Визняк Р.И., Ловская А.А.

Украинская государственная академия железнодорожного транспорта

Обеспечение сохранности вагонов-цистерн при перевозке их паромами в условиях волнения моря

На сегодняшний день развитие железнодорожно-паромных перевозок получает масштабное преуспевающее развитие. Железнодорожно-паромными суднами перевозятся различные по номенклатуре грузы, из которых наиболее распространенными являются наливные. Их транспортировка осуществляется при помощи вагонов-цистерн с установкой и закреплением на специальных паромных судах.

Процесс перевозки наливных грузов в вагонах-цистернах морем требует особого внимания, поскольку недоливы котлов наливным грузом оказывают существенное влияние на безопасность движения.

С целью определения воздействия случайных факторов при транспортировке вагонов-цистерн морем на их прочность и устойчивость от опрокидывания кафедрой “Вагоны” Украинской государственной академии железнодорожного транспорта (УкрГАЖТ) проводились обследования типовых схем закреплений вагонов-цистерн относительно палуб железнодорожно-паромных судов типа “Герои Шипки”, курсирующих по маршрутам “Ильичевск – Варна” (Украина – Болгария), “Ильичевск – Дериндже” (Украина – Турция), были определены наиболее неблагоприятные случаи закрепления и просчитывались углы расположения цепных стяжек по отношению к конструкции вагона в пространстве.

Для обеспечения прочности вагона-цистерны при перевозке его паромным судном в условиях волнения моря исследовались динамические условия, влияющие на величину силовых воздействий, приложенных к вагонам с учетом гидрометеорологических факторов акватории Черного моря, для чего были составлены дифференциальные уравнения движения вагона-цистерны, решение которых позволили получить величины ускорений, действующих на вагон-цистерну в заданной зоне паромного судна при основных видах морской качки.

Полученные результаты были применены в теоретическом исследовании напряженно-деформированного состояния вагона-цистерны с целью уточненного характера расчетов, для чего была создана трехмерная пространственная модель и конечно-элементная модель вагона-цистерны. Необходимые расчеты проводились в программном комплексе “Лира” версия 9.2.

На основании протоколов проведенных расчетов и полученных результатов можно сделать вывод, что максимальные значения эквивалентных напряжений, рассчитанных по энергетической теории прочности, действуют в зонах взаимодействия цепных стяжек с элементами несущей конструкции вагона-цистерны и составляют: при вертикальной качке – до 1000 МПа, при бортовой свыше 700 МПа (рис. 1), при килевой – около 200 МПа, что в общем превышает допускаемые напряжения для марок сталей конструкции 09Г2С.

С целью обеспечения сохранности вагонов-цистерн при перевозке их морем, а также безопасности движения железнодорожно-паромных судов кафедрой “Вагоны” УкрГАЖТ разработано и запатентовано устройство для закрепления вагонов относительно палубы судна.

Результаты расчетов напряженно-деформированного состояния вагона-цистерны с учетом новой технологии и тех. средств закрепления показали, что при взаимодействии устройства с котлом вагона-цистерны максимальные напряжения в условиях волнения моря возникают при бортовой качке и составляют порядка 256 МПа (рис. 2), что меньше допускаемых. Таким образом, при использовании нового варианта закрепления вагонов-цистерн относительно палуб парома обеспечивается сохранность вагонов в условиях перевозки их морем, а также повышается надежность, а в целом – эффективность эксплуатации железнодорожно-паромных перевозок.

А (увеличено)

Рис. 1. Характер напряженно-деформированного состояния вагона-цистерны при взаимодействии его с цепными стяжками в условиях бортовой качки паромного судна (деформации увеличены в 55 раз)

Рис. 2. Характер напряженно-деформированного состояния вагона-цистерны при взаимодействии его с устройством для закрепления вагонов относительно палубы паромного судна в условиях бортовой качки