity of the shelter reaction to the effect of the air flow and stop tests if the probability of damage to at least one element of the said shelter exceeds a threshold value. 19. Способ по п.18, в котором реакция укрытия представляет собой количество, амплитуду и/или частоту изгибов материала гибкого укрытия и/или усилие на разрыв в такелажном элементе и/или аэродинамическую силу, действующую на упомянутую модель.19. The method according to p, in which the reaction of the shelter is the number, amplitude and / or frequency of bending of the material of the flexible shelter and / or the tensile force in the rigging element and / or the aerodynamic force acting on the said model. 20. Способ по любому из пп.18, 19, в котором выбирают элементы укрытия, имеющие, по существу, одинаковую вероятность повреждений, превышающую пороговые значения.20. The method according to any one of paragraphs 18, 19, in which shelter elements are selected that have essentially the same probability of damage exceeding threshold values. 21. Способ по любому из пп.18-20, в котором элементы укрытия, вероятность повреждения которых превышает пороговое значение, заменяют менее стойкими элементами, вероятность повреждения которых выше порогового значения.21. The method according to any one of claims 18 to 20, wherein the shelter elements, the probability of damage of which exceeds the threshold value, are replaced by less resistant elements, the probability of damage of which is higher than the threshold value. 22. Способ по любому из пп.18-21, в котором после остановки элемент укрытия, вероятность повреждения которого превышает пороговое значение, заменяют элементом укрытия, вероятность повреждения которого выше порогового значения.22. The method according to any one of claims 18 to 21, wherein after stopping the shelter element, the probability of damage of which exceeds a threshold value, is replaced by a shelter element, the probability of damage of which is higher than the threshold value. 23. Применение модели по любому из пп.14-16 и способа по любому из пп.17-22 для испытания гибких укрытий, в котором испытания проводят до получения таких параметров такелажных элементов и гибких укрытий, которые обеспечивают их целостность при скорости воздушного потока по меньшей мере 90 км/ч независимо от величины угла тангажа, рысканья и/или крена упомянутой модели.23. The use of the model according to any one of paragraphs.14-16 and the method according to any one of paragraphs.17-22 for testing flexible shelters, in which the tests are carried out to obtain such parameters of rigging elements and flexible shelters that ensure their integrity at an air flow rate of at least 90 km / h regardless of the pitch, yaw and / or roll angle of the model.
EA201101545A 2011-10-27 2011-10-27 Test stand for flexible cargo coverings used on railroad open-top cars, railroad open-top car model, flexible covering testing method (variants), and application thereof for testing flexible coverings EA017023B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA201101545A EA017023B1 (en) 2011-10-27 2011-10-27 Test stand for flexible cargo coverings used on railroad open-top cars, railroad open-top car model, flexible covering testing method (variants), and application thereof for testing flexible coverings

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA201101545A EA017023B1 (en) 2011-10-27 2011-10-27 Test stand for flexible cargo coverings used on railroad open-top cars, railroad open-top car model, flexible covering testing method (variants), and application thereof for testing flexible coverings

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201101545A1 EA201101545A1 (en) 2012-08-30
EA017023B1 true EA017023B1 (en) 2012-09-28

Family

ID=46827021

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201101545A EA017023B1 (en) 2011-10-27 2011-10-27 Test stand for flexible cargo coverings used on railroad open-top cars, railroad open-top car model, flexible covering testing method (variants), and application thereof for testing flexible coverings

Country Status (1)

Country Link
EA (1) EA017023B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2689393C1 (en) * 2018-06-26 2019-05-28 Общество с ограниченной ответственностью "Профит Центр Плюс" Air duct for cooling system and ventilation of traction motors of locomotives

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107991059A (en) * 2017-12-26 2018-05-04 天津航天瑞莱科技有限公司 A kind of simulator of train outer surface wind-engaging situation

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2035031C1 (en) * 1992-02-17 1995-05-10 Головное конструкторское бюро научно-производственного объединения "Энергия" им.акад.С.П.Королева Transport vehicle model for determining its aerodynamic c properties and method of determining transport vehicle aerodynamic properties with use of that model
WO2008052055A2 (en) * 2006-10-25 2008-05-02 Bradford Industries, Inc. Fire barrier fabric and related fire protective systems
US8042386B2 (en) * 2007-09-20 2011-10-25 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Test section for wind-tunnel testing apparatus and wind tunnel test apparatus employing the same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2035031C1 (en) * 1992-02-17 1995-05-10 Головное конструкторское бюро научно-производственного объединения "Энергия" им.акад.С.П.Королева Transport vehicle model for determining its aerodynamic c properties and method of determining transport vehicle aerodynamic properties with use of that model
WO2008052055A2 (en) * 2006-10-25 2008-05-02 Bradford Industries, Inc. Fire barrier fabric and related fire protective systems
US8042386B2 (en) * 2007-09-20 2011-10-25 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Test section for wind-tunnel testing apparatus and wind tunnel test apparatus employing the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2689393C1 (en) * 2018-06-26 2019-05-28 Общество с ограниченной ответственностью "Профит Центр Плюс" Air duct for cooling system and ventilation of traction motors of locomotives

Also Published As

Publication number Publication date
EA201101545A1 (en) 2012-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Seo et al. Interference effect on vortex-induced vibration in a parallel twin cable-stayed bridge
Diana et al. Construction stages of the long span suspension Izmit Bay Bridge: Wind tunnel test assessment
Barcala et al. An experimental study of the influence of parapets on the aerodynamic loads under cross wind on a two-dimensional model of a railway vehicle on a bridge
CN105865821A (en) Fabricated double-tower ground anchor type suspension bridge model test system
EA017023B1 (en) Test stand for flexible cargo coverings used on railroad open-top cars, railroad open-top car model, flexible covering testing method (variants), and application thereof for testing flexible coverings
Coleman et al. The reduction of accident risk for high sided road vehicles in cross winds
RU124643U1 (en) MEANS FOR TRANSPORTATION OF BULK CARGO, AND EXACTLY: FLEXIBLE ELASTIC COVER, CLIPPING ELEMENT FOR ITS FIXATION, RAILWAY SEMI-WAGON WITH SUCH SHIELD AND SHEAR, SHOULDER SHOWER
EA024830B1 (en) Shelted railway open-top wagon and method for covering bulk goods to be carried in railway open-top wagon
RU133475U1 (en) COMBINATION DEVICE COMBIN FOR FASTENING THE RIGGING TO THE INTERIOR WALLS OF THE GERMAN WAGON, SEMI-CAR WAGON BODIES WITH THE KNITTING DEVICE AND GERMAN WAGON
Smith et al. Parafoil recovery subsystem for the Genesis space return capsule
CN102991701B (en) A kind of method of deploying of awning device
RU142919U1 (en) NET SHELF OF BULK CARGO
CN104443418A (en) Cover or bag preventing wet fog rusting and corrosion of civil aviation berthed aircrafts or high-quality precision equipment
LANKFORD JR et al. Glass reinforced plastic developments for application to minesweeper construction
Hirai et al. Aerodynamic stability of trans-tokyo bay bridge
Kwon et al. Dynamic wind actions on catwalk structures
Reinhold et al. Wind tunnel testing for the great belt east suspension bridge
RU2053931C1 (en) Helicopter external cargo slinging system
Germain Fatigue Life Evaluation of High-Mast Lighting Tower (HMLT) and Aluminum Poles for Traffic Signals and Luminaires
Deakin Model test techniques developed to investigate the wind heeling characteristics of sailing vessels and their response to gusts
Barnson et al. Design of Wind Tunnel Fan Cover for GE TRDC and WestCaRD
EA021480B1 (en) Comb of binding arrangement for fixing rigging to inner walls of gondola car, gondola car body with binding arrangement and gondola car
Huffman Containment: a sampling of products and contractor practices
Palombi et al. Particle image velocimetry measurements of wake flows of various bridge sections
Banuk Unique Designs Using Foam and Balsa Core Composite Structure for Mass Transit Buses, Ships, and Bridge Decks

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM MD TM

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AZ KG TJ

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): BY KZ RU