Цистерны

Цистерны служат для перевозки жидких, газообразных, затвердевающих и порошкообразных грузов, различаются по роду перевозимых грузов, конструкции рамы, числу осей (осности) и калибровочному типу. Для грузов используется кузов в виде котла. Универсальные цистерны подразделяются для перевозок светлых (бензин, керосин, лигроин и т.п.) и темных (нефть, минеральные масла и т.п.) нефтепродуктов. Ненадежная герметичность нижних сливных приборов котла при повышенной огнеопасности светлых нефтепродуктов обусловила оборудование цистерн устройствами верхнего слива (через колпак). Цистерны для темных нефтепродуктов оборудованы нижними сливными приборами. Такое разделение парка универсальных цистерн уменьшает трудоемкость и продолжительность операций по очистке внутренних поверхностей котлов, выполняемых перед наливом в цистерны грузов, отличных от ранее перевозимых.
Однако такое разделение цистерн увеличивает их порожний пробег, простои под накоплением на сортировочных станциях и осложняет формирование вагонного парка. К 2000 г. все универсальные цистерны ж. д. России оборудованы универсальными нижними сливными приборами, обеспечивающими надежную герметичность затворов. Массу жидкого груза, перевозимого в цистернах, определяют замерно-калибровочным способом, при котором измеряют высоту наполнения котла, учитывают плотностть груза и затем по специальным калибровочным таблицам, в которых приведена емкость котлов в зависимости от уровня его налива, подсчитывают массу груза. Калибровочный тип цистерны обозначен в виде металлических цифр, приваренных к котлу на обеих сторонах его цилиндрической части.
Все конструкции цистерны в зависимости от вида несущих элементов разделяются на два вида: конструкции, у которых все основные нагрузки, действующие на цистерну, воспринимаются рамой котла, и конструкции, у которых эти нагрузки воспринимаются самим котлом (безрамные цистерны). Кроме того, цистерны различаются по осности, грузоподъемности, объему котла, устройству, материалу и способу изготовления котла. Основные технические характеристики универсальных цистерн общего назначения приведены в таблице 3.

4-осная цистерна для светлых нефтепродуктов (модель 15-1443) грузоподъемностью 60 т Мариупольского вагоностроительного завода (рис. 6.4) имеет котел полезной емкостью 71,7 м3. Крепление котла на раме производится в средней и в концевых его частях. К крайним опорам котел притянут стяжными хомутами, предназначенными для предотвращения вертикальных и поперечных перемещений относительно рамы.
Особенности конструкции рамы цистерны: отсутствие боковых продольных, а также промежуточных поперечных балок; наличие мощных концевых балок и облегченных продольных боковых балок лишь по концам рамы. Такая конструкция обусловлена тем, что жесткость котла значительно выше жесткости профильных боковых балок рамы, вследствие чего почти все силы, действующие на цистерну, воспринимаются котлом и затем через крайние его опоры передаются на тележки.
На Уральском и Мариупольском вагоностроительных заводах строятся 4-осные цистерны с увеличенной базой (7,8 м вместо 7,12 м) и укороченными консолями (1,5 м вместо 1,84 м), что дает возможность улучшить динамические качества цистерны, особенно в горизонтальной плоскости, и, следовательно, повысить безопасность движения грузовых поездов, в которых имеются такие цистерны.
Для перевозки бензина спроектирована 4-осная цистерна с удельным объемом котла 1,4 м3/т, вписанная в габарит 02-ВМ, что позволяет эксплуатировать ее также на зарубежных железных дорогах с шириной колеи
1435 мм. Грузоподъемность цистерны 62 т, масса тары 25,3 т, осевая нагрузка 216 кН, погонная нагрузка 64 кН/м. 4-осные цистерны с улучшенными технико-экономическими показателями строятся также на Уралвагон-заводе и на других предприятиях России.

С целью увеличения провозной способности железных дорог Мариупольский завод тяжелого машиностроения («Азовмаш») совместно с кафедрой «Вагоны и вагонное хозяйство» Московского института инженеров железнодорожного транспорта (ныне Московский государственный университет путей сообщения) создали 8-осную цистерн (модель 15-811) безрамной конструкции (отсутствуют хребтовая балка между шкворневыми узлами и продольные боковые балки) грузоподъемностью 120 т (рис. 6.5). Увеличенный до 1,14 м3/т по сравнению с 4-осными цистернами удельный объем котла позволяет лучше использовать грузоподъемность цистерны, а возросшая до 80 кН/м погонная нагрузка – увеличить массу поезда при существующих ограничениях его длины на 30-35% и тем самым достичь большей провозной способности железных дорог, сократить капитальные вложения на развитие пропускной способности, снизить себестоимость перевозок, повысить производительность труда.

При проектировании 8-осных цистерн безрамной конструкции исходят из тенденции развития современного вагоностроения, где идея применения цельнонесущего кузова получила всеобщее признание. Такой кузов (у цистерны – котел) имеет меньшую массу, чем кузов с несущей рамой, в нем лучше используются все его основные элементы. Котел цистерны цилиндрической формы с замкнутым контуром и сравнительно толстыми стенками в большей мере, чем кузова других типов вагонов, может быть использован в качестве цельнонесущей конструкции. Котел состоит из цилиндрической части и двух днищ эллиптической формы. Прочность и устойчивость оболочки котла при его малой массе увеличивается приваркой к нему кольцевых шпангоутов омегообразного поперечного сечения. Котел имеет два сливных прибора универсального типа и два колпака с крышками малого объема для налива груза, при которых 2% объема котла, остающихся незаполненными, необходимы для температурного расширения груза при перевозке в районах с различной температурой наружного воздуха. Исследования, проведенные во ВНИИЖТ, показали, что неполное заполнение котла не представляет угрозы для безопасности движения поездов и прочности котла. Вблизи колпака расположены два предохранительно-впускных клапана. Котел оборудован наружной и внутренней лестницами, помостями и ограждениями около колпаков. Основные части котла и его опор изготовлены из низколегированной стали 09Г2Д.
Дальнейшим развитием конструкции 8-ос-ной цистерны является установка котла непосредственно на боковые скользуны четырех 2-осных тележек, из которых состоят две 4-ос-ные тележки. Отсутствие тяжелых соединительных балок 4-осных тележек позволяет снизить массу цистерны на 2,5-3 т и за счет этого повысить ее грузоподъемность. Кроме того, улучшаются условия осмотра и ремонта ходовых частей, удобнее располагаются части автотормоза, появляется возможность применения устройства (авторежима) для автоматического изменения величины давления в тормозном цилиндре в зависимости от степени загрузки цистерны, а также увеличения расстояния между сливными приборами с целью облегчения промывки котла. Однако у такой цистерны необходимо регламентировать силы трения в скользунах, чтобы обеспечить более свободный относительный поворот опор котла и скользунов при движении в самых неблагоприятных условиях (особенно в кривых малого радиуса); предотвратить значительные перегрузки и разгрузки в вертикальной плоскости 2-осных тележек при движении по неровностям пути и горбу сортировочной горки. Функции балансира, которые выполняет соединительная балка при типовом опирании котла на тележки через подпятники, здесь осуществляет специальное балансирующее (распределительное) устройство. Проведенные во ВНИИЖТ и МИИТ динамические (ходовые) испытания и испытания по воздействию на путь опытного образца такой цистерны в реальных условиях эксплуатации на магистральных участках пути показали, что конструкция цистерны является перспективной.
8-осные цистерны, построенные по габариту Тц, учитывая их экономическую эффективность по сравнению с 4-осными и 6-осными, а также преимущества габарита Тц по сравнению с габаритом 1-Т, в первую очередь должны эксплуатироваться на направлениях массовой перевозки нефтепродуктов в маршрутных большегрузных поездах (до 10-12 тыс. т). При ограниченных длинах станционных путей такие перевозки можно осуществлять лишь при использовании цистерн с увеличенной погонной нагрузкой. Кроме того, в поездах такой массы при движении по участкам с кривыми малого радиуса, на больших подъемах и спусках профиля пути при формировании составов из 8-осных цистерн возникают продольные силы, которые оказывают значительное влияние на устойчивость от выжимания вагонов из поезда.
Мариупольский завод тяжелого машиностроения («Азовмаш») совместно с МИИТ и ВНИИЖТ разработали конструкцию 8-осной цистерны габарита Тц. Котел с десятью шпангоутами с внутренним диаметром 3,4 м составлен из нижнего (броневого) листа толщиной 12 мм, верхних и боковых листов толщиной 9 мм и двух днищ толщиной листа 12 мм. Цистерна спроектирована на грузоподъемность 125 т, массу тары 51 т, полный объем котла 159 м3, осевую нагрузку 216 кН и погонную нагрузку 94,2 кН/м. Вследствие меньшей длины котла цистерна, в отличие от других типов 8-осных цистерн, имеет один сливной прибор и одну горловину люка. На «Азовмаше» впервые в мировой практике вагоностроения спроектирована 8-осная цистерна (модель 15-1500) с переменным профилем шпангоутов котла (десять шпангоутов на котле). В зоне наибольших ограничений по габариту шириной цистерны высота шпангоута уменьшена с НО мм до 15 мм, что позволило увеличить внутренний диаметр котла с 3 до 3,2 м при одинаковом габарите подвижного состава 1-Т. Грузоподъемность цистерны 125 т, масса 51 т, удельный объем котла 1,25 м3/т; средняя погонная нагрузка нетто увеличена на 11% по сравнению с цистерной модели 15-811. С 1988 г. на «Азовмаше» после всесторонних испытаний начался серийный выпуск цистерн.

Залізнична цистерна та її типи

Залізниці – головні промислові артерії будь-якої розвиненої країни. Складно уявити собі сучасне життя без них. Залізничні перевезення підкуповують своєю дешевизною і можливістю транспортування масивних вантажів. Тому вони знайшли таке широке застосування в промисловій галузі, дозволяючи великим підприємствам економити величезні суми.

Залізнична цистерна – один з різновидів рухомого складу. Застосовується вона в основному для перевезення нафтопродуктів, кислот, лужів та інших агресивних речовин, а також борошна, цементу, скрапленого газу, молока.

Типи

Існують різні типи залізничних цистерн:

• Цистерна загального призначення. У таких найчастіше перевозять нафтопродукти.
• Цистерни спеціальні, призначені для транспортування суворо визначених вантажів.

Залізнична цистерна може призначатися як для звичайних, не особливо вибагливих рідин, так і для тих, які знаходяться під тиском. Ємність для перевезення скраплених газів та інших вантажів, що потребують високого тиску, називається судиною. Коли потрібно дотримуватися певних температур зберігання, доводиться використовувати кріогенні типи. Якщо є необхідність, то внутрішні стінки цистерни можуть бути захищені спеціальним покриттям, що перешкоджає корозії.

Цистерна загального призначення

Більшість цистерн, що борознять залізниці, належать до типів загального призначення. Вони набагато дешевше своїх спеціалізованих “колег” і ідеально підходять для перевезення рідких нафтопродуктів, які не вимагають підігріву під час зливу або наливу. Зазвичай цистерни загального призначення мають найпростішу конструкцію і не оснащені складним вимірювальним обладнанням або іншими технологічними нововведеннями.

Спеціальна цистерна

Спеціальні види зустрічаються набагато рідше, ніж звичайні, і потрібні вони в основному організаціям, що використовують у виробництві рідини, що транспортуються. Така залізнична цистерна може бути досить складна, вона може призначатися для перевезення скраплених газів під тиском, для транспортування кислот і лужів, різних токсичних і агресивних речовин.

Цистерни спеціального призначення нерідко оснащуються складними технічними пристосуваннями, тому для кожної пишеться окрема інструкція з експлуатації. У ній розглянуто правильний злив залізничних цистерн, а також відзначені особливості конструкції, правила обслуговування та експлуатації цього виробу.

Конструкції

Сучасні залізничні цистерни бувають найрізноманітніших конструкцій, але можна виділити два основних типи – з рамою і без неї. Відмінності в будові не впливають на обсяг залізничної цистерни. Конструкція з рамою відрізняється тільки тим, що в ній навантаження, що проходить по вагонах, передається по рамі, виключаючи саму цистерну.

Безрамний варіант, навпаки, надає можливість тяговим і ударним навантаженням передаватися через цистерну, що грає роль рами. Якщо об ‘єм залізничної цистерни занадто великий, то її надійно зміцнюють сталевими кільцями по зовнішній або внутрішній стороні.

Конструкція залізничних цистерн також розрізняється за кількістю осей. Можна зустріти чотирьох-, шести-, восьмиосні варіанти. Чим вища їх кількість, тим більший обсяг виробу. Також на корпусі обов ‘язково повинні знаходитися сходи і люки для зливу рідини.

Завантаження

Перед завантаженням рідини залізнична цистерна повинна пройти відповідне технічне обслуговування і підготовку до завантаження. Для спеціалізованих типів процедури завантаження можуть істотно різнитися, але є кілька загальних правил, що підходять для більшості цистерн.

У першу чергу необхідно дочекатися повної зупинки рухомого складу, потім очистити сходи і люки від бруду або снігу, якщо вони є. Далі потрібно відкрутити вентиль скидання тиску, щоб переконатися, що в цистерні відсутній тиск. Потім слід відкрити і надійно зафіксувати кришки люків. Після провести огляд внутрішньої частини цистерни і видалити звідти будь-які чужорідні тіла. Потім проводиться перевірка всіх елементів конструкції, перевіряються всі деталі і вузли. Особлива увага приділяється наявності поворотних дискових затворів і болтів, які кріплять аероднища до фланців конусів бункерів котла.

Коли всі необхідні процедури будуть закінчені, почнеться завантаження цистерни. Після того як вона буде повністю завершена, кришки люків повинні бути щільно закриті і запломбовані. Останні кроки – очищення зовнішньої частини цистерни від потрапили на неї частин вантажу.

Злив рідини

Після завантаження рідини в залізничну цистерну до неї додається супроводжувальна документація і проводиться пломбування ємності. Після прибуття саме за наявністю пломби можна переконатися, що з вантажем все гаразд. Злив нафтопродуктів або інших небезпечних рідин повинен проводитися на спеціальних складах або під ‘їзних шляхах. У місцях загального користування злив можна здійснювати тільки після узгодження з начальником залізничного відділення та пожежниками.

Потрібно усунути з поверхні цистерни налиплу бруд або сніг. Після цього можна виробляти злив вантажу. Розвантаження можна виробляти з трьох бункерів відразу, або ж з кожного по черзі. Щоб не виникало проблем з тиском, потрібно постійно стежити за показаннями манометра. Після розвантаження треба обов ‘язково переконатися в тому, що в котлі немає залишків вантажу. Якщо ж вони є, то їх необхідно видалити. Потім потрібно загерметизувати всі люки і встановити на них пломби, після чого залізнична цистерна повертається відправнику.

Склад можуть становити виключно цистерни. Але іноді до них додано залізничні вагони. Цистерни після зливу з них транспортованої рідини повинні бути ретельно вимиті. Процедура здійснюється машинним або ручним способом. При цьому вона може бути проведена звичайною водою або з додаванням спеціальних миючих засобів.