Цистерны

Железная дорога - Как устроена ЖД

Закупленные за рубежом в начале 20-х годов 1500 четырехосных цистерн имели котел, склепанный из двух днищ (толщина стенки 13 мм) и из четырех продольно расположенных листов: нижнего (броневого) шириной 2033 мм и толщиной 13 мм, двух боковых — 1589 х 10 мм и верхнего — 2189 х 10 мм; длина их составляла 7643—7688мм.
Цистерны такой конструкции отличались высокой прочностью, но имели недостаточную грузоподъемность, малый объем котла, большую тару, низкие погонную нагрузку и нагрузку от колесной пары на рельсы, высокий коэффициент тары. Поэтому решением коллегии НКПС от 26 января 1926 г. была предусмотрена переделка этих цистерн. Прежде всего необходимо было повысить грузоподъемность вагона, увеличив объем котла. При этом обсуждались два варианта решения задачи: удлинение котла на 1450 мм и увеличение высоты котла путем изменения круглого сечения на овальное (эллиптическое). Эти варианты рассматривались 11 июня 1926 г. и 25 февраля 1927 г. механической секцией Научно-технического комитета НКПС.
Более рациональным был признан второй вариант. Для получения овальности котел разрезали по образующей и к разрезанным частям приклепывали вставки шириной 500 мм (не считая нахлесток). После такой переделки, осуществленной в 1928— 1930 гг. в Тихорецких главных мастерских, грузоподъемность цистерны повысилась с 30 до 40 т, объем котла—с 30,2 до 41,7 м8, тара — с 22,0 до 23,6 т, погонная нагрузка — с 4,95 до 6 т/м, нагрузка от колесной пары на рельсы — со 130 до 156 кН (с 13,0 до 15,6 тс), коэффициент тары снизился с 0,74 до 0,59. Сохранение эллиптической формы котла внутри его достигалось за счет горизонтально расположенных стяжек.
В связи с запланированным в те годы значительным ростом добычи нефти возникла необходимость в увеличении парка цистерн и рациональном выборе типа цистерны. Было ясно, что перевозка нефтепродуктов, как и всякого другого массового груза, наиболее экономична в большегрузных вагонах, позволяющих наилучшим образом использовать допустимую нагрузку от колесных пар на рельсы и погонную нагрузку. Поэтому предлагалось ориентироваться на массу брутто вагона 72 т и погонную нагрузку 6 т/м; объем котла определять по нефтепродукту с наибольшей плотностью 0,935 т/м3.
Практика показала, что двухосные цистерны нормального типа, а также отечественные четырехосные конструкции были недостаточно прочными. Канадские и англо-германские цистерны, спроектированные по образцу вагонов Американских железных дорог, имели высокий коэффициент тары. Цилиндрическую часть котла для повышения его прочности следовало проектировать без поверочных швов, т. е. из цельных листов во всю длину котла или хотя бы с цельным броневым листом.
Технические требования на новую отечественную четырехосную цистерну, разработанные НКПС еще в 1923 г., предусматривали объем котла не менее 50 м3, длину его цилиндрической части 9 м, внутренний диаметр котла 2,6 м; котел должен формироваться из продольных листов толщиной 12 мм броневого и 8 мм боковых и верхнего листов. Допустимые нагрузки: от колесной пары на рельсы 180 кН и погонная 6 т/м. Постройка цистерн намечалась на судостроительном заводе в г. Николаеве (Николаевский завод). Технологическое оборудование завода позволяло гнуть на вальцах листы длиной не более 9 м, а днища котла штамповать из двух половин. Так как металлургические заводы не могли поставлять листы длиной 9 м, шириной 2,2 м и толщиной 8 мм, было решено временно, до освоения проката листов с этими размерами, формировать котел из цельного броневого листа толщиной 12 мм, барабанов (обечаек) толщиной 8 мм и двух днищ с толщиной стенки 12 мм. Таким образом, была спроектирована цистерна с объемом котла 50 м3, а включая объем колпака 51 м3. При плотности груза 0,935 т/м3 грузоподъемность вагона составляла 47,7 т, тара 23,3 т; коэффициент тары 0,49.
По этим параметрам спроектированная цистерна превосходила прежние отечественные и имевшиеся в то время за рубежом конструкции.
При постройке цистерн с такими параметрами Николаевский завод предложил свою конструкцию сливного прибора с самопритирающимся клапаном, аналогичную американской. Постройка цистерн клепаной конструкции началась в 1927 г. В том же году механическая секция Научно-технического комитета НКПС согласовала предложение Николаевского завода, связанное со сварной конструкцией котла, масса которого составляла 8040 кг против массы клепаного котла, равной 8360 кг, т. е. была легче на 320 кг. Кроме того, строительная стоимость сварной цистерны была ниже. На секции НТК НКПС рассматривалось также предложение о возможности устройства одной наружной лестницы, расположенной с торца вагона, вместо обычных двух, однако этот вопрос, не потерявший своей актуальности и сейчас, тогда остался открытым.
В 1928 г. Николаевский завод начал строить цистерны со сварными котлами, а в 1929 г. на Закавказской дороге уже эксплуатировалось более 300 таких цистерн.
Ходовые части, ударные и упряжные устройства четырехосной цистерны были такими же, как у крытого вагона грузоподъемностью 50 т.
У цистерн первых выпусков хребтовую балку рамы в вертикальной плоскости усиливали шпренгелями, что не вызывалось необходимостью, ведь жесткость котла значительно превышала жесткость продольных балок рамы. Поэтому вертикальная нагрузка передавалась главным образом на шкворневые балки рамы, а не на хребтовую, воспринимающую преимущественно продольные усилия, сопротивляться которым шпренгели помочь не могут. Вот почему с 1931 г. цистерны изготовляли без шпренгелей.
У цистерн первых выпусков отсутствовали боковые балки в средней части рамы. Поэтому рама цистерны воспринимавшая от буферов большие продольные усилия, часто повреждалась, особенно в местах соединения хребтовой и шкворневой балок. Вследствие этого необходимо было усиливать раму цистерны.