SU1781114A1 - Крыша вагона для перевозки взрывчатых и легковоспламеняющихся грузов · - Google Patents

Description

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, конкретно к специализированным железнодорожным вагонам для перевозки взрывчатых и легковоспламеняющихся грузов.

Известен специализированный вагон модели 11-274 для перевозки разрядных грузов, построенный Алтайским вагоностроительным заводом.

Особенностью такого вагона является двухслойная крыша, выполненная из стальных листов, верхний толщиной 3-3,5 мм, нижний - 1,5-1,7 мм, с расстоянием между ними 60 мм. Зазор Между обеими крышами ничем не заполнен и торцевые участки открыты. Данная крыша не обеспечивает сохранность и защиту перевозимых грузов, так как в аварийной ситуации при обрыве контактного провода электрифицированных железных дороги падении его на крышу этого вагона происходит, при определенных условиях, прожег обеих крыш, и попадание открытого огня внутрь вагьна, что категорически недопустимо.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является обеспечение сохранности груза в вагоне путем повышения надежности крыши в аварийных ситуациях.

Крыша вагона для перевозки взрывчатых и легковоспламеняющихся грузов по данному изобретению!содержит установленные друг над другом с зазором металлические панели, каждая панель выполнена секционированной, длина каждой секции ограничена вертикальными перегородками, которые установлены внутри кузова, причем панели выполнены в профиле треугольной формы с углами при вершине, соответственно верхней - не более 90°, нижней - не более 120°. при этом она снабжена жестко закрепленными на верхних концах указанных перегородок по всей длине панелей металлическими козырьками с дугостойкостью не менее одной минуты при постоянном токе 2500 А, секции панелей прикреплены к боковым стенам кузова шарнирами с одной степенью свободы в .вертикальной плоскости, а к козырьку и перегородкам - крепежными приспособлениями, причем каждое крепежное приспособление образовано болтовым соединением, наружный диаметр головки болта которого по меньшей мере равен диаметру отверстия в листе крыши, болт установлен в предохранительной втулкешайбе, которая выполнена полиэтиленовой.

На фиг. 1 приведен общий вид вагона; на фиг. 2 - схема конструкции крыши вагона (вид в торец)· на фиг. 3 - схема вагона с раскрытой крышей; на фиг. 4 - схема крепежного приспособления для крепления листов крыши.

Крыша вагона 1 состоит из секций 2, каждая из которых состоит из верхней 3 и нижней 4 крыш, которые опираются на верхний 5 и нижний 6 козырьки крыши, фиксируемые на секционных переборках 7. Корпус вагона 1 через тележки 8 и колесные пары 9 стоит на рельсах 10 железнодорожного пути. Над вагоном располагается контактная подвеска системы электроснабжения с контактным проводом 11, несущим проводом 12, которые крепятся к опорам 13. На схеме показан случай оборванного контактного провода 14, упавшего на крышу. Металлические панели 3 и 4 обеих крыш крепятся к боковым стенкам вагона 1 с помощью шарниров (петель) 15, а к козырькам 5 и б и переборкам 7 с помощью крепежных приспособлений 16 (фиг. 4), состоящих из болта 17 с гайкой 18, предохранительной, например, полиэтиленовой, шайбой 19 и металлическими шайбами 20, 21.

Данная крыша обеспечивает защиту груза в двух аварийных режимах работы при перевозке грузов:, при обрыве контактного провода и падении его на крышу вагона и при возникновении возгорания или повышении давления внутри вагона.

Рассмотрим первый режим. При обрыве контактного провода и падении его на крышу вагона происходит соприкосновение провода с металлической верхней крышей 3, что вызывает протекание тока короткого замыкания через вагон по цепи: оборванный контактный провод 14 - верхняя крыша 3, корпус вагона 1, тележка 8, колеса 9 и рельс 10, который является вторым полюсом источника электроснабжения ж.д. Поскольку контакт между свободно свисающим контактным проводом и крышей вагона вызыва ет протекание весьма больших токов короткого замыкания (5-10) кА и более при любом виде электротяги (постоянный 3 кВ или переменный однофазный 27,5 кВ), происходит электродинамическое воздействие между проводом и крышей вагона, при котором провод отскакивает от крыши. Возникает открытая дуга в зоне соприкосновения, при подключенном к.з. Этот процесс может длиться несколько секунд и даже несколько минут. Так как крыша - наклонная поверхность, то возникает воздушное дутье, вызванное разностью температур в дуге более 1000°С и окрующающей средой. Эффективное дутье в дуговом процессе проявляется при условии наклона поверхности, по которой перемещается дуговое пятно. Этот угол должен быть не менее 45° к горизонтали.

Именно этим объясняется требование по углу а при вершине крыши.

Перемещение дуги вверх по поверхности крыши выводит ее на козырек, где дуга будет гореть между контактным проводом и козырьком 5. Здесь необходимо отметить, что неотключенное защитной аппаратурой системы электроснабжения короткое замыкание может протекать только при токах ниже порога.срабатывания, т.е. при токах в пределах 1,0-2,5 кА. Исходя из этого дугостойкость козырька верхней крыши, обусловленная тем, что дуга, которая вышла на конек, горит в одной-точке, не перемещаясь, как было вначале вдоль металлического листа верхней крыши. Конечно при такой высокой температуре металл конька будет плавиться, одновременно плавится контактный провод, свисающий с крыши. При этом скорость плавления медного контактного провода при постоянном токе 2500 А достигает 1 см/с. Такую дугостойкость в течение 1 минуты может обеспечить сталь толщиной мм и более или другие дугостойкие материалы, например, ванадиевые, молибденовые и др. сплавы. Однако возможны случаи с большим временем локализации поврежденного аварийного участка. В этом случае возможен прожег конька крыши и проникновение продуктов горения дуги под нее. Для защиты от попадания огня внутрь вагона и служит вторая крыша вагона. Причем и здесь достигается высокая степень защищенности, поскольку расстояние (до 500 мм) между двумя крышами доведено до 500 мм. При этом теоретически и практически не возможен переброс дуги от конька верхней, крыши на нижнюю. Капли расплавленного металла с конька, верхней крыши за время падения будут остывать и падать на крышу, нижнюю наклонную поверхность. При падении капли расплавленного металла в воздухе, как известно, образуют мелкие шарики, которые скатываются по наклонной плоскости, остывая по пути перемещения за счет теплопередачи в металл и воздух.

Таким образом, конструкция крыши вагона обеспечивает защищенность груза при падении контактного провода на крышу вагона и исключает попадание дуги и продуктов горения внутрь вагона.

Вторым важнейшим требованием является обеспечение раскрытия крыши вагона при повышении давления внутри’вагона выше установленного порога, что чревато возникновением детонации груза. Такая ситуация полностью исключается в данной конструкции крыши, поскольку крыша сек ционирована и предусмотрено крепление отдельных листов с помощью, так называемых, клапанов, а проще, крепежных приспособлений, прочность которых может быть достаточно точно рассчитана и экспериментально проверена. Применение полимерного материала - полиэтилена дано в качестве примера. Принципиально возможно использовать другие материалы, например, алюминия, или др., с помощью которых обеспечивается главное условие - срез заплечиков шайбы 19 по кольцу отверстия в листе крыши вагона. Число таких узлов крепления достаточно просто рассчитать по усилию, которое будет приложено к каждому листу при повышении давления внутри вагона.

Таким образом, крыша вагона для перевозки взрывчатых и легковоспламеняющихся грузовкомплексно обеспечивает защиту и сохранность перевозимого в вагоне опасного груза от различных аварийных ситуаций, возникающих на электрифицированных железных дорогах, а также от аварийной ситуации внутри вагона.

Claims (2)

Формула изобретения

1. Крыша вагона для перевозки взрывчатых и легковоспламеняющихся грузов, содержащая установленные друг над другом с зазором металлические панели, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения сохранности груза в вагоне путем повышения надежности крыши в аварийных ситуациях, каждая панель выполнена секционной, длина каждой секции ограничена вертикальными перегородками, которые установлены внутри кузова, причем панели выполнены в профиле треугольной формы с углами при вершине соответственно верхней - не более 90°, нижней - не более 120°, при этом она снабжена жестко закрепленными на верхних концах указанных перегородок по всей длине панелей металлическими козырьками с дугостойкостью не менее одной минуты при постоянном токе 2500 А, секции панелей прикреплены к боковым стенам кузова шарнирами с одной степенью свободы в вертикальной плоскости, а к козырьку и перегородкам - крепежными приспособлениями.

.2. Крыша поп. 1,отличающаяся тем, что каждое крепежное приспособление образовано болтовым соединением, наружный диаметр головки болта которого по меньшей мере равен диаметру отверстия в листе крыши, причем болт установлен в предохранительной втулке-шайбе, которая выполнена полиэтиленовой.

Тираж

Подписное

Заказ 4247

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва. Ж-35. Раушская наб., 4/5

Производственно^издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул.Гагарина, 101