Водозаправщик железнодорожный Российский патент 2024 года по МПК B61D5/02 B61D15/00 

Заявляемое изобретение относится к устройствам для многократной транспортировки, хранения и выдачи очищенной и технической воды, в частности питьевой воды, а также жидких пищевых продуктов и других неагрессивных жидкостей с регулируемой производительностью путем заправки с полной или частичной порционной выдачей с помощью насосов в резервуары хранения жидких продуктов на железнодорожных станциях, разъездах и экипировочных пунктах или путем дозаправки железнодорожного тягового, подвижного и специального подвижного состава в пути следования и может быть включено в хозяйственные поезда для производства работ по содержанию, обслуживанию и ремонту сооружений и устройств железных дорог, а также может быть использовано для обеспечения жизнедеятельности и технических нужд объектов железнодорожной инфраструктуры, оборудования и железнодорожной техники, которые расположены вдоль железнодорожных линий и вне их на любых стационарных площадках и на мобильных транспортных средствах.

Известен комбинированный вагон, включающий раму, ходовую часть с тележками, устройствами тяги, сцепления, торможения и резервуары (патент на полезную модель RU 139617, МПК B61D 7/00, B61D 5/02, 29.11.2013 г., Бюл. № 11, 20.04.2014 г.), с тремя вариантами исполнения:

- на раме установлены отдельно друг от друга три резервуара для наливных грузов со сливно-наливной аппаратурой, средний из которых прямоугольной формы, а два крайних - цилиндрической формы;

- на раме установлены отдельно друг от друга три крытых резервуара прямоугольной формы для наливных грузов со сливно-наливной аппаратурой;

- кузов содержит три отсека прямоугольной формы, имеющих единую крышу, пол, боковые стены, являющиеся резервуарами для наливного груза и имеющие сливно-наливную аппаратуру.

Недостатками известной полезной модели являются:

- отсутствие конструктивных элементов, предотвращающих и/или гасящих образующихся в процессе движения вагона волн наливных грузов;

- наличие люков и сливных трубопроводов в каждом отсеке, снижающее прочность конструкции резервуаров в целом и сопротивление реактивным силам, действующим на стенки резервуара при повышении металлоемкости конструкции;

- сдвиг центра тяжести цистерны при движении по наклонным участкам на значительное расстояние, приводящий к образованию волны жидкости и дальнейшим ее колебаниям, вызывающим динамические силы, воздействующие на днища и боковые стенки резервуара с опасностью его опрокидывания;

- отсутствие пожарной защиты не менее 180 минут;

- низкая техническая оснащенность;

- отсутствие внутренней системы экологической безопасности, направленной на поддержание санитарных правил и норм;

- возможность эксплуатации только в составе грузовых поездов ввиду отсутствия автономности и энергообеспеченности;

– отсутствие оборудования для порционной выдачи жидкости;

- ограниченное применение для перевозки наливных грузов попеременно в прямом и обратном направлении между двумя конечными пунктами погрузки-разгрузки без возможности выдачи наливного груза порционно и периодически потребителям по пути следования по маршруту из-за отсутствия соответствующего оборудования.

Известна многосекционная цистерна для транспортировки жидкостей, включающая корпус с цельной обечайкой и разделительными перегородками, при этом обечайка выполнена с кольцевыми зигами, причем зиг обращен внутрь по радиусу, а разделительная перегородка смонтирована по линии вершины зига (патент на изобретение RU 2241622, МПК B61D 5/00, B65D 88/00, B65D 88/12, B65D 25/04, 19.11.2001 г., Бюл. № 34, 10.12.2004 г.). Недостатками известного изобретения являются:

- отсутствие пожарной защиты не менее 180 минут;

- отсутствие конструктивных элементов, предотвращающих и/или гасящих образующихся в процессе движения вагона волн наливных грузов;

- наличие люков и сливных трубопроводов в каждом отсеке,

снижающее прочность конструкции резервуаров в целом и сопротивление реактивным силам, действующим на стенки резервуара, при повышении металлоемкости конструкции;

- низкая техническая оснащенность;

- отсутствие внутренней системы экологической безопасности, направленной на поддержание санитарных правил и норм;

- возможность эксплуатации только в составе грузовых поездов ввиду отсутствия автономности и энергообеспеченности;

- ограниченное применение для перевозки наливных грузов попеременно в прямом и обратном направлении между двумя конечными пунктами погрузки-разгрузки без возможности выдачи наливного груза порционно и периодически потребителям по пути следования по маршруту из-за отсутствия соответствующего оборудования;

– отсутствие функциональной возможности порционной выдачи жидкости.

Известна железнодорожная цистерна для транспортировки жидкого ракетного топлива, содержащая корпус, разделенный на отсеки перегородками, люк, сливной трубопровод, при этом перегородки выполнены из сотопанелей, перфорированных с одной стороны и внутри отверстиями, содержат дисковые поворотные затворы фланцевые с редукторами, а редукторы соединены между собой соединительными валами, получающими вращение от кривошипной рукоятки (патент на изобретение RU 2693114, МПК B61D 5/00, 09.07.2018 г., Бюл. № 19, 01.07.2019 г.). Недостатками известного устройства являются:

– трудоемкость заполнения и слива цистерны, занимающих продолжительное время;

– необслуживаемое внутреннее пространство отсеков цистерны;

- низкая техническая оснащенность;

- отсутствие внутренней системы экологической безопасности, направленной на поддержание санитарных правил и норм;

- возможность эксплуатации только в составе грузовых поездов ввиду отсутствия автономности и энергообеспеченности;

- -ограниченное применение для перевозки наливных грузов попеременно в прямом и обратном направлении между двумя конечными пунктами погрузки-разгрузки без возможности выдачи наливного груза порционно и периодически потребителям по пути следования по маршруту из-за отсутствия соответствующего оборудования;

- повышенная металлоемкость конструкции;

отсутствие пожарной защиты не менее 180 минут.

Технической задачей настоящего изобретения является создание модульного водозаправщика, устанавливаемого на железнодорожную платформу, конструкция которого обеспечивает возможность транспортировки, хранения и выдачи очищенной и технической воды, в частности, питьевой воды, а также пищевых жидких продуктов и других неагрессивных жидкостей, с регулируемой производительностью путем заправки с полной или частичной порционной подачей потребителям на станциях и разъездах и экипировочных пунктах с помощью насосов или путем дозаправки железнодорожного тягового, подвижного и специального подвижного состава и железнодорожного транспорта, при этом водозаправщик может включаться в хозяйственные поезда для производства работ по содержанию, обслуживанию и ремонту сооружений и устройств железных дорог в пути следования для обеспечения функционирования инфраструктуры.

Поставленная техническая задача решается за счет того, что водозаправщик железнодорожный включает цельносварной каркас с верхним и нижним основаниями и с не менее двумя технологическими отсеками, выполненными под резервуары прямоугольной формы, по меньшей мере один насос, соединенный трубопроводом с резервуарами, крышу с люками, сливно-наливные устройства и третий отсек, прямоугольные резервуары, стальные или выполненные из нержавеющей стали горизонтальные одностенные, жестко закреплены на полу водозаправщика на лонжеронах, внутри резервуары усилены элементами жесткости и перегородками-волнорезами с перфорированными отверстиями, при этом все стенки каждого резервуара жестко включены в цельносварное демпфирующее устройство, состоящее из самих стенок, перегородок-волнорезов, косынок-упоров и стабилизаторов положения, третий отсек размещен между резервуарами и представляет собой техническое помещение c дверями и окнами, содержащее технологическое и управляющее оборудование.

Технологическое и управляющее оборудование включает дизель-генераторную установку и/или боковые влагозащищенные трехфазные вилки для подачи резервного электропитания на технологическое оборудование водозаправщика, узел учета электроэнергии, устройство заземления, компрессор, шкаф собственных нужд, шкаф управления конвекторами и вентиляцией, насосное оборудование, шкаф управления автоматическим оборудованием, барабан-катушку, шкаф пожарной сигнализации, узел учета холодной воды, а также модуль порошкового пожаротушения и глобальную систему позиционирования.

Общая площадь отверстий каждой перегородки-волнореза составляет от 30 до 50% площади поперечного сечения резервуара, при этом отверстия выполнены разного размера и чередуются в шахматном порядке с горизонтальными проекциями отверстий на соседние перегородки-волнорезы.

На торцевых стенках водозаправщика установлены распашные ворота, оборудованные лестницей для подъема на крышу.

На дверях технического помещения предусматривают выдвижные лестницы с поручнями для подъема в техническое помещение.

В боковых стенках водозаправщика предусматривают вентиляцию с жалюзийными решетками.

Водозаправщик оборудован межвагонными низковольтными электрическими соединениями и дополнительно оснащен светильниками и конвекторами.

Водозаправщик представляет собой объемную цельнометаллическую конструкцию в форме параллелепипеда с размерами 12192×2438×2900 мм, который оборудуется угловыми фитингами в количестве 16 штук или более в точном соответствии с расположением фитинговых упоров на железнодорожной вагон-платформе, а на верхних продольных гранях водозаправщика установлены монтажные скобы для растяжек.

Котлы резервуаров снаружи усилены шпангоутами и/или стрингерами.

Заявляемое изобретение схематично представлено на чертежах:

фиг. 1 – водозаправщик, вид сверху;

фиг. 2 – водозаправщик, вид слева, справа;

фиг. 3 – водозаправщик, вид спереди;

фиг. 4 – разрез А-А фиг. 1;

фиг. 5 – разрез Б-Б фиг. 1;

фиг. 6 – резервуар горизонтальный стальной прямоугольный (далее РГСП), вид сбоку, внешний каркас РГСП из шпангоутов и стрингеров;

фиг. 7 – РГСП, разрез по горизонтальной оси симметрии балансира-стабилизатора положения перегородок-волнорезов;

фиг. 8 – РГСП, разрез по вертикальной оси симметрии РГСП;

фиг. 9 – перегородки-волнорезы;

фиг.10 – демпферное устройство, аксонометрия элементов,

с использованием следуюших обозначений:

1 – цельносварной каркас;

2 – РГСП;

3 – техническое помещение;

4 – входные двери;

5 – каналы для хранения напорных рукавов;

6 – глобальная система позиционирования (GPS);

7 – дизель-генераторная установка (ДГУ);

8 – устройство заземления;

9 – шкаф пожарной сигнализации;

10 – автоматический барабан-катушка;

11 – шкаф управления автоматическим оборудованием;

12 – частотный преобразователь;

13 – насос;

14 – компрессор;

15 – узел учета электроэнергии;

16 – узел учета холодной воды;

17 – шкаф собственных нужд;

18 – шкаф управления конвекторами и вентиляцией;

19 – светильник;

20 – конвектор;

21 – модуль порошкового пожаротушения;

22 – распашные ворота;

23 – устройства ввода-вывода внешних трубопроводов;

24 –трехфазная вилка в защитном коробе;

25 – лестница для подъема на крышу;

26 – межвагонное соединение;

27 – вентиляция с жалюзийными решетками;

28 – лестница выдвижная;

29 – поручни;

30 – перегородка-волнорез 1;

31 – перегородка-волнорез 2;

32 – перегородка-волнорез 3;

33 – перегородка-волнорез 4;

34 – люк;

35 – балансир-стабилизатор положения перегородок-волнорезов;

36 – косынки-упоры;

37 – шпангоуты и стрингеры.

Водозаправщик железнодорожный представляет собой объемную цельнометаллическую конструкцию, состоящую из стального силового цельносварного каркаса 1 с верхним и нижним основаниями и с отсеками. Боковые стены и верхнее основание водозаправщика выполнены из стального листа, а нижнее основание – из рифлёного листа. Пол, крыша и стенки водозаправщика железнодорожного утеплены внутри по всему периметру негорючим утеплителем повышенной теплоизоляции и жесткости.

Водозаправщик железнодорожный включает не менее двух технологических отсеков, снабженных вентиляцией с жалюзийными решетками 27, под РГСП 2 с люками 34, , а также один отсек под техническое помещение 3, снабженное боковыми входными дверями 4. С торцов водозаправщика железнодорожного расположены обеспечивающие доступ к наружным торцам РГСП 2 торцевые распашные ворота 22, на одной части которых закреплена лестница для подъема на крышу 25, чтобы попасть на смонтированные на крыше площадки обслуживания (на фиг. не показаны) со съемным ограждением (на фиг. не показан). Извлечение РГСП 2 для обслуживания и ремонта осуществляется через распашные ворота 22 по лонжеронам (на фиг. не показаны).

Торцы водозаправщика железнодорожного также оборудуются межвагонными соединениями 26 для возможности его соединения с аналогичными водозаправщиками железнодорожными и дальнейшей его транспортировки железнодорожным транспортом. Внутренняя часть водозаправщика железнодорожного, по крайней мере, с одной стороны снабжена каналами для хранения напорных рукавов 5.

В отсеке технического помещения 3 размещено оборудование технологическое и управляющее с возможностью взаимодействия с другими элементами водозаправщика: система глобального позиционирования 6; ДГУ 7; устройство заземления 8; по меньшей мере, один насос 13, соединенный трубопроводом (на фиг. не показан) с РГСП 2; шкаф пожарной сигнализации 9; автоматический барабан-катушка 10 для подачи воды на расстояние; шкаф управления автоматическим оборудованием 11 с возможностью управления оборудованием в ручном режиме (аварийный режим); частотный преобразователь 12; компрессор 14 для технологических нужд; узел учета электроэнергии 15 и узел учета холодной воды 16 для снятия показаний поступаемых и расходуемых ресурсов; шкаф собственных нужд 17; шкаф управления конвекторами и вентиляцией 18; модуль порошкового пожаротушения 21. Вход в техническое помещение 3 осуществляется через две входные двери 4 с лестницами выдвижными 28 с поручнями 29 для подъема в техническое помещение 3.

Также водозаправщик железнодорожный оснащен трехфазной вилкой в защитном коробе 24 для подачи резервного электропитания от постороннего источника электропитания на технологическое оборудование водозаправщика железнодорожного и устройствами ввода-вывода внешних трубопроводов 23.

Для сохранения свойств металла РГСП 2 с внешним каркасом из шпангоутов и стрингеров 37 и другого оборудования, размещённого в водозаправщике железнодорожном, при эксплуатации водозаправщика железнодорожного в условиях особо низких температур внутри водозаправщика железнодорожного по периметру расположены конвектора 20, которыми в автоматическом режиме управляет шкаф управления конвекторами и вентиляцией 18: включение и отключение конвекторов 20 осуществляется по сигналу системы в соответствии с заданной температурой в автоматическом режиме. Также автоматически с помощью шкафа управления конвекторами и вентиляцией 18 включается вентиляция с жалюзийными решетками 27, обеспечивая приток свежего воздуха в водозаправщик железнодорожный, нормативный воздухообмен и устранение возможной загазованности при включении ДГУ 7. Светильники 19 для освещения технического помещения 3 включаются с помощью переключателя.

Внутри водозаправщика железнодорожного в нижней части в местах установки РГСП 2 расположены жестко закрепленные к полу лонжероны (на фиг. не показаны) под опоры РГСП 2. На полу между лонжеронами (на фиг. не показаны) и внутренней боковой стенкой водозаправщика могут находиться каналы для хранения напорных рукавов 5.

РГСП 2 устанавливают на лонжероны (на фиг. не показаны), жестко фиксируя упорами и стальными болтами. Резервуары прямоугольного сечения по сравнению с резервуарами тел вращения имеют относительно более низкое расположение центра тяжести и обеспечивают более полное использование габаритных размеров. Внутри каждый РГСП 2 поделен на секции перегородками-волнорезами 30-33 с перфорацией отверстиями, между собой перегородки-волнорезы 30-33 жестко соединены в цельносварное демпфирующее устройство балансирами-стабилизаторами положения перегородок-волнорезов 35, установленных выше горизонтальной оси симметрии РГСП 2 на высоте до ¾ высоты вертикального просвета РГСП 2. Балансиры-стабилизаторы положения перегородок-волнорезов 2.3. предотвращают возникновение колебаний перегородок-волнорезов 30-33. в РГСП 2 путем перераспределения разновекторной амплитуды деформаций с одной на другую и достижения результирующей до нулевого значения за счёт увеличения площади перегородок-волнорезов 30-33, воспринимающих и встречающих возникающую волну и, соответственно, участвующих в ее глушении. Места присоединения перегородок-волнорезов 30-33 внутри РГСП 2 усилены косынками-упорами 36 для большей жесткости конструкции демпфирующего устройства и усиления турбулентности потоков жидкости. В перегородках-волнорезах 30-33 перфорированы сплошные отверстия общей площадью от 30 до 50% площади поперечного сечения РГСП 2. Скорость движения потоков жидкости, проходящих через эти отверстия, мгновенно увеличивается, а траектории движения потоков меняют свое направление, отчего в потоке жидкости возникают нелинейные пульсации скорости и изменения направления движения, скачки давления, вызывая проявления турбулентности и явления интерференции с образованием вихрей и воздушных полостей, что приводит к значительному уменьшению силы гидроударов жидкости на боковые и, особенно, на торцевые стенки РГСП 2, а также к прекращению колебательных движений жидкости в значительно меньший промежуток времени ввиду гашения волны каждым элементом демпфирующего устройства.

При транспортировке водозаправщика железнодорожного подвижным железнодорожным тяговым составом в пути следования с изменяющейся скоростью движения железнодорожного транспорта или другим мобильным транспортным средством внутри РГСП 2 при загруженности жидкостью менее 90% возникают колебательные волновые движения жидкости. Возникающая волна с ламинарным потоком жидкости, проходя через перфорации перегородок-волнорезов 30-33 переходит в нелинейные многочисленные волны потоков жидкости с образованием локальных вихрей, заполняемых воздухом, что ведет к переходу движения потоков жидкости из ламинарного к турбулентному внутри РГСП 2. При этом потоки жидкости внутри РГСП 2, формируемые при прохождении перфораций в перегородках-волнорезах 30-33 приобретают хаотично различное направление и скорости. Установленные внутри РГСП 2 перегородки-волнорезы 30-33 с расположенными в шахматном порядке по отношению к друг другу отверстиями-перфорациями пропускают жидкость с высокой скоростью, при этом значение числа Рейнольдса увеличивается значительно выше 4000 единиц, что полностью гасит колебательно-волновые движения жидкости. Балансир-стабилизатор положения перегородок-волнорезов 35 значительно снижает возникающую деформацию боковых и торцевых стенок РГСП 2 и перегородок-волнорезов 30-33 как по амплитуде, так и по времени.

Данные о количестве и уровне воды в РГСП 2, которые получают с помощью уровнемеров (на фиг. не показан), передаются в режиме онлайн на удаленное программное обеспечение посредством GSM связи.

Заполнение РГСП 2, разделенного перегородками-волнорезами 30-33, очищенной и технической водой производится через всасывающий патрубок (на фиг. не показан), выдача жидкости производится насосом 13 в автоматическом режиме: при открытии запорной арматуры (на фиг. не показана), расположенной в техническом помещении 3, в системе трубопроводов (на фиг. не показана) падает давление, датчик давления (на фиг. не показан) подает сигнал на шкаф управления автоматическим оборудованием 11, шкаф управления автоматическим оборудованием 11 подает сигнал включения на насос 13 на выдачу холодной воды потребителям, при закрытии запорной арматуры в техническом помещении 3 в системе трубопроводов (на фиг. не показана), расположенных после насосов 13, давление нарастает до выставленных значений датчика давления (на фиг. не показан), датчик давления подает сигнал на шкаф управления автоматическим оборудованием 11, шкаф управления автоматическим оборудованием 11 подает сигнал на насос 13 на отключение.

Заполнение каждого РГСП 2 может осуществляться через трубопровод наполнения (на фиг. не показан): на железнодорожных станциях и разъездах; в железнодорожном депо; с водозаправочных железнодорожных эстакад; с железнодорожных цистерн; с автоцистерн.

Слив каждого РГСП 2 может осуществляться через насос 13: в емкостной парк на железнодорожных станциях и разъездах; в проходящий железнодорожный подвижной состав; в железнодорожную цистерну или любую другую ёмкость.

Производительность насоса 13 по выдаче воды или других жидких пищевых продуктов на железнодорожных станциях и разъездах в любую ёмкость регулируется в зависимости от необходимой потребности частотным преобразователем 12, также возможно осуществление регулировки производительности насоса 13 с помощью шкафа управления автоматическим оборудованием 11. Регулируется производительность насоса 13 посредством изменения скорости вращения вала, подстраиваясь под заданные параметры водопотребления.

Водозаправщик железнодорожный устанавливается на железнодорожную платформу с размещением центра тяжести водозаправщика на оси пересечения осей симметрии железнодорожной платформы и закрепляется с помощью фитинговых упоров, а также дополнительно крепится к полу платформы для предотвращения продольных и поперечных перемещений растяжками проволочными и деревянными упорами.

Изобретение относится к устройствам для многократной транспортировки, хранения и выдачи очищенной и технической воды. Водозаправщик железнодорожный включает цельносварной каркас с верхним и нижним основаниями и с не менее двумя технологическими отсеками, выполненными под резервуары прямоугольной формы, по меньшей мере один насос, соединенный трубопроводом с резервуарами, крышу с люками, сливно-наливные устройства и третий отсек. Прямоугольные резервуары, стальные или выполненные из нержавеющей стали горизонтальные одностенные, жестко закреплены на полу водозаправщика на лонжеронах. Внутри резервуары усилены элементами жесткости и перегородками-волнорезами с перфорированными отверстиями. Все стенки каждого резервуара жестко включены в цельносварное демпфирующее устройство, состоящее из самих стенок, перегородок-волнорезов, косынок-упоров и стабилизаторов положения. Третий отсек размещен между резервуарами и представляет собой техническое помещение c дверями и окнами, содержащее технологическое и управляющее оборудование. Изобретение обеспечивает возможность транспортировки, хранения и выдачи очищенной и технической воды, в частности питьевой воды, а также пищевых жидких продуктов и других неагрессивных жидкостей с регулируемой производительностью. 8 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Водозаправщик железнодорожный, включающий цельносварной каркас с верхним и нижним основаниями и с не менее двумя технологическими отсеками, выполненными под резервуары прямоугольной формы, по меньшей мере один насос, соединенный трубопроводом с резервуарами, крышу с люками, сливно-наливные устройства и третий отсек, отличающийся тем, что третий отсек размещен между резервуарами и представляет собой техническое помещение c дверями и окнами, содержащее технологическое и управляющее оборудование; прямоугольные резервуары, стальные или выполненные из нержавеющей стали горизонтальные одностенные, жестко закреплены на полу водозаправщика на лонжеронах, внутри резервуары усилены элементами жесткости и перегородками-волнорезами, перфорированными отверстиями, при этом все жестко соединенные стенки котла резервуара представляют собой внешний контур цельносварного демпфирующего устройства, состоящего из самих стенок котла, перегородок-волнорезов, стабилизаторов положения и косынок-упоров.

2. Водозаправщик по п. 1, отличающийся тем, что технологическое и управляющее оборудование включает дизель-генераторную установку и/или боковые влагозащищенные трехфазные вилки для подачи резервного электропитания, узел учета электроэнергии, устройство заземления, компрессор, шкаф собственных нужд, шкаф управления конвекторами и вентиляцией, насосное оборудование, шкаф управления автоматическим оборудованием, барабан-катушку, шкаф пожарной сигнализации, узел учета холодной воды, а также модуль порошкового пожаротушения.

3. Водозаправщик по п. 1, отличающийся тем, что общая площадь отверстий каждой перегородки-волнореза составляет от 30 до 50 процентов площади поперечного сечения резервуара.

4. Водозаправщик по п. 4, отличающийся тем, что отверстия выполнены разного размера и чередуются в шахматном порядке с проекциями отверстий на соседних перегородках-волнорезах.

5. Водозаправщик по п. 1, отличающийся тем, что на торцевых стенках водозаправщика установлены распашные ворота, оборудованные лестницей для подъема на крышу.

6. Водозаправщик по п. 1, отличающийся тем, что на дверях технического помещения установлены выдвижные лестницы с поручнями для подъема в техническое помещение.

7. Водозаправщик по п. 1, отличающийся тем, что в боковых стенках водозаправщика расположена вентиляция с жалюзийными решетками.

8. Водозаправщик по п. 1, отличающийся тем, что водозаправщик дополнительно оборудован межвагонными низковольтными электрическими соединениями.

9. Водозаправщик по п. 1, отличающийся тем, что водозаправщик представляет собой объемную цельнометаллическую конструкцию в форме параллелепипеда с размерами 12192×2438×2900 мм и оборудуется угловыми фитингами в количестве 16 штук или более в точном соответствии с расположением фитинговых упоров на железнодорожной вагон-платформе, при этом на верхних продольных гранях водозаправщика установлены монтажные скобы для растяжек.