Железнодорожный вагон нового поколения для транспортирования изделий ракетно-космической техники

Язык труда и переводы:
УДК:
629.46
Дата публикации:
16 декабря 2022, 16:50
Категория:
Секция 12. Объекты наземной инфраструктуры ракетных комплексов
Авторы
Щелин Владимир Владимирович
АО «Центральное конструкторское бюро транспортного машиностроения»
Захаров Роман Александрович
АО «Центральное конструкторское бюро транспортного машиностроения»
Рейдин Павел Викторович
АО «Центральное конструкторское бюро транспортного машиностроения»
Аннотация:
Рассмотрен специальный железнодорожный вагон для транспортирования изделий ракетно-космической техники. В конструкции вагона применена подвижная хребтовая балка с увеличенным ходом, обеспечивающая защиту грузов от продольных ударных воздействий, и тележки модели 18-9965 с улучшенными динамическими показателями. Приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований продольной и вертикальной динамики вагона в сравнении с «классическим» грузовым вагоном без подвижной хребтовой балки на тележках модели 18-100.
Ключевые слова:
железнодорожный вагон, вертикальная динамика вагона, продольная динамика вагона, транспортирование грузов
Основной текст труда

С начала освоения космоса железнодорожный транспорт был и остается основным средством доставки изделий ракетно-космической техники (РКТ) от заводов-изготовителей до стартовых комплексов. АО «ЦКБ ТМ» более 60 лет специализируется на создании специальных железнодорожных вагонов для транспортирования изделий РКТ. Вагоны, предназначенные для транспортирования первых ракет, были переоборудованы из вагонов общепромышленного назначения, что позволило решить государственную задачу в сжатые сроки. Дальнейшее бурное развитие ракетно-космической промышленности (РКП) предопределило развитие специального железнодорожного транспорта. АО «ЦКБ ТМ» был разработан модельный ряд унифицированных базовых вагонов, обеспечивающих потребности РКП того времени как по номенклатуре транспортируемых грузов, так и по защите от внешних механических воздействий.

Анализируя современные потребности РКП и состояние инфраструктуры ОАО «РЖД», а также возможные аварийные ситуации, возможность которых при транспортировке нельзя исключить, специалистами АО «ЦКБ ТМ» был разработан вагон, отвечающий повышенным требованиям к сохранности транспортируемых грузов.

Вагон представляет собой цельнометаллический грузовой вагон. Внутри вагона может быть установлена система термостатирования, пожаротушения, газоанализа. Для удобства погрузки-выгрузки грузов вагон оборудуют рамой передвижной. С целью защиты изделий РКТ от продольных ударных воздействий вагон оборудован подвижной хребтовой балкой. Основные конструкторские решения при проектировании подвижной хребтовой балки были отработаны при разработке целого спектра различных железнодорожных вагонов [1].

Одной из особенностей вагона является применение в качестве центрального амортизатора подвижной хребтовой балки длинноходового эластомерного аппарата с максимальным ходом 700 мм. Предварительная расчетная оценка показала, что разработанная система амортизации позволяет обеспечить при соударении вагона с относительной скоростью 22 км/ч с вагоном-бойком массой 90 т продольные ускорения, не превышающие 3g в диапазоне частот от 0 до 20 Гц. Отличия расчетных и экспериментальных данных не превышает 10 %. Коэффициент продольной динамики грузового вагона в среднем в 2 раза больше.

Следует отметить, что вагоны (платформы) общепромышленного назначения (парка операторских компаний) оборудованы фрикционными поглощающими аппаратами и способны обеспечить продольные инерционные воздействия равные 3g при нештатных ситуациях – соударениях не более 8 км/ч при условии подтвержденных характеристик амортизирующих устройств (поглощающих аппаратов).

В качестве ходовых частей в вагоне применены тележки модели 18-9965 ГОСТ Р 58720 с максимальной осевой нагрузкой 22 тс (215,8 кН), предназначенные для специального подвижного состава грузового типа. Тележка модели 18-9965 разработана АО «ЦКБ ТМ» (Россия, г. Тверь) и представляет собой двухосную тележку с улучшенными показателями плавности хода. От типовых тележек она отличается гибкостью рессорных комплектов, применением гидравлического и фрикционного демпферов вертикальных и горизонтальных колебаний соответственно, диагональными связями боковых рам, а также конструкцией сварных надрессорных балок и боковых рам. Вертикальная жесткость рессорного подвешивания тележки составляет 11 368 кН/м. Использование в качестве гасителей вертикальных колебаний гидравлических демпферов позволяет достичь более стабильной работы рессорного подвешивания тележки во всем скоростном диапазоне движения.

В программном комплексе «Универсальный механизм» был выполнен сравнительный анализ динамической нагруженности обрессоренных частей вагонов, оборудованных тележками модели 18-100 по ГОСТ 9246 и 18-9965 по ГОСТ Р 58720 соответственно, при движении  в прямом участке пути с учетом неровности путевой структуры и скорости следования (движения) по методике [2]. В процессе моделирования получены среднеквадратичные значения (СКЗ) вертикальных ускорений в заданных частотных диапазонах. Уровень СКЗ вертикальных ускорений обрессоренной части вагона, оборудованного тележками модели 18-9965, ниже уровня полученного на вагоне с ходовой частью в виде тележки модели 18-100, во всем скоростном диапазоне движения.

Расчетные результаты подтверждаются экспериментальными данными.

Получены расчетные [3] и экспериментальные значения коэффициентов вертикальной динамики. Максимальные коэффициенты вертикальной динамики надрессорного бруса тележки модели 18-9965 и 18-100 на прямом участке пути составляют 0,38 и 0,52 соответственно. Уровень СКЗ ускорений пятниковых узлов грузового вагона в частотных диапазонах 0,5…20 и 20…60 Гц в 2 раза выше, чем у специального вагона на тележках модели 18-9965 [4].

Таким образом, разработанный вагон обеспечивает надежную защиту транспортируемого груза при соударениях и снижает его динамическую нагруженность при транспортировании, а конструктивные решения, заложенные при его проектировании, могут служить основой для нового модельного ряда железнодорожных транспортных средств, предназначенных для перевозки РКТ.

Литература
  1. Барановский А.В., Богданов В.П., Василенко А.И., Угольков А.М. Вагон с подвижной хребтовой балкой для транспортировки изделий РКТ. Тяжелое машиностроение, 2007, № 8, с. 23–28.
  2. Василенко А.И., Барановский А.В., Щелин В.В., Захаров Р.А. Расчетно-экспериментальное определение параметров динамической нагруженности вагона. Наука и технологии. Матер. XXXII Всерос. конф. по проблемам науки и технологий: сб. науч. тр. Москва, РАН, 2012, 132 с.
  3. Нормы для расчета и проектирования вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных). Москва, ГосНИИВ-ВНИИЖТ, 1996, 317 с.
  4. Василенко А.И., Щелин В.В., Захаров Р.А. Анализ влияния ходовой части вагона на его динамическую нагруженность. Наука и технологии. Матер. XXXIV Всерос. конф., посвященной 90-летию со дня рождения В.П. Макеева. Москва, РАН, 2014, т. 4, 2014, с. 79–85.
Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.