RU200905U1

RU200905U1 - Цистерна из алюминиевого сплава

Info

Publication number: RU200905U1
Application number: RU2020111483U
Authority: RU
Inventors: Иван Андреевич Хилов; Владимир Иванович Гуськов; Наталия Шамильевна Сапожникова
Original assignee: РЕЙЛ 1520 АйПи ЛТД
Priority date: 2020-03-19
Filing date: 2020-03-19
Publication date: 2020-11-17

Abstract

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту, а именно к конструкции цистерн для перевозки химических коррозионно-активных грузов, в частности, концентрированной азотной кислоты, предназначенных для применения в составе вагонов-цистерн и контейнеров-цистерн. Цистерна (1) включает в себя цилиндрическую обечайку (1.1) с толщиной стенок Sоби соединённые с обечайкой (1.1) два днища (1.2) с толщиной стенок Sдн. Обечайка (1.1) и днища (1.2) цистерны (1) изготовлены из алюминиевого сплава, содержащего в своём составе не менее 93% алюминия и обладающего гарантируемым значением условного предела текучести не менее 45 МПа, обечайка имеет толщину стенки Sобот 7 до менее 25 мм, днища имеют толщину стенок Sднот 7 до менее 28 мм. Достигаемый технический результат заключается в снижении массы цистерны из алюминиевого сплава и в увеличении её грузоподъёмности при сохранении запаса прочности и обеспечении высокой коррозионной стойкости, достаточной для перевозки коррозионно-активных грузов. 11 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту, а именно к конструкции цистерн для перевозки коррозионно-активных грузов, в частности, концентрированной азотной кислоты, предназначенных для применения в составе вагонов-цистерн и контейнеров-цистерн.

Известна цистерна вагона-цистерны для перевозки крепкой азотной кислоты модели 15-1406 (ЖКЦ–39), содержащего цистерну и платформу, включающую в себя раму, две тележки, автосцепки, автотормоз, рычажную передачу, стояночный тормоз. Цистерна закреплена на раме и включает в себя цилиндрическую обечайку толщиной 25 мм и днища толщиной 28 мм, изготовленные из алюминиевого сплава марки АД0 (см. Справочное пособие «Специализированные цистерны для перевозки опасных грузов». Москва. Издательство стандартов 1993 г.; Альбом-справочник «Грузовые ЖД вагоны. Колея 1520 мм». Часть 6.3 – Вагоны-цистерны для химических веществ, https://www.agonta.com/dwlds/1520mm_tanks_4_chem.pdf, дата последнего обновления 15.01.2012).

Известна также цистерна вагона-цистерны модели 15-6901 для перевозки концентрированной азотной кислоты и других химических грузов с расчетной статической нагрузкой от колесной пары на рельсы 25,0 тс, выбранная в качестве наиболее близкого аналога. Цистерна закреплена на рамной конструкции, установленной на ходовые тележки, и содержит цилиндрическую обечайку толщиной 28 мм и днища толщиной 32 мм, изготовленные из алюминиевого сплава АД0 ГОСТ 4784-97 (см. сайт НПО «Объединённая Вагонная Компания», Руководство по эксплуатации «Вагон-цистерна для концентрированной азотной кислоты, модель 15-9601», https://www.uniwagon.com/, дата последнего обновления ноябрь 2019 г.).

Технической проблемой известных цистерн является относительно высокая масса их тары. Алюминиевый сплав марки АД0, содержащий в своём составе не менее 99,5 % алюминия и применяемый при изготовлении котлов для обеспечения высокой коррозионной стойкости, имеет гарантируемое значение условного предела текучести σ_0,2 не менее 25-35 МПа, в зависимости от толщины плит и производителя, минимальное гарантируемое значение временного сопротивления σ_в составляет 64 МПа. Относительно невысокие показатели механических характеристик приводят к необходимости применения плит большой толщины для изготовления котлов, что увеличивает металлоёмкость котлов, уменьшает грузоподъемность известных вагонов-цистерн и снижает объём их котлов.

Технический результат заявляемой полезной модели заключается в снижении массы цистерны из алюминиевого сплава и в увеличении её грузоподъёмности при сохранении запаса прочности и обеспечении высокой коррозионной стойкости, достаточной для перевозки коррозионно-активных грузов.

Указанный технический результат достигается тем, что цистерну, содержащую обечайку и днища, изготовленные из алюминиевого сплава, предлагается изготавливать из алюминиевого сплава, обладающего гарантируемым значением условного предела текучести σ_0,2 не менее 45 МПа с обечайкой толщиной стенки от 7 до менее 25 мм и днищами толщиной стенок от 7 до менее 28 мм.

В частных формах реализации полезной модели цистерна изготовлена из алюминиевого сплава, обладающего гарантируемым значением условного предела текучести σ_0,2 не менее 45 МПа, с обечайкой толщиной стенки от 15 до менее 25 мм и днищами толщиной стенок от 15 до менее 28 мм; минимально гарантируемое значение временного сопротивления σ_в составляет 65 МПа.

В частных формах реализации полезной модели цистерна изготовлена из алюминиевого сплава, обладающего гарантируемым значением условного предела текучести σ_0,2 не менее 60 МПа, с обечайкой толщиной стенки от 13 до 23 мм и днищами толщиной стенок от 13 до 27 мм; минимально гарантируемое значение временного сопротивления σ_в составляет 70 МПа.

В частных формах реализации полезной модели цистерна изготовлена из алюминиевого сплава, обладающего гарантируемым значением условного предела текучести σ_0,2 не менее 70 МПа, с обечайкой толщиной стенки от 11 до 22 мм и днищами толщиной стенок от 11 до 26 мм; минимально гарантируемое значение временного сопротивления σ_в составляет 75 МПа.

В частных формах реализации полезной модели цистерна изготовлена из алюминиевого сплава, обладающего гарантируемым значением условного предела текучести σ_0,2 не менее 95 МПа, с обечайкой толщиной стенки от 9 до 21 мм и днищами толщиной стенок от 9 до 25 мм; минимально гарантируемое значение временного сопротивления σ_в составляет 100 МПа.

В частных формах реализации полезной модели цистерна изготовлена из алюминиевого сплава, обладающего гарантируемым значением условного предела текучести σ_0,2 не менее 110 МПа, с обечайкой толщиной стенки от 7 до 20 мм и днищами толщиной стенок от 7 до 23 мм; минимально гарантируемое значение временного сопротивления σ_в составляет 115 МПа.

Предлагаемая полезная модель поясняется изображениями, где: на фиг. 1 - общий вид вагона-цистерны для коррозионно-активных грузов; на фиг. 2 – общий вид контейнера-цистерны для коррозионно-активных грузов.

Цистерна 1 вагона-цистерны (фиг. 1) выполнена в виде горизонтально установленной ёмкости и включает в себя цилиндрическую обечайку 1.1 и соединённые с обечайкой 1 и два днища 1.2. Цистерна закреплена на рамной конструкции, выполненной в виде рамы 2, опирающейся на ходовые тележки 3 вагона-цистерны.

Цистерна 1 контейнера-цистерны (фиг. 2) выполнена в виде горизонтально установленной ёмкости и включает в себя цилиндрическую обечайку 1.1 и соединённые с обечайкой 1.1 и два днища 1.2. Цистерна закреплена внутри рамного каркаса 2, выполненного с грузозахватными элементами 3 (например, фитингами), с помощью соединительных элементов 4.

Обечайка и днища цистерн в составе вагона-цистерны и контейнера-цистерны имеют толщину стенок S_об и S_дн, соответственно, и изготовлены из алюминиевого сплава, обладающего механическими свойствами, в частности, минимальным гарантируемым значением условного предела текучести σ_0,2 и минимальным гарантируемым значением временного сопротивления σ_в. При этом в общем случае реализации полезной модели изготовление цистерны из алюминиевого сплава со значением σ_0,2 ≥ 45 МПа делает возможным изготавливать обечайку и днища с толщиной стенок S_об в интервалах от 7 до менее 25 мм и толщиной стенок S_дн от 7 до менее 28 мм. Частными формами реализации могут быть цистерны с значениями параметров: σ_0,2 ≥ 45 МПа, S_об = от 15 до менее 25 мм и S_дн = от 15 до менее 28 мм, σ_в ≥ 65 МПа; σ_0,2 ≥ 60 МПа, S_об = 13-23 мм и S_дн = 13-27 мм, σ_в ≥ 70 МПа; σ_0,2 ≥ 70 МПа, S_об = 11-22 мм и S_дн = 11-26 мм, σ_в ≥ 75 МПа; σ_0,2 ≥ 95 МПа, S_об = 9-21 мм и S_дн = 9-25 мм, σ_в ≥ 100 МПа; σ_0,2 ≥ 110 МПа, S_об = 7-20 мм и S_дн = 7-23 мм, σ_в ≥ 115 МПа.

Для обеспечения достаточной для перевозки коррозионно-активных грузов коррозионной стойкости алюминиевый сплав для изготовления цистерны должен содержать не менее 93% алюминия.

Цистерна для коррозионно-активных грузов из алюминиевого сплава, обладающего указанными механическими характеристиками, может быть изготовлена, например, из сплава марки АМг3. Так, плиты толщиной 11-25 мм из алюминиевого сплава марки АМг3 обладают гарантируемыми значениями условного предела текучести σ_0,2 не менее 70 МПа и временного сопротивления σ_в не менее 185 МПа; плиты толщиной 25-80 мм - гарантируемыми значениями условного предела текучести σ_0,2 не менее 60 МПа и временного сопротивления σ_в не менее 165 МПа. В составе сплава марки АМг3 содержится не менее 93,75 % алюминия.

Применение алюминиевого сплава, минимальное гарантируемое значение условного предела текучести σ_0,2 которого превышает значение этого параметра алюминиевого сплава АД0, применяемого для изготовления цистерн известных вагонов-цистерн, позволяет уменьшить значение толщины S_об стенок обечайки и толщины S_дн стенок днищ предлагаемой цистерны, на основании того, что между условным пределом текучести материала и толщиной стенок существует обратная зависимость. Тем самым, достигается снижение металлоёмкости цистерны и снижение массы цистерны. Также применение алюминиевого сплава с повышенными относительно алюминиевого сплава АД0 гарантируемыми значениями условного предела текучести σ_0,2 и временного сопротивления σ_в за счёт сокращения толщины стенок цистерны способствует повышению грузоподъёмности цистерны и её внутреннего объёма.

В результате расчётов на уровень снижения массы и повышения грузовместимости установлено, что при изготовлении цистерны с соответствующей толщиной стенок обечайки и днищ из алюминиевого сплава с условным пределом текучести σ_0,2 ≥ 45 МПа масса цистерны относительно цистерны вагона-цистерны модели 15-6901 может быть снижена, а грузоподъёмость может быть увеличена не менее, чем на 0,5 т; с условным пределом текучести σ_0,2 ≥ 95 МПа масса цистерны относительно цистерны вагона-цистерны модели 15-6901 может быть снижена, а грузоподъёмость может быть увеличена не менее, чем на 2,5 т.

Claims

1. Цистерна, включающая в себя обечайку и днища, изготовленные из алюминиевого сплава, отличающаяся тем, что обечайка и днища изготовлены из алюминиевого сплава, обладающего гарантируемым значением условного предела текучести не менее 45 МПа, при этом обечайка имеет толщину стенки от 7 до менее 25 мм, днища имеют толщину стенок от 7 до менее 28 мм.

2. Цистерна по п. 1, отличающаяся тем, что обечайка и днища изготовлены из алюминиевого сплава, обладающего гарантируемым значением условного предела текучести, составляющим не менее 45 МПа, при этом обечайка имеет толщину стенки от 15 до менее 25 мм, днища имеют толщину стенок от 15 до менее 28 мм.

3. Цистерна по п. 2, отличающаяся тем, что обечайка и днища изготовлены из алюминиевого сплава, обладающего гарантируемым значением временного сопротивления не менее 65 МПа.

4. Цистерна по п. 1, отличающаяся тем, что обечайка и днища изготовлены из алюминиевого сплава, обладающего гарантируемым значением условного предела текучести не менее 60 МПа, при этом обечайка имеет толщину стенки от 13 до 23 мм, днища имеют толщину стенок от 13 до 27 мм.

5. Цистерна по п. 4, отличающаяся тем, что обечайка и днища изготовлены из алюминиевого сплава, обладающего гарантируемым значением временного сопротивления не менее 70 МПа.

6. Цистерна по п. 1, отличающаяся тем, что обечайка и днища изготовлены из алюминиевого сплава, обладающего гарантируемым значением условного предела текучести не менее 70 МПа, при этом обечайка имеет толщину стенки от 11 до 22 мм, днища имеют толщину стенок от 11 до 26 мм.

7. Цистерна по п. 6, отличающаяся тем, что обечайка и днища изготовлены из алюминиевого сплава, обладающего гарантируемым значением временного сопротивления не менее 75 МПа.

8. Цистерна по п. 1, отличающаяся тем, что обечайка и днища изготовлены из алюминиевого сплава, обладающего гарантируемым значением условного предела текучести не менее 95 МПа, при этом обечайка имеет толщину стенки от 9 до 21 мм, днища имеют толщину стенок от 9 до 25 мм.

9. Цистерна по п. 8, отличающаяся тем, что обечайка и днища изготовлены из алюминиевого сплава, обладающего гарантируемым значением временного сопротивления не менее 100 МПа.

10. Цистерна по п. 1, отличающаяся тем, что обечайка и днища изготовлены из алюминиевого сплава, обладающего гарантируемым значением условного предела текучести не менее 110 МПа, при этом обечайка имеет толщину стенки от 7 до 20 мм, днища имеют толщину стенок от 7 до 23 мм.

11. Цистерна по п. 10, отличающаяся тем, что обечайка и днища изготовлены из алюминиевого сплава, обладающего гарантируемым значением временного сопротивления не менее 115 МПа.

12. Цистерна по п. 1, отличающаяся тем, что обечайка и днища изготовлены из алюминиевого сплава, содержащего в своём составе не менее 93% алюминия.