一种LNG专用罐式集装箱框架及罐式集装箱
技术领域
本实用新型属于物流运输技术领域，具体涉及一种LNG专用罐式集装箱框架及罐式集装箱。
背景技术
目前，天然气的运输方式主要为管道运输，成本相对较高，LNG(液化天然气)的运输在跨洋以及跨地区运输方面有着明显的优势，船运LNG不仅成本较低，而且能有效的规避天然气管道铺设造成的风险。并且运输前将天然气进行净化与液化处理，能有效的减少有害物质，更加有利于环保。因此，集铁路、海运以及公路多式联运的LNG罐式集装箱已成为天然气运输行业的必然发展趋势。如图1所示，目前现有的LNG罐箱采用的是由端框(A)、支座(B)、底部斜撑(C)、底部纵梁(D)、角件(E)和裙座(F)等组成，外形尺寸符合ISO688:《系列1集装箱分类、尺寸和额定质量》1AA型集装箱要求的框架结构。其主要结构如附图1所示。对于现有40英尺LNG罐式集装箱(以下简称罐箱)框架结构而言，罐箱纵向长度较长，采用无侧梁框架结构不能对罐体部分给予较为全面的保护，故为保护罐箱全寿命周期运行安全，需要对其框架结构增加侧梁。由于罐箱在纵向方向长度较长，增加侧梁后会导致侧梁本身刚度太差。通过ANSYS模态计算得到的最低固有频率较低，容易与铁路转向架振动频率发生共振，从而导致部分结构发生疲劳而破坏。所以为满足罐箱使用要求，需要在增加侧梁的基础上保证侧梁具有一定的刚度而不与车体发生共振。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于，提供一种LNG专用罐式集装箱框架及罐式集装箱，既能满足在罐箱侧面起到保护罐箱结构安全的作用，又自身结构安全稳定可靠。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案予以实现：
一种LNG专用罐式集装箱框架，包括两个相对的端框，所述端框包括两个平行相对的横向的端上梁和端下梁、设在端上梁和端下梁之间的平行相对的竖向的两个角柱以及角件；所述端上梁的两端和两个角柱的上端通过角件连接，端下梁的两端和两个角柱的下端通过角件连接，以将端上梁、端下梁和两个角柱围成矩形框；在端下梁上设有两个相互平行且均垂直于端下梁的纵梁，在纵梁与角件之间连接有底部斜撑；
两个端框之间连接有四个相互平行且均垂直于端框所在平面的侧梁，四个侧梁分别连接于端框的四角位置；每个侧梁均由两个短梁焊接拼接形成，两个短梁之间的焊接方式为对接，焊缝与水平方向呈45°，位于上方的两个侧梁为顶侧梁，位于下方的两个侧梁为底侧梁；
在顶侧梁的三等分位置设有与顶侧梁焊接的第一顶侧支撑和第二顶侧支撑；底侧梁的三等分位置设有与底侧梁焊接的第一底侧支撑和第二底侧支撑。
本实用新型还包括如下技术特征：
具体的，所述第一顶侧支撑与水平方向成3.25°夹角，第二顶侧支撑与竖直方向成5°夹角；
所述第一底侧支撑与水平方向成12.5°夹角，第二底侧支撑与竖直方向成10°夹角。
具体的，位于上方的角件为上角件，位于下方的角件为下角件；
所述侧梁为120×80×4mm的矩形管，顶侧梁的120mm的边在竖直方向，顶侧梁的端部与上角件和角柱焊接；底侧梁的80mm的边在竖直方向，底侧梁的端部与下角件和底部斜撑焊接。
具体的，所述顶侧梁端部距离上角件的上平面15mm，距离上角件的侧面6mm；底侧梁端部距离下角件下平面25mm。
具体的，所述第一顶侧支撑、第二顶侧支撑、第一底侧支撑和第二底侧支撑为尺寸均为100×50×4mm的矩形管。
具体的，所述第一顶侧支撑的100mm边所在侧壁与侧梁延伸方向垂直；第二顶侧支撑的50mm边所在侧壁与侧梁延伸方向垂直；
所述第一底侧支撑的50mm边所在侧壁与侧梁延伸方向垂直；第二底侧支撑100mm边所在侧壁与侧梁延伸方向垂直。
具体的，所述端框的四角位置设有四个斜撑，斜撑两端分别焊接在角柱上部和端上梁上，或分别焊接在角柱下部和端下梁上。
一种罐式集装箱，包括罐体，所述罐体置于所述的LNG专用罐式集装箱框架内；
罐体通过封头与裙座焊接，罐体下部通过垫板与纵梁焊接，裙座与端框及四个斜撑焊接实现与端框的连接；
所述第一顶侧支撑、第二顶侧支撑、第一底侧支撑和第二底侧支撑的端部均焊接在罐体外壳垫板上。
本实用新型与现有技术相比，具有如下技术效果：
(Ⅰ)本实用新型中，具有顶侧梁与底侧梁罐式集装箱框架结构对罐体部分能够起到较为全面的保护。
(Ⅱ)设置第一顶侧支撑、第二顶侧支撑、第一底侧支撑和第二底侧支撑能够有效地改善罐式集装箱框架的最低固有频率，避免在各种载荷条件下，罐式集装箱的自振频率不同于转向架的蛇形、点头等振动频率，从而在整个运用速度范围内避免产生共振现象。
(Ⅲ)该结构形式简单，工艺性能较好且对外罐体在复杂工况下的应力分布影响较小。
附图说明
图1为现有技术中的LNG罐箱，(a)为主视图，(b)为左视图，(c)为仰视图。
图2为本实用新型的主视图。
图3为图2的右视图。
图4为图2的仰视图。
图5为侧梁焊缝示意图。
图中各个标号的含义为：1-端框，2-纵梁，3-底部斜撑，4-侧梁，5-第一顶侧支撑，6-第二顶侧支撑，7-第一底侧支撑，8-第二底侧支撑，9-罐体，10-裙座；
11-端上梁，12-端下梁，13-角柱，14-角件，15-斜撑；
41-顶侧梁，42-底侧梁。
具体实施方式
以下给出本实用新型的具体实施例，需要说明的是本实用新型并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本实用新型的保护范围。
实施例1：
遵从上述技术方案，如图2至图5所示，本实施例给出一种LNG专用罐式集装箱框架，包括两个相对的端框1，端框1包括两个平行相对的横向的端上梁11和端下梁12、设在端上梁11和端下梁12之间的平行相对的竖向的两个角柱13以及角件14；其特征在于，端上梁11的两端和两个角柱13的上端通过角件14连接，端下梁12的两端和两个角柱13的下端通过角件14连接，以将端上梁11、端下梁12和两个角柱13围成矩形框；在端下梁12上设有两个相互平行且均垂直于端下梁12的纵梁2，在纵梁2与角件14之间连接有底部斜撑3；两个端框1之间连接有四个相互平行且均垂直于端框1所在平面的侧梁4，四个侧梁4分别连接于端框1的四角位置；每个侧梁4均由两个短梁焊接拼接形成，两个短梁之间的焊接方式为对接，为避免拼接焊缝在重力方向承受较大的力，焊缝与水平方向呈45°，位于上方的两个侧梁4为顶侧梁41，位于下方的两个侧梁4为底侧梁42；在顶侧梁41的三等分位置设有与顶侧梁41焊接的第一顶侧支撑5和第二顶侧支撑6；底侧梁42的三等分位置设有与底侧梁42焊接的第一底侧支撑7和第二底侧支撑8。由于顶侧梁41与底侧梁42长度较长、刚性不足、最低固有频率较低，导致其在运输过程中容易与转向架发生共振，从而使部分区域发生疲劳破坏，故本实施例增加尺寸均为100×50×4mm的矩形管的第一顶侧支撑5、第二顶侧支撑6、第一底侧支撑7和第二底侧支撑8以改善顶侧梁41与底侧梁42最低固有频率，确保运输安全。
第一顶侧支撑5与水平方向成3.25°夹角，第二顶侧支撑6与竖直方向成5°夹角；第一底侧支撑7与水平方向成12.5°夹角，第二底侧支撑8与竖直方向成10°夹角。在意外撞击情况下为使增加后的第一顶侧支撑5、第二顶侧支撑6、第一底侧支撑7和第二底侧支撑8对罐体9造成的影响较小，故使第一顶侧支撑5与水平方向成3.25°夹角，第二顶侧支撑6与竖直方向成5°夹角；第一底侧支撑7与水平方向成12.5°夹角，第二底侧支撑8与竖直方向成10°夹角，通过ANSYS分析计算，这种安装方式在铁路运输工况下，外壳与支撑连接处垫板所受应力较小。
位于上方的角件14为上角件，位于下方的角件14为下角件；侧梁4为120×80×4mm的矩形管，顶侧梁41的120mm的边在竖直方向，顶侧梁41的端部与上角件和角柱13焊接；底侧梁42的80mm的边在竖直方向，底侧梁42的端部与下角件和底部斜撑3焊接。
顶侧梁41端部距离上角件的上平面15mm，距离上角件的侧面6mm；底侧梁42端部距离下角件下平面25mm。
第一顶侧支撑5、第二顶侧支撑6、第一底侧支撑7和第二底侧支撑8为尺寸均为100×50×4mm的矩形管。
第一顶侧支撑5的100mm边所在侧壁与侧梁4延伸方向垂直；第二顶侧支撑6的50mm边所在侧壁与侧梁4延伸方向垂直；第一底侧支撑7的50mm边所在侧壁与侧梁4延伸方向垂直；第二底侧支撑100mm边所在侧壁与侧梁4延伸方向垂直。
端框1的四角位置设有四个斜撑15，斜撑15两端分别焊接在角柱13上部和端上梁11上，或分别焊接在角柱13下部和端下梁12上。在本实施例中，斜撑15与其所连接的端上梁11和角柱13的夹角均为45°，斜撑15与其所连接的端下梁12和角柱13的夹角均为45°。
实施例2：
遵从上述技术方案，本实施例给出一种罐式集装箱，包括罐体9，罐体9置于实施例1的LNG专用罐式集装箱框架内；罐体9通过封头与裙座10焊接，罐体9下部通过垫板与纵梁2焊接，裙座10与端框1及四个斜撑15焊接实现与端框1的连接；第一顶侧支撑5、第二顶侧支撑6、第一底侧支撑7和第二底侧支撑8的端部均焊接在罐体9外壳垫板上。更具体的，在罐体9下方设有支座。
