9.4.3. Резервуарные вагоны

У нас эту категорию подвижного состава называют цистернами (лат. cisterna водоем, водохранилище – открытый водоем с водонепроницаемыми стенками и дном). По нашему мнению для них больше подходит наименование резервуарные (лат. reservare сохранять, сберегать – емкость для жидкостей и газов) вагоны, так как они имеют закрытую емкость для груза.

В начале резервуарные вагоны относили к специализированному подвижному составу, так как в них перевозились только жидкости. Затем, когда их приспособили для перевозок грузов, обладающих способностью течь (это грузы, подобные пылевидным, мелко- и крупнозернистым, кусковым и вообще сыпучим), эти вагоны были отнесены к универсальным или, в крайнем случае, к специализированным вагонам по выбранной конструкции кузова 32 табл. 9.2 .

Отличительной особенностью резервуарных вагонов является наличие замкнутого несущего кузова-резервуара с загрузочно-разгрузочным устройством (одним или неколькими), закрепленного на раме вагона, предназначенным для перевозок грузов в разных климатических зонах под избыточным давлением. Несущую способность таким кузовам создают их форма (цилиндрическая, сферическая, конусообразная) «сваренная» из металлических листов толщиной от 9 до 45 мм. Эти кузова называют еще котлами, у которых выделяют нагрузочную часть от груза, образованную так называемыми броневыми, повышенными по толщине, листами стали. В зависимости от перевозимого груза и внешних условий котлы изнутри и снаружи покрывают разнообразной изоляцией. Такие особенности кузовов резервуарных вагонов способствовали включению их в несущую конструкцию вагона.

Тормозное, ударно-тяговое оборудование и ходовые части для резервуарных вагонов используются типовыми, как и для всех универсальных вагонов.

Рис. 9.8. Резервуарные вагоны с горизонтально расположенным котлом (вверху),

налонно- и вертикально расположенными резервуарами (внизу)

Все многообразие резервуарных вагонов мы классифицировали по следующим признакам (см. табл. 9.5 и рис. 9.9):

- по осности: четырех-, шести- и восьмиосные;

- по количеству резервуаров: один или несколько;

- по расположению резервуаров: горизонтальные, вертикальные и наклонно расположенные;

- по несущей способности вагона: с несущей рамой, вагоны с «неполной» рамой и вагоны безрамной конструкции;

- по материалу котла: металлические и неметаллические;

- по перевозимому грузу: жидкости, не жидкости и смеси;

- по степени влияния груза на вагон и окружающую среду: токсические и нетоксические, агрессивные и неагрессивные, с нормальным и повышенным внутренним давлением.

Наиболее распространенным типом резервуарных вагонов являются универсальные четырехосные 1 (табл. 9.5, рис. 9.9, рис. 9.10) цистерны с котлом на раме.

Рис.9.9. Четырехосная цистерна для светлых нефтепродуктов

Котел прикреплен болтами к хребтовой балке рамы вагона в средней его части и уложен на боковые опоры, размещенные на шкворневых балках. Для предотвращения опрокидывания под воздействием боковых сил он хомутами прижимается к опорам. Такое соединение дает возможность компенсировать возможные температурные изменения длины котла. Он сварен из продольных металлических листов-обечаек и замкнут двумя полусферическими днищами. При этом нижний лист, броневой имеет толщину до 11 мм, верхние листы – 9 мм. Загрузка такой цистерны производится сверху, через горловину котла, а разгрузка – снизу, через универсальный сливной прибор; управление сливом осуществляется сверху из горловины. Котел в закрытом состоянии представляет собой герметическую емкость, поэтому для регулирования внутреннего давления

Табл. 9. 5. Резервуарные вагоны

пп	Показатель классификации	В а р и а н т ы
1 2 3 4 5	Осность Конструктивная схема: - количество резервуаров - расположение резервуа- ров относительно плос- кости рамы - закрепление резервуара Несущая способность Материал котла Перевозимые грузы: - по виду -по влиянию на вагон и окружающую среду	1) Четырехосные 2) Шестиосные 3) Восьмиосные 4) Один 5) Несколько 6) Горизонтальное 7) Вертикальное 8) Под углом к горизонту 9) Жесткое 10) Шарнирное 11) Рамные конструкции 12) Частично рамные конструкции 13) Безрамные конструкции 14) Металл 15) Неметалл 16) Жидкости 17) «Текучие» грузы (не жидкости) 18) Газы 19) Нетоксич- 20) Токсичные 21) Неагрес- 22) Агрессив- 23) С нормальным 24) С повышенным ные сивные ные внутренним внутренним давлением давлением
Исполнение
Примечание.Reservoir – фр.- сохранять сберегать; cisterna – лат.- водоем, водохранилище

Рис. 9. 10. Схематическое изображение классификационных признаков табл. 9.5

в котле на цистерне имеется впускно-выпускной регулирующий клапан.

В начале для удовлетворения внутренних нужд хотели использовать резервуарные вагоны с котлом повышенного объема. Для этого предполагали использовать шестиосные 2 (табл. 9.5, рис. 9.10) вагоны. Однако они кроме тех недостатков, которые мы отметили в п. 8.4.2, требовали переустройства наливных и сливных устройств из-за увеличенной длины котла у клиентов железной дороги. Шестиосные вагоны не получили распространения на наших железных дорогах.

Восьмиосные резервуарные вагоны 3 (табл. 9.5, рис. 9.8, 9.10) предназначались для БАМа для экспортных поставок нефти-сырца к морскому порту Ванино на тихоокеанское побережье страны. Однако из-за изменившихся условий в стране и мире эти поставки не состоялись. Ограниченное количество восьмиосных резервуарных вагонов используется внутри страны.

Универсальные восьмиосные цистерны (рис.9.11) имеют котел, к которому с обоих концов жестко прикреплены концевые части рамы; они обеспечивают соединение с ходовыми частями и в них располагаются ударно-тяговые устройст- ва.

В восьмиосных цистернах может быть одно или два загрузочных и выгрузочных отверстия.

Для перевозки разных грузов, для достижения мелкопартионности перевозок одного груза, а также для улучшения погрузки-выгрузки грузов резервуарные вагоны могут иметь один 4 или несколько 5 (табл. 9.5, рис. 9.8 ÷ 9.11) котлов-резервуаров, которые могут располагаться горизонтально 6, параллельно

Рис.9.11. Восьмиосная цистерна

Рис.9.12. Вагон с наклонно расположенным котлом

Рис. 9.13. Вагон с вертикально расположенными котлами

Рис. 9.14.Резервуарный вагон с поворачивающимися котлами

продольной оси вагона, вертикально 7, перпендикулярно продольной оси вагона, под некоторым фиксированным углом к продольной оси вагона 8 (рис. 9.10, 9.12), с наклоняемым горизонтальным, вертикальным (рис. 9.13) и поворачивающимися (рис. 9.14) резервуарами-котлами.

Как видно, особенности размещения груза, его погрузка и выгрузка определяют крепление резервуаров к раме вагона. Оно может быть жестким 9 неподвижным сварочным соединением, жестким неподвижным болтовым или шарнирным 10 (табл. 9.5, рис. 9.10). В случае жесткого неподвижного сварочного соединения резервуары и рама представляют собой единую основную несущую конструкцию, воспринимающую совместно все виды эксплуатационных нагрузок. Такое соединение имеют резервуарные вагоны безрамной 13 или частично рамной 12 конструкции. У вагонов с жестким неподвижным болтовым или шарнирным прикреплением котла к раме основная несущая конструкция разделяется на раму и котел 9, 11. При этом рама воспринимает только продольные нагрузки, а котел – вертикальные и усилия от давления груза.

У резервуарных вагонов рамной 11 конструкции элементы рамы играют неодинаковую роль. Она зависит от способа соединения котла с рамой. При цельнонесущей конструкции 13 вагона все элементы рамы являются основными и несущими; при частично несущей конструкции, в которой рама воспринимает только продольные нагрузки, основную роль в ней играют хребтовая балка (она работает на продольные нагрузки) и шкворневые балки (они воспринимают вертикальные нагрузки); другие балки выполняют вспомогательную роль.

Материалом котла у резервуарных вагонов могут быть металлы 14, инертные по отношению к грузу и окружающей среде и не металлы 15 (табл. 9.5, рис. 9.10). В некоторых случаях делают защиту основного материала котла различными изолирующими материалами-веществами (например, свинец, алюминий, резина и пр.).

В настоящее время в резервуарных вагонах перевозятся не только жидкости 16, но и различные сыпучие материалы, способные «течь» 17. К ним относятся: цемент, зерно, минеральные удобрения, кварцевый песок, щебенка,

гранулированные материалы и пр. Сжиженные газы 18 перевозятся под большим давлением (до 50 бар). В вагоне они занимают объем как жидкости и частично, как газы. Для восприятия внутреннего давления конструкция котла вагона усилена и имеет приспособления для минимизации воздействия солнечной инсоляции, специальные теневые кожухи и соответствующую окраску.

Как уже указывалось ранее (см. п. 9.2) в грузовых железнодорожных вагонах перевозятся все мыслимые и немыслимые грузы, в том числе токсичные (греч. toxikon яд – соединения бактериального, растительного или животного происхождения, которые при попадании в живой организм вызывают заболевания или их гибель), агрессивные (франц. agression нападение – проявление насильственных актов) и перевозимые под специальным давлением (повышенном). Токсичные 20 грузы из-за недопущения воздействия, прежде всего, на человека защищают при перевозках, в необходимых случаях информируют о таких перевозках людей, не допускают их присутствия, или защищают спецодеждой. Агрессивные 22 грузы воздействуют негативным образом на конструкцию вагонов, поэтому при их перевозке используют различные промежуточные третьи тела между грузом и вагоном. При перевозках грузов под большим 24 (табл. 9.5), чем атмосферное, давлением используют соответствующие вагоны с впускно-выпускными клапанами для поддержания его на требуемом уровне. Для всех этих грузов имеются специальные Требования на их перевозку.