集装箱 【技术领域】
本发明涉及集装箱领域，具体涉及一种采用新结构的底架地板和侧壁而使得集装箱成本和自重降低的新型集装箱。背景技术
集装箱自1956年在美国首先使用开始，经过40多年的发展，集装箱化运输已在全球被广泛使用。传统的货物通用集装箱一般由一对侧墙、门端、前端、顶板、地板和底架结构组成。底架结构和地板共同组成为箱内货物的承载结构。几十年来，人们对主要由两根纵向的底侧梁和多根底横梁组成的底架结构习以为常，将其视之为标准地板结构。虽然近些年来，集装箱设计者和使用者希望和尝试改进地板结构以降低成本，但均未能达到效果。
集装箱的传统底架结构，是由每根底横梁两端与底侧梁焊接，构成钢性的整体，在底横梁上铺设28毫米厚的木地板，构成载货地面。为满足集装箱ISO试验，底横梁排布紧密，数量很多，且底横梁需采用较厚的钢材(一般为4～4.5毫米)才能通过ISO试验，底横梁材料消耗大。传统集装箱的地板为木地板，需采用特殊的硬质木地板，一方面木地板质量差异性较大、价格贵、成本高，并受木地板供应短缺等因素的影响；另一方面木地板厚度也较大(28毫米)，木地板重量大，使得箱体自重较重。
此外，侧壁采用的波纹板波型尺寸不利于提高壁板的抗弯能力，降低壁板材料的厚度。发明内容
本发明要解决的一个技术问题是，采用一种新结构的集装箱底部，可减少原集装箱底横梁的数量和材料厚度，从而降低箱体的自重和节约材料。另外，通过采用薄板钢材代替木板作为集装箱底架结构的地板，节约宝贵地木材并且降低成本。本发明要解决的另一个技术问题是，提供一种新结构的侧壁形状，使侧壁波纹板可采用更薄的钢板和较低强度材料，保证与传统侧壁波纹板强度等效，满足ISO试验，可进一步降低箱体材料成本和箱体自重。
本发明提供的解决上述问题的技术方案是：设计一种集装箱，包括连接组成集装箱的一对侧壁、前端、门端、顶板、地板和底架结构，其特征在于，还包括至少二根沿纵向分布与所述底架结构中的多根底横梁相固接的纵梁，共同组成的一个框架体，所述地板覆盖并焊接在所述框架体上，所述侧壁的横截面形状是一种由多个波峰、斜边和波谷组成的波纹结构。
在上述结构中，所述地板为钢板；所述波峰与波谷之间的高度D可为36＜D≤54mm。
由本发明提供的集装箱，通过采用新的底架结构、钢地板和新的侧壁波纹板波型尺寸，降低了箱体的材料成本和自重，使集装箱生产和成本避免受到木地板供应的制约，同时提高了箱体的最大装载量。下面结合附图，用多个优选的实施例进一步说明本发明。附图说明
图1为本发明集装箱的箱体主视图；
图2为图1的左视图，示出了箱体的门端结构；
图3为图1的右视图，示出了箱体的前端结构；
图4为图1的俯视图，视图进行半剖和局部剖视，示出了箱体顶板、钢地板、及底架结构；
图5为集装箱底架结构及钢地板的局部俯视图；
图6为图5中A-A截面剖视图；
图7为图5中I局部放大立体图--形式1；
图8为图5中I局部放大立体图--形式2；
图9为图5中的B-B截面剖视图；
图10为传统货物通用集装箱底架结构及地板的局部俯视图；
图11为图10中C-C截面剖视图；
图12为图10中D-D截面剖视图；
图13为集装箱中底架结构底横梁及钢地板的剖面图；
图14为传统底架结构底横梁及木地板的剖面图；
图15为集装箱中侧壁用波纹板的主视图；
图16为图15中E-E截面剖视图；
图17为传统侧壁用波纹板主视图；
图18为图17中F-F截面剖视图。具体实施例
通常集装箱是由一对侧壁、门端、前端、顶板、地板和底架结成。底架结构和地板共同组成为箱内货物的承载结构，是集装箱的主要受力结构，其材料消耗和材料成本在集装箱的各大部件中所占比例很高。因而优化底架结构和改进地板材料，对降低箱体材料成本和提高箱体最大装载量，意义极大。集装箱的一对侧壁采用波纹板作为壁板，增加了侧壁壁板的强度，满足集装箱ISO强度试验的要求。优化波纹板的波型尺寸，可以使侧壁波纹板采用更薄的钢板和较低强度材料，保证与传统侧壁波纹板强度等效，满足ISO试验，采用优化波纹板结构可进一步降低箱体材料成本和箱体自重。
图1、图2、图3、图4表示了本发明集装箱的组成部件结构：即箱体侧壁1A(两件)、门端2A、前端3A、顶板4A、底架结构5A和钢地板5，其中底架结构、地板和侧壁是本发明进行改进和优化的对象。
如图5所示，本发明集装箱底架结构主要由两根底侧梁1、若干纵梁2、若干底横梁3组成，底横梁3两端分别与底侧梁1的侧面焊接，纵梁2与底横梁3相交并焊接，构成一个完整的刚性框架结构。与传统一般货物通用集装箱底架结构(图10所示)比较，其区别在于，新型底架结构增加了若干纵梁2，从而在保证底架通过ISO试验的前提下，新型底架结构的底横梁间距L1可远远大于传统底架结构的底横梁间距L3，从而使底横梁的数量大大减少。
如图5、图6所示，若干纵梁2与若干底横梁3相交并焊接，纵梁2沿底横梁3的长度方向分布。为保证纵梁以较小的截面尺寸H2、B2及较薄的壁厚T2通过ISO试验，纵梁间距L2应不大于600mm，较好的是不大于300mm，最好不大于集装箱地板试验车轮4的宽度180mm，使得至少有一根纵梁直接支撑试验车轮4，同时底横梁间距L1应选择适当，不宜太大，底横梁3和纵梁2的横截面形状可为：L型、I型、T型、U型、C型或方框型，底横梁3和纵梁2的横截面可为相同形状或不相同的形状。
纵梁2与底横梁3连接的结构形式有多种，本发明提供了如图7、图8所示两种：
a.在底横梁3上开孔6或开口向上的槽，纵梁2穿过孔6与
底横梁3相交并焊接；
b.采用与两相邻底横梁3之间的纵梁2与两相邻底横梁3焊接连接。
如图6、图9所示，底侧梁1、纵梁2、底横梁3与钢地板5焊接，构成一个刚性的整体和载货地面。钢地板5与纵梁2、底横梁3焊接后，增加了纵梁和底横梁的抗弯强度，有利于减小其截面尺寸，降低重量。根据本发明，钢地板5可采用厚度不大于4毫米的钢板。
如图11、图12所示，在传统底架结构的底横梁上，需铺设木地板8，构成集装箱的载货地面。
图13是新型底架结构底横梁3与钢地板5的连接，图14是传统底架结构底横梁7与木地板8的连接。新型底架结构的优点如下：
a.新型底架结构的底横梁3的高度H1大于传统底架结构的
底横梁7的高度H3，以使得底横梁3的截面材料分布更有利
于底横梁抗弯；
b.底横梁3与钢地板5焊接为一整体，钢地板5与底横梁3
焊接的附近区域的材料，将大大提高底横梁3的抗弯强度；
因而在通过ISO试验的条件下，底横梁3的壁厚T1较薄，一般约为2～3毫米，而底横梁7的壁厚T3较厚，一般为4～4.5毫米。底横梁3的底边宽度B1与底横梁7的底边宽度B3相近，底横梁3的高度H1大于底横梁7的高度H3，但综合而言，底横梁7的重量将比底横梁3的重量大。
新型钢地板为普通钢板，与木地板比较：重量轻、成本低，且市场供货稳定。新型钢地板替代传统木地板，降低了箱体材料成本和自重，并避免了木地板供应短缺对集装箱生产及成本的影响。
侧壁用波纹板作为集装箱另一主要部件，必需具备一定的抗弯能力，才能通过纵向侧壁ISO强度试验。波纹板的抗弯能力决定于波纹板抗弯截面模数W和波纹板材料的屈服强度m波纹板抗弯截面模数W越高，波纹板的抗弯能力越强，材料的屈服强度m越高，波纹板的抗弯能力也越强。
传统侧壁用波纹板波纹高度D过小，使得其抗弯截面模数W较小，斜边在波顶平面的投影尺寸I过大，使得材料没有更多地分布于波纹板的波峰和波谷，从而使其抗弯截面模数W较小。所以传统波纹板需要采用较厚的钢板和较高强度等级的材料，才能通过ISO强度试验。
在满足集装箱ISO标准尺寸要求的前提下，新型侧壁用波纹板通过提高波纹板波纹高度D，降低斜边在波顶平面的投影尺寸I以适当增加波峰宽度B和波谷宽度C，增加波纹板材料在波峰和波谷的分布，达到提高波纹板抗弯截面模数W的目的。从而保证新型侧壁用波纹板与传统侧壁用波纹板抗弯强度等效，达到采用低强度等级便宜的材料来替代高强度等级昂贵的材料、降低集装箱材料成本的目的，亦达到降低波纹板厚度，减轻箱体重量的目的。
新型侧壁用波纹板的波纹高度D的取值范围为36＜D≤54毫米，斜边在波顶平面的投影尺寸I的取值范围为I＝0～25毫米。
结合图15～图18，下表给出传统侧壁用波纹板和二种新型侧壁用波纹板的典型波型尺寸和材料的比较： 波型 及 材料 波型尺寸(mm) 波纹板材料 波峰 B 波谷 C波纹高度D斜边 I波纹板厚 T 材料 名称屈服强 度 Kg/mm2传统波纹板 72 70 36 68 1.6 Corten A 35新型波纹板P1 78 78 38 15 1.2 SS41 25 P2 78 78 45 12 1 SS41 25
从表中数据可以看出，传统侧壁用波纹板斜边尺寸I太大(68毫米)，波纹高度D较小(36毫米)，波纹板厚度T需达到1.6毫米，并采用较高强度等级钢材Corten A(屈服强度35Kg/mm2)，才能通过ISO试验。
新型侧壁用波纹板P1，通过增加波纹高度D(38毫米)，减小斜边尺寸I(15毫米)，适当增加波峰和波谷尺寸，波纹板厚度T采用1.2毫米，采用较低强度等级钢材SS41(屈服强度25Kg/mm2)，即可保证其抗弯强度与传统侧壁用波纹板等效。
新型侧壁用波纹板P2，通过增加波纹高度D(45毫米)减小斜边尺寸I(12毫米)，适当增加波峰和波谷尺寸，波纹板厚度T采用1毫米，采用较低强度等级钢材SS41(屈服强度25Kg/mm2)，即可保证其抗弯强度与传统侧壁用波纹板等效。
可见，新型侧壁用波纹板通过调整波高D和斜边在波顶平面的投影尺寸I，可实现采用低强度材料替代高强度材料，降低集装箱材料成本的目的；也可实现降低波纹板板厚，节约材料用量，从而减轻箱体重量。
以上通过采用新型底架结构、钢地板和新型侧壁用波纹板，使本新型钢地板集装箱降低了集装箱材料成本，降低了箱体自重提高最大装载量，并避免了木地板供应短缺对集装箱生产及成本的影响。