Выбор направлений и технических решений подвижного состава для перевозки скоропортящихся грузов в условиях Республики Узбекистан тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.22.07, кандидат наук Абдуллаев Бахром Актамович

• Абдуллаев Бахром Актамович
• кандидат наук
• 2021

Оглавление диссертации кандидат наук Абдуллаев Бахром Актамович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 ОБЗОР И АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИЙ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ ДЛЯ ПЕРЕВОЗКИ СКОРОПОРТЯЩИХСЯ ГРУЗОВ. ПОСТАНОВКА ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Обзор и анализ конструкций транспортных средств для перевозки скоропортящихся грузов

1.2 Анализ условий эксплуатации транспортных средств для перевозки скоропортящихся грузов в условиях Республики Узбекистан

1.3 Обзор научных исследований в области теплотехнических расчетов ограждения кузова

1.4 Выводы по первой главе. Постановка цели и задачи исследования

ГЛАВА 2 РАСЧЕТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА ДЛЯ ПЕРЕВОЗКИ СКОРОПОРТЯЩИХСЯ ГРУЗОВ

2.1 Влияние солнечной радиации на теплопритоки рефрижераторных вагонов и контейнеров

2.2 Расчетные исследования энергоснабжения рефрижераторных вагонов и контейнеров

2.3 Выводы по второй главе

ГЛАВА 3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ НОВЫХ МАТЕРИАЛОВ ОГРАЖДЕНИЯ КУЗОВОВ РЕФРИЖЕРАТОРНЫХ ВАГОНОВ И КОНТЕЙНЕРОВ

3.1 Методика проведения экспериментальных исследований

3.2 Устройство экспериментальной установки и ее градуировка

3.3 Конструкция теплозащитных ограждений

3.4 Результаты экспериментальных исследовании теплофизических свойств ограждений

3.5 Расчетное определение коэффициентов теплопередачи

3.6 Выводы по третьей главе

ГЛАВА 4 ВЫБОР ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ И ПАРАМЕТРОВ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА ДЛЯ ПЕРЕВОЗКИ СКОРОПОРТЯЩИХСЯ ГРУЗОВ

4.1 Выбор устройств энергообеспечения транспортных средств для перевозки скоропортящихся грузов

4.2 Выбор транспортных средств и параметров подвижного состава для

перевозки скоропортящихся грузов

4.3 Выбор транспортно-технологических процессов доставки скоропортящихся грузов

4.4 Выбор технических решений ограждений кузовов рефрижераторных вагонов и контейнеров

4.5 Выводы по четвертой главе

ЗАКЛЮЧЕНИЯ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Выбор направлений и технических решений подвижного состава для перевозки скоропортящихся грузов в условиях Республики Узбекистан»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность выбранной темы работы. Территория Республики Узбекистан является очень удобной для выращивания многих видов фруктов и овощей в достаточно больших количествах не только для внутреннего потребления, но и для экспорта в другие страны. Для экспорта фруктов и овощей необходимо достаточно большое количество транспортных средств, оснащенных теплоизоляцией и холодильно-отопительными установками.

В конструкции теплового ограждения кузова существенную роль играет теплотехнические свойства теплоизоляционного материала. В эксплуатируемых рефрижераторных вагонах и контейнерах толщина стен, крыши и пола доходит до 250 мм, что приводит к увеличению массы и уменьшению внутренних размеров и полезного объема кузова. Причиной этого является несовершенство технических решений по устройству конструкций ограждения кузова и термоизоляционных материалов. В процессе эксплуатации изоляция ограждения кузова стареет, изнашивается из-за воздействия вибрации, перепадов температуры и влажности. Ухудшение качества изоляции ограждений приводит к перерасходу топлива и увеличению финансовых расходов. Увеличивается объем ремонтных работ при плановых видах ремонтах.

В связи с вышеизложенными, разработка новых технических решений и поиск перспективных теплоизоляционных материалов для ограждений кузовов рефрижераторных вагонов и контейнеров является актуальными.

Объектом исследования является конструкция теплового ограждения кузовов рефрижераторных вагонов и контейнеров.

Предметом исследования являются теплотехнические свойства конструкций теплового ограждения кузовов рефрижераторных вагонов и контейнеров.

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является выбор направлений развития и разработка научно обоснованных технических решений по улучшению теплотехнических параметров кузовов рефрижераторных

вагонов и контейнеров для перевозки скоропортящихся грузов (СПГ) в условиях Республики Узбекистан.

Для достижения указанной цели в диссертации поставлены и решены следующие задачи:

1. Выполнить обзор и анализ конструкцией транспортных средств для перевозки СПГ. Определить основные проблемы и перспективы развития перевозок СПГ в условиях Республики Узбекистан.

2. Провести обзор и анализ исследований в области теплотехнических расчетов и испытаний ограждения кузовов рефрижераторных вагонов и контейнеров.

3. Выполнить оценку влияния воздействия солнечной радиации на теплопритоки рефрижераторных вагонов и контейнеров в период солнечной активности в климатических условиях Республики Узбекистан.

4. Разработать стенд, позволяющий экспериментально исследовать теплотехнические параметры различных конструктивных решений теплового ограждения кузовов рефрижераторных вагонов и контейнеров.

5. Провести теоретические и экспериментальные исследования по определению теплотехнических свойств различных вариантов конструктивных решений теплового ограждения кузовов и на основе анализа результатов исследований выбрать перспективные конструкторские решения основных несущих элементов кузовов рефрижераторных вагонов и контейнеров.

6. Рекомендовать перспективные транспортные средства и технические решения из теплоизоляционных материалов для теплозащитных ограждений кузовов рефрижераторных вагонов и контейнеров для эксплуатации в условиях Республики Узбекистан.

Научная новизна диссертационной работы:

1. Изучено влияние солнечной радиации на теплопритоки рефрижераторных вагонов и контейнеров.

2. Предложена методика экспериментального определения коэффициента теплопередачи новых конструктивных решений ограждения рефрижераторных вагонов и контейнеров.

3. Разработано устройство, позволяющее экспериментально определить коэффициент теплопередачи материалов и конструкций теплоизоляции кузова.

4. Разработаны новые технические решения для теплоизоляции вагонов и контейнеров, позволяющие увеличить внутренний полезный объём кузова с уменьшением его массы, а также сократить расходуемые материалы и улучшить тепловое состояние кузова.

5. Разработаны конечно-элементные модели ограждения кузова на современных программных продуктах (SoHdWorks), позволяющие провести теплотехнические расчеты новых конструктивных решений ограждения кузовов рефрижераторных вагонов и контейнеров.

Практическая значимость работы. Новые конструкции ограждения кузова с использованием теплоизоляционных материалов «Корунд» и пенополиуретан приводит к снижению коэффициента теплопередачи ограждения кузовов рефрижераторных вагонов и контейнеров, что позволит увеличить внутренний полезный объём кузова с уменьшением его массы, а также сократить расходуемые материалы и улучшить тепловое состояние кузова.

Выбор перспективных транспортных средств с применением новых технических решений и теплоизоляционных материалов для ограждения кузовов рефрижераторных вагонов и контейнеров позволяет уменьшить время работы холодильных или отопительных устройств, что дает возможность экономить топливно-энергетических ресурсы при перевозке СПГ в условиях Республики Узбекистан.

Методология и методы исследования. При выполнении диссертационной работы использовались уравнения термодинамики и тепломассообмена на основе закона охлаждения Ньютона - Рихмана. В теоретических исследованиях по определения коэффициента теплопередачи ограждения кузовов рефрижераторных вагонов и контейнеров применялись аналитические методы расчета и метод

конечных элементов, а также верифицированный программный продукт SoHdWorks. Экспериментальные исследования проводились в лабораторных и производственных условиях.

Положения, выносимые на защиту:

1. Результаты расчетов влияния солнечной радиации на теплопритоки рефрижераторных вагонов и контейнеров;

2. Методика экспериментального определения коэффициента теплопередачи новых конструктивных решений ограждения рефрижераторных вагонов и контейнеров;

3. Разработанное устройство для экспериментального определения коэффициента теплопередачи материалов и конструкций теплоизоляции;

4. Разработанные новые технические решения для теплоизоляции вагонов и контейнеров.

Реализация результатов работы. Результаты работы использованы при оценке теплозащитных свойств перспективных теплоизоляционных материалов. Отдельные положения и результаты диссертации используются при проведении научных исследований, выполнении курсовых и дипломных работ, а также магистерских диссертаций на кафедре «Вагоны и вагонное хозяйство» ФБГОУ ВО ПГУПС.

Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность научных положений и результатов диссертации подтверждается корректностью исходных математических положений и принятых допущений, использованием верифицированных программных продуктов, а также проведенными натурными экспериментами, результаты которых совпадают с результатами теоретических расчетов.

Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях: Республиканская научно-техническая конференция с участием зарубежных ученых «Транспортная логистика, мультимодальные перевозки» (г. Ташкент, ТашИИТ, 2014 г., 2015 г., 2016 г.); Материалы XII межвузовской научно-практической конференции стажеров -

исследователей - соискателей «Молодой Научный Исследователь». (г. Ташкент, ТашИИТ, 2014 г.); Республиканская научно-техническая конференция с участием зарубежных ученых «Ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транспорте» (г. Ташкент, ТашИИТ, 2018 г.); XIII, XIV Международная научно-техническая конференция «Подвижной состав XXI века (идеи, требования проекты)» (г. Санкт-Петербург, ПГУПС, 2018 г., 2019 г.); ЬХХУШ, ЬХХ1Х, ЬХХХ Всероссийская научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Транспорт: проблемы, идеи, перспективы» (г. Санкт-Петербург, ПГУПС, 2018 г., 2019 г., 2020 г.); Национальная научно-техническая конференция «Перспективы будущего в образовательном процессе» (г. Санкт-Петербург, ПГУПС, 2018 г., 2019 г.).

Публикации. Основные научные результаты диссертационной работы опубликованы в 10 печатных работах, из них 3 - в ведущих рецензируемых научных журналах, выключенных в Перечень изданий, рекомендованных ВАК РФ для публикации результатов диссертационных работ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит введения, четырех глав, заключения и списка использованной литературы. Работа изложена на 117 страницах, содержит 26 таблиц, 39 рисунков и 86 литературных источников.

ГЛАВА 1 ОБЗОР И АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИЙ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ ДЛЯ ПЕРЕВОЗКИ СКОРОПОРТЯЩИХСЯ ГРУЗОВ.

ПОСТАНОВКА ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Обзор и анализ конструкций транспортных средств для перевозки

скоропортящихся грузов

Развитие рефрижераторного подвижного состава берет начало с 1862 г., когда в России были построены первые изотермические вагоны, которые назывались вагонами-ледниками. Внешне это были крытые грузовые вагоны, имеющие теплоизоляцию и карманы для льда, расположенные у торцовых стен вагонов.

В последствии стали использовать в изотермических вагонах льдо - соляную систему охлаждения, где в качестве хладагента использовали смесь дробленного льда с поваренной солью.

Перевозки СПГ в изотермических вагонах не могли быть эффективными при перевозке на большие расстояния, так как требовали устройства рядом с железнодорожным станциями заводов для производства льда и загрузки льда или льдасоляной смеси в емкости вагонов.

Вопросами организации перевозок СПГ и создания транспортных средств их доставки занимались ученые ПГУПС (ЛИИЖТ), ВНИИЖТ, РУТ (МИИТ), БелИИЖТ, ТашИИТ, ДВГУПС и других организаций [14, 22, 35, 36, 37, 38, 41, 45, 50, 68, 72, 77, 80, 85].

В трудах [10, 23, 51, 76, 81] широко освещены теоретические основы и методы реализации подготовки и разработана теория функционирования железнодорожного хладотранспорта в системе непрерывной холодильной цепи.

В 1902 г. в России был построен 4-х осный вагон с льдосоляным охлаждением, а в 1910 по проекту инженера Силича была применена машинная холодильная установка, размещаемая внутри вагона [42].

В 50-х годах начали выпускать автономные рефрижераторные вагоны, рефрижераторные секции и поезда. С 1954 по 1957 года строятся рефрижераторные поезда, с 1965 г автономные рефрижераторные вагоны (АРВ). С 1958 выпускаются рефрижераторные секции (ГДР), а с 1965 года 5-ти вагонные секции БМЗ. В 19511954 гг. строились 23-вагонные рефрижераторные поезда, затем 21-вагонные поезда, с 1958 г. по 1965 г. строились 12-вагонные секции.

В дальнейшем, с повышением требования к качеству перевозок, стали внедрять в вагонах системы машинного охлаждения (рисунок 1.1).

А - автономный вагон; Б, В - автономные вагоны с холодильными установками; Г - двадцати трех вагонный рефрижераторный поезд; Д - 12-вагонные секции; Е - 5 - вагонная секция; Ж - автономный рефрижераторный вагон; 1 - кузов; 2 - дверь; 3 - люк; 4 - вагон - холодильник; 5 - служебный вагон; 6 - вагон -дизель - электростанция; 7 - вагон - машинное - отделение; 8 - вагон - дизель -электростанция со служебным отделением; 9 - грузовой вагон со служебным отделением; 10 - грузовой вагон с дизель - электростанцией Рисунок 1.1 - Конструктивные схемы рефрижераторных вагонов

Рефрижераторный подвижной состав, состоит из 5-вагонных секций производства Брянского машиностроительного завода (БМЗ), а также 5-вагонных секций и автономных рефрижераторных вагонов (АРВ) производства завода в

городе Дессау. Также имеются 12-вагонные секции и рефрижераторные поезда, которые вскоре были сняты с производства как малоэффективные.

В работе [71] изложены требования к подвижному составу для перевозки СПГ, которые должны иметь теплоизоляционное ограждение кузова, позволяющее ограничить теплообмен между внутренней и наружной поверхностью кузова, а также обеспечить во время перевозки в грузовых помещениях требуемых температурных режимов. Оборудование вагона включает холодильно-отопительные установки, приборы контроля и регулирования температуры. Кузов вагона цельнометаллический, сварной с несущими стенами из низколегированной листовой стали. Погрузочные двери имеют резиновые уплотнения, обеспечивающие их плотное прилегание к дверному проему. В таблицах 1.1 и 1.2 приведены технические параметры рефрижераторных секций и вагонов.

Таблица 1.1 - Технические характеристики рефрижераторных вагонов

Показатели АР РВ Секции

Со служебным отделением Без служебного отделения ZA-5 ZB-5 PC-4 (БМЗ)

1 2 3 4 5 6

Длина по осям сцепления автосцепок, м: вагона для груза общая 20,8 22,08 18,076 91 22,8 106,38 22,076 106,38

Длина кузова, м: вагона для груза специального вагона 19 21 17 17 21 17 21 17

Ширина кузова, м 3,1 3,1 3,0 3,1 3,1

Высота вагона для груза от головок рельсов, м 4,69 4,69 4,57 4,69 4,67

База вагона для груза, м 14 16 12 16 16

Погрузочный объем, м3: одного вагона общая 88 100 73,7 318 100 400 101,8 447,2

Грузоподъемность, т одного вагона общая 40 36 41;29; 26; 178 41 164 46 184

Тара в экипированном состоянии, т: вагона для груза общая 44 48 39; 50; 52; 219 43 242 39 209

Площадь пола помещения вагона для груза, м2 40,3 45 33,5...22 45 46,4

1 2 3 4 5 6

Дверной проем, м

ширина 2,2 2,2 1,43 2,2 2,1

высота 2,0 2,0 2,0 2,0 2,2

Расчетная температура, °С:

в грузовых помещениях +18...+14 -2...+14 -12...+14 -20...+14 -20...+14

наружная +40...-5 +40.-45 +30.-45 +40.-45 +40.-15

Тип дизелей:

главных 4НВД-12,5 4НВД-12,5 4НВД-21 4НВД-21 К-461

вспомогательных - - - 4НВД-12,5 -

Тип компрессора V V2Н-56/7,5105/2 К-902 У2Н-56/7,5-105/2 ФУУБСС

Таблица 1.2 - Технические параметры рефрижераторного подвижного

состава

№ Показатели Секции Автономные

ZB -5 БМЗ АРВ

1 Количество грузовых вагонов 4 4 1

2 Количество служебно-технических вагонов 1 1 -

3 Погрузочный объем, м3 одного вагона /общий 104/416 108-432 88

4 Грузоподъемность одного вагона/общая, т 38,5/154 42/168 40

5 Температура расчетная, ° -15 - +14 -20 - +14 -18 - +14

Температура нар. воздуха, °С +40 - -45 +40 - -45 +40 - -45

6 Тип дизеля Главный / вспомогательный 4-УВ21/152 4^УВ-12.5 ^461 4^УВ-12.5

7 Количество дизелей 2/1 2 2

(главный/вспомогательный)

8 Мощность дизелей, кВт 2x88.2 1x18.8 2x84.4 2x18.8

9 Холодильно-отопительная установка количество ФАЛ-056/7 ВР-1М или ВР-18 ФАЛ-056/7

10 Холодопроизводительность секции, тысКкал/ч 8х8=64 8х18=144 2х8=16

11 Напряжение эл. сети, В 230/390 230/390 230/390

12 Удельная мощность на грузоподъёмность, кВт/т на один вагон 1,14 1,01 0,4

Вагоны секций типа 7В-5 выполнены в виде облегченной цельнометаллической стальной конструкции. Для внутренней обшивки грузовых помещений применен оцинкованный стальной лист, пол покрыт резиновым настилом. Двери грузового помещения поворотные с уплотнением разъемов.

В настоящее время рефрижераторные секции постепенно вырабатывают свой ресурс, новые не строятся. Следовательно, в ближайшей перспективе основными видами СТС будут автономные вагоны и контейнеры, которые могут перевозиться и железнодорожным и автомобильным транспортом. При этом актуальным является вариант создания сцепов платформ для массовой перевозки контейнеров.

Кузов АРВ цельнометаллический облегченной сварной конструкции. Внутренние боковые стены грузового помещения изготовлены из оцинкованных панелей с вертикальными гофрами; потолок облицован твердоволокнистыми плитами. Пол грузового помещения имеет деревянный настил, на который наклеена листовая резина. На пол установлены металлические оцинкованные напольные решетки. Двери грузового помещения вагона одностворчатые прислонно-задвижного типа. На кузове АРВ имеются штепсельные разъемы для питания оборудования вагона от внешнего источника электроснабжения.

В России, Армавирский машиностроительный завод (Краснодарский край) разработал и начинает выпуск новых изотермических вагонов-термосов. Раньше аналогичные вагоны поставлялись для эксплуатации на отечественных железных дорогах из Германии.

Новый железнодорожный вагон получил отраслевое обозначение 16-6962. Вагон имеет объем 120 кубических метров и предназначен для перевозки до 62,5 тонн пищевых продуктов, фруктов и овощей. Первые два экземпляра уже завершают испытания.

Вагон-термос (рисунок 1.2) - термоизолированный вагон, длительное время сохраняющий изначальную температуру груза (не позволяет растаять мороженому мясу летом - не позволяет замерзнуть яблокам зимой). Там нет холодильных или нагревательных установок - термос держит изначальную температуру. Поэтому такой вагон несравнимо дешевле рефрижераторного и в производстве (нет дорогого оборудования), и в обслуживании (не нужна обслуживающая бригада и сложный ремонт). Особо стоит отметить, что новый вагон из Армавира можно использовать в одиночку, и не ждать груза как на рефрижераторную секцию из 5 вагонов.

Рисунок 1.2 - Новый изотермический вагон-термос

Вагоны-термосы представляют собой изотермические вагоны, в которых отсутствуют машинные холодильные установки. В таких вагонах-термосах (контейнер-термосах) для охлаждения грузового помещения используется подача сжиженного азота или углекислоты.

Существуют также азотно-жидкостные вагоны (АЖВ), состоящие из системы охлаждения газа (АСО) и из системы раздачи этого газа - азотовоздушной смеси [67]. На рисунке 1.3 показан изотермический вагон с установкой АЖВ.

Обзор существующих рефрижераторных секций и автономных рефрижераторных вагонов показал, что рефрижераторные секции отживают свой век и вновь они не строятся, так как имеют следующие существенные недостатки:

- высокая масса тары вагонов;

- высокий коэффициент теплопередачи ограждения кузовов;

- большие расходы на обслуживание и ремонт, большая потребность запасных частей;

- большой расход дизельного топлива.

1 - тележка; 2 - автосцепка; 3 - блок цистерн; 4 - эжектор; 5 - ложный потолок;

6 - теплообменник; 7 - щит Рисунок 1.3 - Вагон изотермический АЖВ

Автономные рефрижераторные вагоны постройки Германии также вырабатывают свой ресурс. В России есть проект постройки рефрижераторных вагонов (Армивирский и Алтайские заводы) на базе грузовых крытых вагонов. Но такие вагоны без обслуживающего персонала вряд ли будут иметь успех так как пункты технического обслуживания уже давно ликвидированы. Создавать их вновь будет очень дорого.

Заслуживают внимания автономные вагоны с установками азотного охлаждения, которые не потребуют обслуживания в пути следования. Но при этом, следует отметить, что заводов, производящих азот не так и много.

Алтайский вагоностроительный завод «Алтайвагон» предлагает строить автономные рефрижераторные вагоны на базе грузовых крытых вагонов моделей 11-2135-01 в двух вариантах. Первый - это рефрижераторный вагон с дизель-генераторной и холодильной установками (машинное охлаждение) и установкой охлаждения с сжиженным азотом. Второй вариант - АРВ только с азотным охлаждением.

Приборы управления и контроля в таких вагонах монтируются на внутренней стороне торцевых стен, доступ к ним закрываются крышками люков, защищенными системой «свой-чужой». Используемое оборудование может применяется как в АРВ, так и в контейнерах. В вагоне планируется два технических отсека с оборудованием для стандартных рефрижераторных установок и азотные установки (рисунок 1.4).

Рисунок 1.4 - Расположение оборудования в вагоне

Рефрижераторный контейнер имеет два основных конструкционных блока: корпус и рефрижераторный агрегат [32, 60, 69]. Из общего перечня контейнеров для перевозки СПГ можно выделить следующие.

По размерам - это 20, 40 и 45 футовые рефрижераторные контейнеры с собственным источником электроэнергии и без него контейнеры, охлаждаемые с помощью сжиженного азота контейнеры - термосы.

Различные СПГ требуют разных температурных режимов при перевозке. Поэтому необходимо тщательно выбирать средства доставки грузов, температурных режимов, с целью быстрой и своевременной доставки груза к потребителю. В таблице 1.3 приведены режимы и сроки хранения отдельных видов фруктов и овощей.

Таблица 1.3 - Режимы и сроки хранения скоропортящихся продуктов

Продукты Срок хранения Температура хранения, °С Влажность

шт шах воздуха, %

Яблоки летние; зимние 1 мес. 4-10 мес. +1 +1 +3 +3 85-90

Черешня, вишня 5-10 сут. -0,5 0 -

Груши летние; 1-3 мес. -0,5 0 -

зимние 4-6 мес. -1 0 -

Абрикосы, сливы 10-30 сут. -0,5 0 -

Персики 15-30 сут. -0,5 0 -

Виноград 1-6 мес. -1 0 -

Гранаты 2-3 мес. +2 +1 -

Арбузы 1-2 мес. +3 +2 -

Дыни 2-3 мес. 0 +1 -

Капуста ранняя 1 мес. -1 0 -

Помидоры 15 сут. +1,5 - -

Огурцы 5-15 сут. +8 +10 -

Соки 6-8 мес. +5 - -

Контейнеры - термосы (К-Т) не требуют постоянного охлаждения или обогрева. В них можно перевозить грузы, не требующие охлаждения, например, ореховые, груши, некоторые консервы. К-Т могут перемещается на платформах в любом направлении, как в группе, так и одиночно, но на сравнительно небольшие расстояние (до 1000 км).

Рефрижераторный контейнер с собственным источником электроэнергии (дизель-генератор навесной или встроенный) представлен на рисунке 1.5. Такие контейнеры могут быть автономными, но из-за отсутствия специальных пунктов технического обслуживания они могут использоваться на определенных направлениях, имеющих контрольные пункты технического обслуживания.

Рисунок 1.5 - Контейнер с навесным дизель-генератором

Перемещение СПГ на таких контейнерах в течение 3-4 суток и больше не может дать гарантии сохранности груза.

Конструкция этих контейнеров регламентированы «Правилами по изготовлению контейнеров», составленными в соответствии со стандартами ISO и Правилами Регистров других стран [61]. Кроме того, основные размеры крупнотоннажных изотермических контейнеров определены ГОСТ 26380-84 «Контейнеры специализированные групповые. Типы, основные параметры и размеры» [18]. В таблице 1.4 приведены основные параметры ряда крупнотоннажных контейнеров в соответствии со стандартами ISO [20].

Таблица 1.4 - Параметры и масса брутто стандартных изотермических

контейнеров

Типоразме ры контейнеров Габаритные размеры, мм Масса брутто, кг

по регистру России и ISO по ГОСТ 33689-15

I АА - 12192x2438x2591 30480

IA СК-5-30 12192x2438x2438 30480

IBB - 6058x2438x2591 25400

IB - 9125x2438x2438 25400

ICC - 9125x2438x2591 24320

IC СК-5-20 6058x2438x2438 20320

1Д СК-5-10 2991x2438x2438 10160

Конструкции изотермических контейнеров, несмотря на общность их габаритных размеров, весьма разнообразны. Наибольшие отличия выражаются теплотехническими и эксплуатационными факторами, наличием холодильного и энергетического оборудования.

Большую часть мирового парка ИК составляют охлаждаемые контейнеры массой брутто 24 и 30 т. Они имеют теплоизолированный кузов и отделение для размещения холодильного и энергетического оборудования [12, 26, 33].

В последние годы мировая химическая промышленность наладила выпуск современных изоляционных материалов, отвечающих теплотехническим требованиям. Оптимальный коэффициент теплопередачи 0,25 Вт/(м2К) гарантирует так называемую сильную теплоизоляцию при средней толщине изоляционного слоя 70-120 мм. В большинстве случаев для изоляции применяются пенополиуретан.

В мировой практике используют крупнотоннажные изотермические контейнеры с охлаждением сжиженными газами (преимущественно азотом).

Азотная система позволяет только охлаждать контейнер путем впрыскивания в грузовую камеру жидкого азота. Основными достоинствами азотной системы являются:

- простое, не требующее специального обслуживания, оборудование, обеспечивающее надежность работы;

- отсутствие необходимости в постоянном источнике энергии, а также в приспособлениях для оттаивания снеговой «шубы» и обеспечения циркуляции воздуха в кузове;

- возможность быстрого охлаждения кузова перед загрузкой и быстрого восстановления температуры внутри кузова после закрытия дверей;

- низкие затраты на обслуживание установки.

Недостатками азотной системы являются:

- высокая стоимость жидкого азота;

- необходимость размещения заправочных станций жидким азотом на пути следования контейнеров.

В [72] указывается, что внедрению азотной системы препятствует и то, что она является только охлаждающей, а не универсальной, поэтому контейнеры с этой системой могут использоваться в основном в районах с жарким климатом.

Перевозка грузов в таких контейнерах целесообразна в таких температурных средствах, где имеется источник электроэнергии (морские или речные суда, железные дороги).

Такой крупнотоннажный рефрижераторный контейнер (КРК) привязан к направлению перевозок, где большой контейнеропоток и где вагоны -электростанции эффективны, поскольку они обслуживают несколько КРК, перевозимых на сцепе 8-12 контейнерных платформ с вагоном-электростанцией. Сцеп контейнерных платформ с вагоном-электростанцией эффективен при больших контейнерпотоках.

Научные исследования по совершенствованию и созданию новых моделей контейнеров для перевозки СПГ ведутся в странах СНГ [54-56].

Исходя из условий перевозок СПГ из Узбекистана в Россию перспективным средством перевозок для нашей страны являются 20, 40 и 45 футовые ИК со встроенным холодильно-отопительными агрегатом в составе сцепа платформ.

Контейнеры-термосы (КТ) могут использоваться для перевозки замороженных продуктов и грузов, допускающих повышение или понижение температуры на 10-15°С от начальной, 3-4 суток в пути следования [39].

На сети железных дорог СНГ целесообразно применение КРК обоих типов. КРК массой брутто 30 т, используемые на внутренних перевозках, следует оборудовать как торцевыми, так и боковыми дверями.

В настоящий момент на железных дорогах эпизодически эксплуатируются КРК иностранных производителей, наиболее известными среди которых являются Carrier Transicold Ltd, Thermoking Corporation, Sea Containers Ltd и др. Опытная партия из 10 рефрижераторных контейнеров, построенных в 2000-2001 гг. на Новороссийском вагоноремонтном заводе (НВЗ), прошла стационарные испытания с положительным результатом, но серийное изготовление контейнеров не организовано.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Абдуллаев Бахром Актамович, 2021 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Абдуллаев, Б.А. Анализ и перспективы развития перевозок скоропортящихся грузов в Республике Узбекистан / Ш.С. Файзибаев, Б.А. Абдуллаев // Вестник транспорта Поволжья. - 2019, - № 3 (75). - С. 63-69.

2. Абдуллаев, Б.А. Анализ конструкций транспортных средств для перевозки скоропортящихся грузов / Б.А. Абдуллаев, Ю.П. Бороненко // Сборник тезисов Национальной науч.-технич. конференции «Перспективы будущего в образовательном процессе». - СПб.: ФГБОУ ВО ПГУПС, 2018. - С. 15-17.

3. Абдуллаев, Б.А. Влияние солнечной радиации на теплопритоки рефрижераторных вагонов и контейнеров / Б.А. Абдуллаев // Известия Петербургского университета путей сообщения, - 2019. - Т. 16. - Вып. 1. - С. 1824.

4. Абдуллаев, Б.А. Выбор теплоизоляционных материалов для рефрижераторных вагонов и контейнеров / Б.А. Абдуллаев // Материалы XIV Междунар. науч.-технич. конференции «Подвижной состав XXI века: идеи, требования, проекты». - СПб.: ФГБОУ ВО ПГУПС, 2019. - С. 50-53.

5. Абдуллаев Б.А. К вопросу перевозок скоропортящихся грузов в Узбекистане / Б.А. Абдуллаев // Научные труды республиканской науч.-технич. конференции с участием зарубежных ученых «Ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транспорте». - Ташкент: ТашИИТ, 2019. - С. 86-87.

6. Абдуллаев, Б.А. Экспериментальные исследования новых конструктивных решений ограждения кузовов рефрижераторных вагонов и контейнеров / Ю.П. Бороненко, Б.А. Абдуллаев // Известия Петербургского университета путей сообщения. - 2020. - Т. 17. - Вып. 4. - С. 498-513.

7. Алямовский, А.А. Инженерные расчеты и SolidWorks Simulation / А.А. Алямовский. - М.: ДМК Пресс, 2010. - 464 с.

8. Анисимов, П.С. Испытания вагонов: монография / П. С. Анисимов. - М.: Маршрут, 2004. - 197 с.

9. Бакиева, И.А. Производство и экспорт плодоовощной продукции в Республике Узбекистан / И.А. Бакиева, Н.Д. Усманова, // Молодой ученый. - 2015. - № 21. - С. 348-350.

10. Бартош, Е.Т. Энергетика изотермического подвижного состава / Е.Т. Бартош. - М.: Транспорт, 1976. - 304 с.

11. Белоконь, Н.И. Термодинамика / Н.И. Белоконь. - М.: Госэнергоиздат, 1954. -416 с.

12. Блинов, Э.К. Контейнеры международного стандарта / Э.К. Блинов. - М.: Транспорт, 1990. - 169 с.

13. Бороненко, Ю.П. Стратегические задачи вагоностроителей в развитии тяжеловесного движения / Ю.П. Бороненко // Транспорт Российской Федерации. -2013. - № 5 (48). - С. 68-73.

14. Вальт, Э.Б. Железнодорожный хладотранспорт: учебное пособие / Э.Б. Вальт. - Екатеринбург: УрГУПС, 2003. - 175 с.

15. Голубин, А.А. Анализ методов экспериментального определения коэффициента теплопередачи / А.А. Голубин // Вопросы развития железнодорожного транспорта в условиях рыночной экономики: сборник статей молодых ученых и аспирантов. - М.: Интекст, 2007. - С. 108-113.

16. Голубин, А.А. Влияние погрешностей измерения при определении коэффициента теплопередачи ограждающих конструкций изотермического вагона / Н.В. Белова, С.Н. Науменко // Вестник ВНИИЖТ. - 2019. - Т. 78. - № 2. - С. 100104.

17. ГОСТ 13623-90. Профили стальные гнутые из холоднокатаной стали для строительства. - М.: Стандартинформ, 2019. - 81 с.

18. ГОСТ 26380-84. Контейнеры специализированные групповые. Типы, основные параметры и размеры. Межгосударственный стандарт контейнеры, специализированные групповые. Типы, основные параметры и размеры. Дата введения 1986-01-01. - М.: ИПК Издательство Стандартов, 2004. - 7 с.

19. ГОСТ 33661-2015. Ограждающие конструкции помещений железнодорожного подвижного состава. Методы испытаний по определению теплотехнических показателей с Поправкой. - М.: Стандартинформ, 2016. - 32 с.

20. ГОСТ 33689-15. Контейнеры и контрейлеры автономные автоматические изотермические. Технические требования и методы испытаний. - М.: Стандартинформ, 2015. - 36 с.

21. ГОСТ 9238-83. Габариты приближения строений и подвижного состава железных дорог колеи 1520 (1524) мм. - М.: Стандартинформ, 2006. - 30 с.

22. Демьянков, Н.В. Сравнительная характеристика различных систем охлаждения изотермических вагонов / Н.В. Демьянков // Вопросы совершенствования железнодорожного хладотранспорта: сб. тр. МИИТа. - М., 1971. - Вып. 376. - 157 с.

23. Демьянков, Н.В. Хладотранспорт: учеб. для вузов / Н.В. Демьянков, С.Ф. Маталасов. - М.: Транспорт, 1976. - 239 с.

24. Ефимов, В.В. Условия подготовка и перевозки скоропортящихся грузов: Учебное пособие / В.В. Ефимов. - СПб.: ПГУПС, 2003. - 124 с.

25. Ефимов, В. В. Теплотехнический расчет рефрижераторных транспортных модулей: методические указания / В. В. Ефимов. - СПб.: ПГУПС, 2003. - 64 с.

26. Железнодорожные перевозки СПГ во Франции // Тара и упаковка. Контейнеры: ЭИ/ВИНИТИ, 1995. - № 2. - Реф. 6. - С. 2-3.

27. Жилинский, К.Я. Теплоизоляции судовых рефрижераторных помещений / К.Я. Жилинский. - Л.: Судостроение, 1966. - 104 с.

28. Жуковский, В.С. Основы теории теплопередачи / В.С. Жуковский. - Изд. 2-е,. перераб. - Л.: Энергия, 1969. - 223 с.

29. Ибрагимов, Н.Н. Разработка конструкции контейнера для перевозки плодоовощной продукции / Н.Н. Ибрагимов, Р.В. Рахимов, М.А. Хаджимухаметова // Молодой ученый. - 2015. - № 21. - С. 168 - 173.

30. Киселев, И.Г. Теплотехника на подвижном составе железных дорог: учебное пособие / И. Г. Киселев. - М.: Транспорт, 2008. - 277 с.

31. Китаев, Б.Н. Тепловое воздействие солнечной радиации на вагоны / Б.Н. Китаев. - М.: Трансжелдориздат, 1962. - 32 с.

32. Конов, В.Б. Совершенствование теплотехнических характеристик рефрижераторных контейнеров: дис. ... канд. техн. наук: 05.14.01 / Конов Владимир Борисович. - М.: ДВГУПС, 2005. - 174 с.

33. Контейнеры: справ. / В.А. Шкурин; под ред. В.А. Шкурина. - М.: Машиностроение, 1981. - 191 с.

34. Концепция развития Управления вагонного хозяйства АО «УТЙ» на 20172021 гг. - Ташкент: АО «УТЙ», 2017. - 38 с.

35. Комаров, А.В. Вопросы совершенствования перевозок скоропортящихся продуктов / А.В. Комаров. Труды. ИКТП. - Вып. 28. - М.: 1972. - 181 с.

36. Костенко, А.Ю. Совершенствование перевозок скоропортящихся грузов в рефрижераторных контейнерах: монография / А.Ю. Костенко. - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2008. -132 с.

37. Кочетков, Н.Д. Холодильная техника / Н.Д. Кочетков // Машиностроение, М., 1966. - 408 с.

38. Кржимовский, В.Е. Рефрижераторные вагоны отечественной постройки / В.Е. Кржимовский, В.Н. Васильев, В.В. Скрипкин, Е.Е. Сорокин. - М.: - Транспорт, 1976. -263 с.

39. Круглова, Е. В. Особенности транспортировки скоропортящихся грузов / Е. В. Круглова // Молодой ученый. - 2014. - № 19 (78). - С. 312-316.

40. Лаврова, Л.И. Сравнительная оценка различных систем воздухораздач с помощью температурных полей. // Труды Всесоюз. науч.-исслед. ин- та ж.-д. транспорта. 1979. - вып. 599. - С. 53 - 59.

41. Левенталь, Л.Я. Дизели рефрижераторных вагонов / Л.Я. Левенталь, Д.И. Сучков. - М.: Транспорт, 1987. - 165 с.

42. Лукин, В.В. Вагоны. Общий курс: учебник для вузов ж. -д. транспорта / В.В. Лукин, П.С. Анисимов, Ю.П. Федосеев; под ред. В.В. Лукина. - М.: Маршрут, 2004. - 424 с.

43. Мейстер, А.О. Определение среднего коэффициента теплопередачи кузовов пассажирских вагонов / А.О. Мейстер, М.А Юхневский // Тез. VI науч.-практич. конференции. «Проблемы и перспективы развития вагоностроения» Брянск: БГТУ, 2014. - С. 93 - 95.

44. Михеев, М.А. Основы теплопередачи / М.А. Михеев, И.М. Михеева. -Изд. 2-е. - М.: Энергия, 1977. - 344 с.

45. Морские контейнерные перевозки СПГ // Тара и упаковка. Контейнеры: ЭИ/ВИНИТИ, 1994. - № 2. реф. 15. - С. 17-19.

46. Науменко, С.Н. Обеспечение экологичности и эффективности изотермических транспортных средств: сб. науч. тр. ОАО «ВНИИЖТ». - М.: Интекст, 2010. - 160 с.

47. Науменко, С.Н. Точность определения коэффициента теплопередачи / С.Н. Науменко, Н.С. Теймуразов, А.Д. Голубин // Железнодорожный транспорт на современном этапе: задачи и пути их решения: сб. трудов / под ред. А.Е. Семечкина. - М.: Интекст, 2008. - С. 76 - 78.

48. Науменко, С.Н., Оценка точности определения в деповских условиях коэффициента теплопередачи кузова изотермического вагона / С.Н Науменко, Н.С. Теймуразов, А.А. Голубин // сб. докл. участников. Объединен. Науч. сессии РАН. - М.: МИИТ, 2008. - С. 189-192.

49. ООО «Регент Балтика», - Технологии для изотермических хранилищ -[Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://baltic-united.ru/news/technologii-dlja-izotermicheskih-hranilish/ (дата обращения:10.10.2020).

50. Оптимизация параметров системы охлаждения и теплоизоляции изотермических контейнеров с готовыми хладоносителями: отчет о НИР / (МИИТ), рук. Н.Е. Лысенко. - М., 1975. - № ГР 74058394. - Инв. № Б507214.

51 . Оптимизация параметров системы охлаждения и теплоизоляции рефрижераторных контейнеров: отчет о НИР / МИИТ, рук. Н.Е. Лысенко. - М., 1974. - № ГР 74058394. - Инв. № Б414531.

52. Осадчук, Г.И. Холодильное оборудование вагонов и кондиционирование воздуха / Г.И. Осадчук, А.М. Слушаенко. - М.: Трансжелдориздат, 1963. - 350 с.

53. ОСТ 24.050.65-86. Вагоны рефрижераторные. Методика проведения теплотехнических испытании. - М.: Стандартинформ, 1986. - 23 с.

54. Пат. 44595 Российская Федерация: МПК В60Н 1/32 (2005.03). Контейнер термос с охлаждением / О.А. Ворон, Н.Н. Губарева, Д.О. Губарев, С.Н. Науменко, А.Г. Резников; заявитель и патентообладатель С.Н. Науменко. -№ 2004131756/22; заявл. 03.11.2004; опубл. 27.03.2005; рег. № 152. - 9 с.

55. Пат. 44593 Российская Федерация: МПК В60Н 1/100 (2000.01). Контейнер - термос / Н.Н. Губарева, Д.О. Губарев, С.Н. Науменко, А.Г. Резников; заявитель и патентообладатель С.Н. Науменко. - № 2004131755/22; заявл. 03.11.2004; опубл. 27.03.2005; рег. № 152. - 12 с.

56. Пат. 30314 Российская Федерация: МПК В60Р 3/20 (2006.01). Изотермический контейнер-термос / А.Н. Балалаев, А.С. Мокшанов; заявитель и патентообладатель «СамГУПС». - № 2012155385/11; заявл. 19.12.2012; опубл. 27.09.2013; бюл. № 27. - 6 с.

57. Пат. 132762 Российская Федерация: МПК G01N 25/18 (2006.01). Способ определения коэффициента теплопередачи кузова транспортных изотермических средств / С.Н. Науменко, Н.С. Теймуразов, Ю.Е. Бартош; заявитель и патентообладатель «Ю.Е. Бартош». - № 2006114140/28; заявл. 27.04.2006; опубл. 20.03.2008; бюл. № 8. - 7 с.

58. Постановление Президента Республики Узбекистан от 04.10.2011 года №1111-1623 «О программе первоочередных мер по расширению объемов производства и освоению выпуска новых видов конкурентоспособной продукции» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://lex.uz/acts/2427043 (дата обращения: 12.10.2018).

59. Постановление Президента Республики Узбекистан от 06.03.2015 года. №Ш 1-2313 «О Программе развития и модернизации инженерно-коммуникационной и дорожно-транспортной инфраструктуры на 2015-2019 годы» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://lex.uz/docs/3134726 (дата обращения: 10.11.2018).

60. Пладис, Ф.А. Изотермические и рефрижераторные контейнеры / Ф.А. Пладис, Л.Н. Демидова, Л. Н. Олейникова // Подъемно-трансп. оборудование (НИИИНФОРМТЯЖМАШ), М.: - 1973. - 30 с.

61. Правила изготовления контейнеров. НД 2-090201-009. СПб:. - 2015. - 109 с.

62. Приказ Министерства транспорта РФ от 4 марта 2019 г. N 66 «Об утверждении Правил перевозок железнодорожным транспортом скоропортящихся грузов». - Минтранса, 2019. - 9 с.

63. РД 31.11.21.18-96. Правила перевозки грузов в контейнерах морским транспортом. - М.: ЗАО «ЦНИИМФ», 1997. - 176 с.

64. РД 24.050.15-89. Методика определения среднего коэффициента теплопередачи ограждающих конструкций кузовов пассажирских вагонов. - утв. Министерством тяжелого, энергетического и транспортного машиностроения 24 июля 1989 г. - М.: 1989. - 20 с.

65. Соколов, М.М. Измерения и контроль при ремонте и эксплуатации вагонов / М.М. Соколов, В.И. Варава, Г.М. Левит. - М.: Транспорт, 1991. -158 с.

66. Справка по показателям работы АО «Йулрефтранс» на 01.01.2018 г. Ташкент: АО «Йулрефтранс». - 12 с.

67. Справочник механика рефрижераторного подвижного состава. Изд. 2е. -М.: Транспорт, 1972. - 385 с.

68. Справочник-пособие по перевозке скоропортящихся грузов / В.Н. Панферов / под ред. В.Н. Панферова. - М.: РОО «Техинформ», 2007. - 308 с.

69. Сравнительный анализ систем рефрижераторных контейнеров // Тара и упаковка. Контейнеры: ЭИ/ВИНИТИ. - 1996. - № 6. - Реф. 40. - С. 7-19.

70. Тепломассообмен: курс лекций / М.С. Лобасова, К.А. Финников, Т.А. Миловидова и др. - Красноярск: ИПК СФУ, 2009. - 295 с.

71. Тертеров, М.Н. и др. Железнодорожный хладотранспорт. - М.: Транспорт, 1985. - 256 с.

72. Тертеров, М.Н., Лысенко Н.Е., Панферов В.Н. и др. Хладотранспорт. - М.: Транспорт, 1985. - 135 с.

73. Тертеров, М.Н. Автоматизация и механизация работ на хладотранспорте / М.Н. Тертеров, С.Г. Каган. - М.: Транспорт, 1970. - 143 с.

74. Технический отчет ВГАСУ. 2011 «Исследование тепловых характеристик сверхтонкой теплоизоляции «Корунд»». [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://stroi34.ru/wp-content/uploads/2017/12/Ispytanie-Korund-VolgGASU-teplofizika (дата обращения: 12.01.2018).

75. Технические условия ТУ - 5760-001-83663241-2008. Жидкие керамических теплоизоляционные покрытия серии «Корунд» Сост: А.С. Платов -Волгоград, 2008. - С. 11.

76. Ткачев, И.В. Организация работы железнодорожного хладотранспорта в условиях перехода к рыночной экономике: автореферат. диссертации. ДВГУПС. -М., 2002. - 24 с.

77. Третьяков, А.В. Управление индивидуальным ресурсом вагонов в эксплуатации. Монография. - СПб.: ООО «Издательство «ОМ-Пресс», 2004. - 348 с.

78. Физическая география Узбекистана / А. Муминов, П. Баратов, М. Мамакулов, Р. Рахимбеков. - Тошкент: Мехнат, 2001. - 224 с.

79. Физические величины: Справочник, Бабичев А.П. - М.: Энергоатомиздат, 1991. - 1232 с.

80. Чурков, Н.А. Холодильные перевозки и содержание изотермического подвижного состава. / Н. А. Чурков. - М.: Желдориздат, 2006. - 311 с.

81. Ширяев, С.А. Транспортные и погрузочно-разгрузочные средства: учеб. для вузов / С.А. Ширяев, В.А. Гурков, Л.Б. Миротин; под ред. С.А. Ширяева. - М.: Горячая линия - Телеком, 2007. - 848 с.

82. Шкловер, А. М. Теплопередача периодических тепловых воздействий. Москва; Ленинград: Госэнергоиздат, 1952. - 80 с.

83. Ю-iha, J. Instatijnäre Zustände bei messungen der Wärmedurchgangszalf auf K ühlfarzeugen und Behältern, deren Auswirkung und Berechnung. «Kältettchnik» 1965. -№ 8, - S. 239-244.

84. Levy, F.L. A quick method for testing the overall heat transmission coefficient by dispensing liquid nitrogen // F.L. Levy // Jorn. of Refrign. January 1963, London, 1967. - P. 3-5.

85. Mercantile Publishers as: Guide to Food Transport; Fish, Meat and Products, Mercantile Publishers as: Kopenhagen. 1990. - 155 p.

86. Rahimov, R.V. Analysis of the state and prospects of the development of the freight wagon fleet of the Republic of Uzbekistan / R.V. Rahimov, Ya.O. Ruzmetov // Non-Ferrous Metals. - 2018. - № 1 (vol. 44). - P. 7-11.