Кабель-трос
Реферат
Изобретение относится к области морских сооружений и предназначено для использования при разработке стационарных буйковых и буксируемых систем. Технический результат заключается в гашении вибрации и повышении надежности при буксировке в воде. Для этого устройство содержит токо- и грузонесущие элементы, выполненные в виде электрических кабелей или тросов, элементы кабель-троса переплетены между собой с зазорами между ними, при этом число элементов не менее трех. 3 ил.
Изобретение относится к области морских сооружений и предназначено для использования при разработке стационарных буйковых и буксируемых систем: геологических сейсмоносов, гидроакустических, а также приборов для океанологических исследований и т.п., в которых используются кабель-тросы для механической и электрической связи буя с якорем или буксируемого объекта с воздушным, надводным или подводным буксировщиком.
В эксплуатационных условиях кабель-тросы (тросы), находящиеся в потоке воды, подвержены интенсивной вибрации, которая понижает надежность, точность действия буксируемой системы, а в некоторых случаях является причиной обрыва кабель-троса (троса) и, в результате этого, потери буксируемого объекта или буя. Для борьбы с вибрацией используются кабель-тросы (тросы) специальных конструкций, у которых при помощи установки снаружи кабель-троса (троса) "волос", лент, упругих или жестких обтекателей и т.п. достигается уменьшение вибрации кабеля. Наиболее полный перечень патентов на кабель-тросы и тросы указанных конструкций приведен в обзоре: "Обтекатели кабель-тросов нового типа". Судостроение за рубежом №10(58), ЦНИИ ТЭИС, 1971 г. Основным недостатком этих конструкций кабель-тросов и тросов являются их низкие ресурсные характеристики. При многократных намотках на буксирную лебедку виброгасящие элементы демпфируются, рвутся и выходят из строя.
Известен гаситель вибрации кабель-тросов и тросов по патенту США №3472196 от 1969 г., кл.114-235, состоящий из одной или нескольких гибких полос-обтекателей, закрепленных на всей длине троса, который выбран в качестве прототипа. Под воздействием потока воды полосы, деформируясь, придают тросу удобообтекаемую форму. В результате этого уменьшается интенсивность вихревого следа, возбуждающего гидродинамическую вибрацию кабель-троса. При умеренной эффективности действия эта конструкция кабель-троса (троса) является недолговечной, т.к. полосы обрываются при многократных намотках кабель-троса (троса) на лебедку, в результате этого такой кабель-трос (трос) имеет низкие ресурсные характеристики.
Целью настоящего изобретения является создание такой конструкции кабель-троса или троса, которая обладает высокими антивибрационными качествами без установки снаружи его каких-либо дополнительных устройств.
Для достижения этой цели трос или кабель-трос изготовляется из отдельных прядей (тросов), например трех, которые заплетаются таким образом, чтобы каждый из них периодически пропускался между двумя другими. В качестве примера такой конструкции троса может быть плетение трех тросов или кабель-тросов "в косу".
На фиг.1 показана конструкция кабель-троса, заплетенного "в косу".
На фиг.2 представлены поперечные сечения по длине троса, заплетенного "в косу".
На фиг.3 приведены характеристики вибрации для троса, имеющего обычное плетение, и для троса, заплетенного "в косу".
Предлагаемая конструкция кабель-троса состоит из 3 прядей 1, которые заплетены "в косу". Благодаря этому кабель-трос приобретает переменное поперечное сечение по длине 2, 3, 4, 5, а между прядями образуются поперечные сквозные отверстия 6.
Известно, что наибольшая подъемная сила, возбуждающая вибрацию, возникает на кабель-тросе или тросе, имеющем круглое поперечное сечение. Изменения поперечного сечения кабель-троса на овальную 4, 5, треугольную 5 и другие формы 4 позволяет существенно понизить величину этой силы. Кроме того, придание кабель-тросу или тросу переменной формы поперечного сечения по длине уменьшает корреляцию подъемной силы вдоль кабель-троса и нарушает синхронность ее действия вследствие нарушения частоты отрыва вихрей. Через поперечные отверстия в кабель-тросе 6 происходит перетекание воды из лобовой зоны высокого давления в тыльную - застойную, которое также нарушает периодичность и снижает величину подъемной силы, возбуждающей его вибрацию.
Такое комплексное воздействие на гидродинамику кабель-троса приводит к существенному уменьшению амплитуды возмущающих сил, нарушению синфазности их действия на отдельных участках кабель-троса. Одновременно возрастает конструкционное демпфирование кабель-троса за счет трения между отдельными прядями. В результате вибрация кабель-троса значительно снижается.
На фиг.3 показана зависимость амплитуд колебаний от скорости потока воды для кабель-троса обычной конструкции 7 и для кабель-троса, имеющего плетение "в косу" 8.
Испытания двадцатиметровых образцов в опытовом бассейне показали, что при одинаковой площади поперечного сечения амплитуды вибрации у кабель-троса предложенной конструкции уменьшаются по сравнению с обычным кабель-тросом в 3-7 раз, а его лобовое сопротивление сохраняется на том же уровне. Следует отметить, что полученные антивибрационные характеристики могут быть улучшены по сравнению с испытанным вариантом конструкции кабель-троса путем варьирования диаметром, количеством прядей и схемой их плетения. Благодаря наличию нескольких прядей появляется возможность выделить в кабель-тросе одни пряди для передачи электротока, а другие пряди предназначить для передачи усилий, воспринимаемых кабель-тросом в эксплуатационных условиях, т.е. сделать их грузонесущими.
Следует также отметить, что дополнительно к высоким антивибрационным характеристикам кабель-трос (трос) предлагаемой конструкции будет обладать большей податливостью на растяжение и изгиб, что улучшит его способность воспринимать динамические нагрузки и изгибные деформации.
Опытные образцы кабель-тросов (тросов) предлагаемой конструкции рекомендованы для конструктивной проработки применительно к различным буксируемым системам.
Формула изобретения
Кабель-трос для буксируемых систем, содержащий токо- и грузонесущие элементы, выполненные в виде электрических кабелей или тросов, отличающийся тем, что, с целью гашения вибрации и повышения надежности при буксировке в воде, элементы кабель-троса переплетены между собой с зазорами между ними, при этом число элементов не менее трех.
РИСУНКИ