Введение
Вагон-цистерна — вид подвижного состава железных дорог. Цистерны предназначены для перевозки жидкостей: нефти и продуктов её переработки, химически-активных и агрессивных жидких веществ (кислоты, щёлочи и др. сложные вещества), сжиженного газа (пропан-бутан, кислород), воды, молока (молоковоз), патоки. Вагоны-цистерны используются также для перевозки муки (муковоз) и цемента.
Цистерны предназначены для перевозки жидких, газообразных, затвердевающих и порошкообразных грузов. Они различаются по роду перевозимых грузов, конструкции рамы, осности и калибровочному типу.
Перевозимые грузы размещаются в котле, представляющем собой специфическую форму кузова.
Устройство цистерн общего назначения
Цистерны предназначены для транспортирования в основном жидких и газообразных веществ. В некоторых цистернах перевозятся сыпучие пылевидные грузы. Специфика перевозимых в цистернах грузов обусловливает особую герметическую конструкцию кузова цистерны, называемого котлом. Котел цистерны представляет собой резервуар цилиндрической формы с выпуклыми торцовыми частями (днищами) в форме шаровых сегментов. Другие узлы цистерны (ходовые части, сцепные приборы, тормозное оборудование) типовые, т. е. такие же, как у всех грузовых вагонов. В зависимости от видов грузов различают цистерны общего назначения (для перевозки широкой номенклатуры нефтепродуктов) и специальные (для перевозки определенных грузов). Помимо того, в последние годы введена двухгруппная специализация цистерн общего назначения — для темных нефтепродуктов (нефть, минеральные масла и т. п.) и светлых (бензин, лигроин и т. п.). Это позволило существенно сократить объем работ по подготовке цистерн общего назначения к наливу (очистка котла от ранее перевозимого груза, промывка и пропарка его).
Рисунок 1 Четырехосная цистерна грузоподъемностью 60 т
1 — котел; 2 — автосцепное устройство; 3 — крепление котла к раме;
4 — тормозное оборудование; 5 — рама; 6 — тележка; 7 —опора котла на раму
К группе специальных цистерн относятся цистерны для перевозки кислот, молока, спирта, этиловой жидкости, сжиженных газов, цемента, кальцинированной соды и пр.
Цистерн специального назначения строят сравнительно немного, поэтому для удобства постройки, ремонта и эксплуатации они имеют унифицированные с цистернами общего назначения рамы, узлы крепления котла и пр. Между собой специальные цистерны отличаются конструкцией котла и его элементов.
Для улучшения организации перевозок наливных грузов (ускорения оборота цистерн) массу жидкого груза в цистерне определяют не взвешиванием, а замерно-калибровочным способом. Для этого измеряют уровень жидкости в котле, затем по таблицам калибровки с учетом плотности груза и калибра цистерны подсчитывают массу груза. О калибре цистерны свидетельствуют металлические цифры, приваренные к котлу с обеих сторон.
Цистерны всех типов выпускаются Ждановским заводом тяжелого машиностроения (ЖЗТМ).
Актуальность выбранной тематики исследования
Коррозия внутренней поверхности вагонов-цистерн, наносит очень большой материальный ущерб вследствие преждевременного выхода технических средств из строя, перерасхода металла на строительство резервуарного парка. В последние годы парк специализированных вагонов-цистерн постоянно сокращается, в результате чего возникает дефицит вагонов для транспортировки специальных грузов даже в условиях снижения объемов перевозок. Все больше вагонов-цистерн выходит из эксплуатации вследствие отказов и окончания нормативного срока службы. Одним из способов решения проблемы нехватки вагонов в условиях существующей экономической ситуации является проведение комплекса работ по продлению срока их безопасной эксплуатации. Исходя из опыта прошлых лет, данные мероприятия оказывают существенный экономический эффект, который, по сравнению с покупкой нового подвижного состава, может достигать 40 %.
Поиск патентной информации в сети
Для проведения патентного поиска воспользуемся базой данных патентной информации РФ размещенной на официальном сайте Федерального государственного бюджетного учреждения «Федеральный институт промышленной собственности» (ФИПС) (https://www.fips.ru). Был выполнен поиск наиболее подходящих патентных разработок. Найденные патенты по методам защиты металлов от коррозии вагонов-цистерн.
1) Способ защиты металлических поверхностей.
2) Способ защиты от коррозии резервуаров,цистерн и тары.
3) Способ полимеризации барьерной защиты на внутренней поверхности котла железнодорожной цистерны.
4)
5)
Итоги поисков представлены в таблице 3.1.
Таблица 1.1 – информация по найденным патентами
№ | Индекс МПК | Дата публикации | Авторы | Название | Статус | Электронная ссылка на документ |
RU 2 688 534 C1 | 2019.05.21 | Головинский Андрей Георгиевич (RU), Фарафонов Александр Владимирович (RU) | Способ полимеризации барьерной защиты на внутренней поверхности котла железнодорожной цистерны. | Действует (последнее изменение 21.05.19) | //sbk.ltd.ua/ ru/stroitelno-montazhnye-raboty/159-okraskastalnyh-emkostej-reservuarov-elevatorov.html> | |
RU 191685 U1 | 2019.08.15 | Бороненко Юрий Павлович (RU) Рязанов Степан Андреевич (RU) Мушков Евгений Сергеевич (RU) | Вагон-цистерна с котлом из алюминиевого сплава | Действует (последнее изменение 15.08.19) | https://patents.s3.yandex.net/RU191685U1_20190815.pdf | |
RU 187365 U1 | 2019.03.01 | Савушкин Роман Александрович (RU) Орлова Анна Михайловна (RU) Кякк Кирилл Вальтерович (RU) Калугин Александр Васильевич (RU) Шевченко Денис Владимирович (RU) Пасько Евгений Геннадьевич (RU) | Котел для хранения и перевозки агрессивных жидкостей | Действует (последнее изменение 01.03.19) | https://patents.s3.yandex.net/RU187365U1_20190301.pdf | |
RU 173545 U1 | 2017.08.30 | Савушкин Роман Александрович (RU) Кякк Кирилл Вальтерович (RU) Калугин Александр Васильевич (UA) Шевченко Денис Владимирович (RU) Попович Станислав Игоревич (RU) Шалыгин Андрей Михайлович (RU) | Вагон-цистерна для перевозки сильно коррозионно-активных грузов | Действует (последнее изменение 30.08.17) | https://yandex.ru/patents/doc/RU173545U1_20170830 | |
RU 2 237 586 C2 | 2002.05.30 | Евдокимов А.А. (RU) Смолянов В.М. (RU) Журавлев А.В. (RU) Новосельцев Д.В. (RU) Груздев С.Г. (RU) | Способ подготовки нефтеналивных цистерн к ремонту и устройство для его реализации | Действует (последнее изменение 30.05.02) | https://yandex.ru/patents/doc/RU2237586C2_20041010 | |
RU 96125 U1 | 2010.07.20 | Соболев Сергей Рудольфович (RU) Марченко Алексей Николаевич (RU) Козлов Игорь Борисович (RU) Романов Геннадий Васильевич (RU) Степанов Борис Емельянович (RU) Базегский Эдуард Павлович (RU) | ПРОТЕКТОРНАЯ ЗАЩИТА ЦИСТЕРНЫОТ КОРРОЗИИ | Действует (последнее изменение 20.07.10) | https://yandex.ru/patents/doc/RU96125U1_20100720 | |
RU 3278 U1 | 1996.12.16 | Прасс Л.В. Хижняков В.И. Пуговкин М.М. Бушковский А.Л. | УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ РЕЗЕРВУАРОВ ОТ КОРРОЗИИ | Действует (последнее изменение 16.12.96) | https://yandex.ru/patents/doc/RU3278U1_19961216 | |
SU 359305 A1 | 1972.12.03 | Глазов Н.П. Уткин В.К. | Устройство для катодной защиты внутренней поверхности металлической емкости от коррозии | Действует (последнее изменение 03.12.72) | https://yandex.ru/patents/doc/SU359305A1_19721203 | |
RU 2 183 649 C1 | 2002.06.20 | Кравцов В.В. Каравайченко М.Г. | СПОСОБ ЗАЩИТЫОТ КОРРОЗИИ РЕЗЕРВУАРОВ, ЦИСТЕРН И ТАРЫ | Действует (последнее изменение 20.06.02) | https://yandex.ru/patents/doc/RU2183649C1_20020620 | |
CN 104760780A | 2015.07.08 | 季 永 东 | Коррозионностойкая вагон-цистерна | Действует (последнее изменение 08.07.15) | https://patents.google.com/patent/CN104760780A/en |
Таблица 1.2 – Анализ собранной патентной информации
Вид промышленной собственности, наименование объекта пром. собственности. Патентообладатель (страна, фирма) | Номер охранного документа, классификационный индекс, номер и дата подачи заявки, др. библиографические данные | Наименование составных частей объекта исследования, в которых могут быть использованы объекты промышленной собственности | Оценка влияния использования объектов промышленной собственности на характеристики объекта исследования | Возможность и целесообразность использования объектов пром. собственности или причины отказа от использования | Ожидаемый эффект |
1. Способ полимеризации барьерной защиты на внутренней поверхности котла железнодорожной цистерны Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное объединение "Защита металлов" (RU) | ПАТЕНТ № RU 2 688 534 C1 Статус действует (последнее изменение статуса: 21.05.19) C09D 5/08 (2019.02); B61D 17/18 (2019.02); B05D 7/14 (2019.02) | Изобретение относится к способам нанесения лакокрасочных покрытий на внутренние поверхности металлических изделий, в частности на внутренние поверхности котлов железнодорожных цистерн, предназначенных для перевозки агрессивных сред. | Способ полимеризации барьерной защиты на внутренней поверхности котла железнодорожной цистерны, включающий нанесение четырех слоев лакокрасочного покрытия и промежуточную полимеризацию каждого слоя, включающую вентиляцию с соблюдением температурного и временного режимов, а также окончательную полимеризацию также с соблюдением температурного и временного режимов, при этом вентиляцию при промежуточной полимеризации. | Можно использовать при изготовлении | Повышение стойкости к коррозии внутренних поверхностей |
2. Вагон-цистерна с котлом из алюминиевого сплава Акционерное общество "Научно-внедренческий центр "Вагоны"(АО "НВЦ "Вагоны") (RU) | ПАТЕНТ № RU 191685 U1 Статус действует (последнее изменение статуса: 2019.08.15) B61D 5/00 (2018.08); B65D 88/06 (2018.08 | Полезная модель относится к железнодорожному подвижному составу, в частности к конструкции вагонов-цистерн для перевозки коррозионно-активных грузов.. | Выполнение котла вагона-цистерны из алюминиевого сплава с содержанием алюминия от 90 до 99,4% обеспечивает также повышение срока эксплуатации до 40 лет и сохранение прочностных характеристик вагона-цистерны. | Можно использовать при изготовлении | Повышение стойкости к коррозии и продление срока эксплуатации |
3. КОТЕЛ ДЛЯ ХРАНЕНИЯ И ПЕРЕВОЗКИ АГРЕССИВНЫХ ЖИДКОСТЕЙ РЕЙЛ 1520 АйПи ЛТД (CY) | ПАТЕНТ № RU 187365 U1 Статус действует (последнее изменение статуса: 2019.03.01) B65D 88/12 (2018.08) | Заявляемая полезная модель относится к ёмкостям для хранения и транспортирования агрессивных жидкостей, и может быть использована в вагонах-цистернах, контейнерахцистернах и стационарных ёмкостях. | Технический результат, заключающийся в увеличении внутреннего объёма котла для хранения и перевозки агрессивных жидкостей при габарите котла, полностью вписанном в железнодорожный габарит и уменьшении трудоёмкости его изготовления, достигается тем, что котёл содержит внутреннюю оболочку (3) из алюминиевого сплава, а внешнюю оболочку (4) из стали, при этом толщина внутренней оболочки (3) выполнена в диапазоне размеров от 0,08 мм до 1,5 мм, толщина внешней оболочки (4) выполнена в диапазоне размеров от 7 до 24 мм. | Можно использовать при изготовлении | Повышение стойкости к коррозии и увеличении объемакотла |
4. Вагон-цистерна для перевозки сильно коррозионно-активных грузов РЕЙЛ 1520 АйПи ЛТД (CY) | ПАТЕНТ № RU 173545 U1 Статус действует (последнее изменение статуса: 2017.08.30) B61D 5/00 | Заявляемая полезная модель относится к грузовым вагонам железнодорожного транспорта, в частности к конструкции вагонов-цистерн для перевозки сильно коррозионно-активных грузов, в частности крепкой азотной кислоты.. | Технический результат достигается тем, что вагон-цистерна для перевозки сильно коррозионно-активных грузов содержит котел, установленный посредством основания, представляющего собой раму или две полурамы, на ходовые тележки, при этом котел изготовлен из алюминиевого сплава с содержанием алюминия не менее 99,5 %, включает в себя цилиндрическую обечайку, соединенную с двумя днищами и имеет следующие размерные параметры: длина котла Lкнаходится в интервале 8500…11000 мм, внутренний диаметр Dк– 2400…3200 мм, толщина обечайки Sоб– 10…36 мм, толщина днища Sдн– 12…36 мм, длина обечайки Lоб– 7340…8840 мм. | Можно использовать при изготовлении | Повышение стойкости к коррозии внутренних поверхностей |
5. | ПАТЕНТ № Статус действует (последнее изменение статуса:) | Можно использовать при изготовлении | |||
6. | ПАТЕНТ № Статус действует (последнее изменение статуса:) | Можно использовать при изготовлении | |||
7. | ПАТЕНТ № Статус действует (последнее изменение статуса:) | , | Можно использовать при изготовлении | . | |
8. | ПАТЕНТ № Статус действует (последнее изменение статуса:) | Можно использовать при изготовлении | |||
9. | ПАТЕНТ № Статус действует (последнее изменение статуса:) | Можно использовать при изготовлении | . | ||
10. | ПАТЕНТ № Статус действует (последнее изменение статуса:) | , | Можно использовать при изготовлении | . |