PL224083B1 - Modułowa ściana boczna nadwozia, zwłaszcza pojazdu szynowego - Google Patents

Abstract

Modułowa ściana boczna nadwozia, zwłaszcza pojazdu szynowego, posiadająca ramę, poszycie zewnętrzne oraz otwory okienne, charakteryzuje się tym, że do poszycia zewnętrznego (1), będącego elementem nośnym konstrukcji, przymocowana jest rama, utworzona z rozmieszczonych pomiędzy otworami okiennymi (7) profili (3), połączonych ze sobą pod kątem α o wartości z przedziału 15-45°, przy czym punkt ich przecięcia leży w obszarze kolumn międzyokiennych (2), oraz z zamocowanych do profili (3) i poszycia zewnętrznego (1) ram wewnętrznych okien (4), korzystnie o kształcie ośmiokątnym, odpowiadającym kształtowi otworów okiennych (7) w poszyciu zewnętrznym (1).

Description

Przedmiotem wynalazku jest modułowa ściana boczna nadwozia, zwłaszcza pojazdu szynowego. Konstrukcja ściany może być również zastosowana w nadwoziach innych pojazdów przystosowanych do przewożenia pasażerów np. w autobusach.

Z polskiego opisu patentowego nr PL 178298 znany jest szynowy wagon motorowy składający się z pudła, w którym ściany boczne są wsparte wzajemnie poprzez pręty tworzące konstrukcję kratownicową, z obszarami na okna oraz ściany boczne. Pudło wagonu ma kształt koryta, a wszystkie kolumny ścian bocznych usytuowane są skośnie, korzystnie zygzakowato, w nisko położonym obszarze niskopodłogowym pudła pomiędzy drzwiami. Wadą takiej konstrukcji jest zastosowanie długich kolumn ścian bocznych, które w określonych przypadkach obciążeniowych mogą być szczególnie narażone na wyboczenie, co w konsekwencji powoduje nieoptymalne wytężenie takiej konstrukcji.

Znana jest również z europejskiego opisu patentowego nr EP1862366 ściana boczna wagonu pojazdu kolejowego, zawierająca ramę i poszycie zewnętrzne. Konstrukcja charakteryzuje się tym, że rama utworzona jest z zestawu wielu sąsiadujących paneli, a zewnętrzne poszycie przylega do ramy i rozciąga się na długości co najmniej dwóch sąsiednich paneli. Układ paneli i poszycie tworzy konstrukcję warstwową, natomiast każdy panel posiada żebra ukształtowane w sposób zapewniający sztywność pionową i poziomą bocznej powierzchni ściany. Ponadto, ściana zawiera co najmniej jeden otwór okienny ograniczony przez ramę utworzoną z poziomych i pionowych żeber dwóch sąsiednich paneli, których połączenie znajduje się w pewnej odległości od stref koncentracji naprężeń odpowiadających kątom otworów okiennych. Technologia wytłaczania tak złożonych i dużych paneli jest bardzo droga i dedykowana ściśle do produkcji wielkoseryjnej.

Z innego europejskiego opisu patentowego nr EP0838384 znany jest pojazd szynowy, którego pudło posiada ramę nośną. Konstrukcja ściany bocznej oparta jest na rozmieszczonych parami X-kształtnych kolumnach, usytuowanych pomiędzy pasem górnym i dolnym oraz połączonych z dodatkowymi profilami podłużnymi, zamocowanymi z kolei do, odpowiednio, pasa górnego lub dolnego.

Znane są obecnie w stanie techniki konstrukcje ścian bocznych pojazdu kolejowego w postaci szkieletu wykonanego z profili stalowych otwartych (kątowniki, ceowniki, profil omega) lub zamkniętych. Profile łączone są ze sobą, najczęściej pod kątem prostym, za pomocą spawania. W strukturze konstrukcji nośnej ściany można wyróżnić profile wertykalne (słupki okien i portalu drzwi) - odpowiadające za przenoszenie obciążeń pochodzących od dachu pojazdu szynowego, oraz profile horyzontalne (podłużnice) - odpowiedzialne za przenoszenie obciążeń wzdłużnych powstałych w wyniku ściskania. Rzeczywisty rozkład obciążeń ściany bocznej pojazdu szynowego nie pokrywa się jednak z prostopadłym układem profili konstrukcji nośnej, co w rezultacie powoduje gięcie profili przez siły wypadkowe i niekorzystnie wpływa na równomierność wytężenia konstrukcji. Ponadto, prostopadłe łączenie profili powoduje niepożądaną koncentrację naprężeń w narożach. Dotyczy to szczególnie naroży ram okiennych i portalu drzwi w strefach szczególnie obciążonych. Zastosowanie spawania do łączenia profili w zestawieniu z horyzontalno-wertykalną strukturą powoduje, że większość spoin znajduje się w narożach, co dodatkowo lokalnie zmniejsza wytrzymałość doraźną i zmęczeniową. Duża ilość spoin pociąga za sobą również problemy z zachowaniem właściwych wymiarów i geometrii konstrukcji (wpływ ciepła i skurcz), co skutkuje koniecznością inwestycji w kosztowne przyrządy spawalnicze lub obróbkę cieplną po spawaniu. W obecnie stosowanych konstrukcjach najczęściej stosowaną metodą łączenia konstrukcji nośnej z poszyciem jest spawanie. Duża ilość ciepła wytwarzana podczas procesu spawania powoduje trudności z zachowaniem płaskiej struktury poszycia zewnętrznego i niekorzystnie wpływa na ogólną wytrzymałość pojazdu kolejowego. Ponadto, duża ilość połączeń spawanych w wyraźny sposób wpływa na zwiększenie masy pojazdu.

Powyższe wady zostały wyeliminowane, bądź w znacznym stopniu ograniczone, dzięki zastosowaniu konstrukcji ściany bocznej według wynalazku.

Modułowa ściana boczna nadwozia, zwłaszcza pojazdu szynowego, według wynalazku, posiadająca ramę, poszycie zewnętrzne oraz otwory okienne, charakteryzuje się tym, że do poszycia zewnętrznego, będącego elementem nośnym konstrukcji, przymocowana jest rama utworzona z rozmieszczonych pomiędzy otworami okiennymi profili przecinających się pod kątem a o wartości z przedziału 15-45°, przy czym punkt ich przecięcia leży w obszarze kolumn międzyokiennych, oraz z zamocowanych do profili i poszycia zewnętrznego ram wewnętrznych okien o zarysie czworo-, sześciolub ośmiokąta, odpowiadających kształtem otworom okiennym w poszyciu zewnętrznym.

PL 224 083 B1

Korzystnie, ramy wewnętrzne okien złożone są z wytłoczonych boków oraz giętych podstaw.

Korzystnie, poszycie zewnętrzne składa się z dwóch blach oraz usytuowanych pomiędzy nimi kolumn międzyokiennych.

Korzystnie, punkt przecięcia profili usytuowany jest centrycznie w obszarze kolumny międzyokiennej.

Korzystnie, kąt a ma 25°.

Korzystnie, ramy wewnętrzne okien posiadają zaokrąglone naroża.

Korzystnie, wewnętrzna powierzchnia ściany bocznej pokryta jest warstwą materiału izolującego termicznie lub tłumiącego drgania.

Zastosowanie konstrukcji ściany bocznej, której poszycie zewnętrzne, będące elementem nośnym, jest stabilizowane przez elementy tworzące ramę według wynalazku pozwoliło zredukować jej masę, zoptymalizować rozkład naprężeń oraz zwiększyć sztywność podłużną i poprzeczną.

Przedmiot wynalazku został uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok ściany od strony wnętrza pojazdu, zaś fig. 2 - widok perspektywiczny ściany bocznej pojazdu z podziałem na poszczególne moduły.

W jednym z praktycznych przykładów realizacji wynalazku modułowa ściana boczna nadwozia, zwłaszcza pojazdu szynowego, zawiera poszycie zewnętrze 1 oraz ramę. Poszycie zewnętrzne 1 składa się z dwóch podłużnych płyt blachy i wspawanych pomiędzy nimi wytłaczanych, stalowych kolumn międzyokiennych 2 o takiej samej grubości co płyty, oraz ram wewnętrznych okien 4. W prezentowanym przykładzie poszycie zewnętrzne 1 zawiera cztery otwory okienne 7 o zarysie ośmiokąta. Oczywistym i zrozumiałym jest, że ściana może posiadać inną ilość okien w zależności od przeznaczenia i typu pojazdu, w którym ma być zastosowana. Rama ściany bocznej wykonana jest ze skrzyżowanych stalowych profili 3 rozmieszczonych pomiędzy otworami okiennymi 7, i zakończona jest na obu końcach profilami w kształcie litery K z pionowymi słupkami. Konstrukcja ściany bocznej, określona zastrzeżeniami patentowymi, nie ogranicza się tylko do takiego rozwiązania, a zakończenia ramy mogą być zrealizowane w inny sposób niż za pomocą pionowych słupków. Profile 3 przymocowane są do poszycia zewnętrznego 1 poprzez spawanie. Punkt przecięcia profili 3 umieszczony jest centrycznie w obszarze kolumny międzyokiennej 2, a kąt a pomiędzy nimi wynosi 25°. Innym elementem składowym ściany są wykonane ze stali ramy wewnętrzne okien 4 o zarysie ośmiokąta, odpowiadające kształtem otworom okiennym 7. Ramy wewnętrzne okien 4 są złożone ze stalowych wytłoczonych boków 5 oraz giętych podstaw 6, i zamocowane są odpowiednio do poszycia zewnętrznego 1 i profili 3. Naroża ram wewnętrznych okien 4 są zaokrąglone, co pozwala na zredukowanie naprężeń w ich obszarze. Montaż elementów ram wewnętrznych okien 4 do poszycia zewnętrznego 1 i profili 3 ściany bocznej realizowany jest za pomocą znanych środków montażowych.

Elementy poszycia zewnętrznego i ramy mogą zostać wykonane z innych materiałów niż w prezentowanym przykładzie np. z aluminium.

Ponadto montaż ściany bocznej do pudła pojazdu może zostać zrealizowany za pomocą znanych technik i środków montażowych np. poprzez spawanie lub elementy montażu na zimno.

Claims (7)

1. Modułowa ściana boczna nadwozia, zwłaszcza pojazdu szynowego, posiadająca ramę, poszycie zewnętrzne oraz otwory okienne, znamienna tym, że do poszycia zewnętrznego (1), będącego elementem nośnym konstrukcji, przymocowana jest rama utworzona z rozmieszczonych pomiędzy otworami okiennymi (7) profili (3) przecinających się pod kątem a o wartości z przedziału 15-45°, przy czym punkt ich przecięcia leży w obszarze kolumn międzyokiennych (2), oraz z zamocowanych do profili (3) i poszycia zewnętrznego (1) ram wewnętrznych okien (4) o zarysie czworo-, sześcio- lub ośmiokąta, odpowiadających kształtem otworom okiennym (7) w poszyciu zewnętrznym (1).

2. Modułowa ściana boczna, według zastrz. 1, znamienna tym, że ramy wewnętrzne okien (4) złożone są z wytłoczonych boków (5) oraz giętych podstaw (6).

3. Modułowa ściana boczna, według zastrz. 1, znamienna tym, że poszycie zewnętrzne (1) składa się z dwóch blach oraz usytuowanych pomiędzy nimi kolumn międzyokiennych (2).

4. Modułowa ściana boczna, według zastrz. 1, znamienna tym, że punkt przecięcia profili (3) usytuowany jest centrycznie w obszarze kolumny międzyokiennej (2).

5. Modułowa ściana boczna, według zastrz. 1 albo 4, znamienna tym, że kąt a ma 25°.

PL 224 083 B1

6. Modułowa ściana boczna, według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że ramy wewnętrzne okien (4) posiadają zaokrąglone naroża.

7. Modułowa ściana boczna, według któregokolwiek z zastrzeżeń od 1 do 6, znamienna tym, że jej wewnętrzna powierzchnia pokryta jest warstwą materiału izolującego termicznie lub tłumiącego drgania.