Устройство для монтажа груза с помощью летательного аппарата

Устройство для монтажа груза с помощью летательного аппарата

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к подъемно-транспортному машиностроению, в частности к устройствам для монтажа грузов, преимущественно в проемы перекрытий, и может быть использовано для точного направления груза на строительную ось монтируемого объекта с ориентацией по азимуту при выполнении строительно-монтажных работ с помощью летательного аппарата, например вертолета.

Известно устройство для монтажа груза с помощью вертолета, содержащее траверсу с направляющими, выполненными в виде тросов, пропущенных сквозь груз (Авт. свид. СССР №623824, кл. В66F 11/02, 1977). Траверса при подцепке груза прикрепляется к вертолету, а нижние концы тросов в процессе монтажа - к месту установки груза, что должно обеспечить точную установку груза при его опускании по направляющим тросам. Для обеспечения устойчивости груза (т.е. его фиксации до проектного закрепления) необходимо выполнять висение вертолета, привязанного несколькими направляющими тросами к месту установки (фундаменту, предыдущей секции и т.п.) в течение времени, необходимого для выполнения крепежных работ. Предложенное устройство не обеспечивает безопасности полетов и, вероятно, поэтому не известны случаи его реализации.

Известно другое устройство для монтажа груза с помощью вертолета, содержащее прикрепляемые к месту установки груза направляющие, которые имеют вертикальную нижнюю часть и верхнюю часть, наклоненную от строительной оси объекта (Авт. свид. СССР №895919, кл. В66F 11/02, 1980). Это устройство не обеспечивает согласование по углу в плане (по азимуту) устанавливаемого груза с местом установки.

Известно другое устройство для монтажа груза с помощью вертолета, содержащее несколько пар расходящихся стержней, прикрепленных одним концом к грузу, и направляющие для каждой пары стержней, закрепленные на месте установки груза. Стержни в каждой паре расположены в горизонтальной плоскости, образуя между собой угол (например, 120°), чем обеспечивается сектор улавливания соответствующей направляющей. Каждая направляющая выполнена в виде изогнутой трубы, нижняя часть которой прикреплена к месту монтажа вертикально, а верхняя (свободная) - наклонена от оси монтируемого объекта. Совокупность верхних наклонных частей всех направляющих образует, таким образом, подобие воронки, улавливающей качающийся на внешней подвеске вертолета груз (Ким В.А., Солуянов Ю.М. Монтаж дымовой трубы с применением вертолета, "Монтажные и специальные работы в строительстве", 1990, №2, с.19-21). Это устройство при взаимодействии стержней с направляющими обеспечивает согласование груза с местом установки, в том числе и по азимуту. Однако на практике известное устройство не всегда обеспечивало надежное взаимодействие стержней с направляющими, что увеличивало время монтажных работ. Это была не лучшая трансформация другого известного (часто применяемого) устройства, которое описано ниже.

Известно устройство для монтажа груза с помощью вертолета, наиболее близкое по технической сущности к заявляемому и которое может служить прототипом. Это устройство содержит два горизонтальных стержня, прикрепленные одним концом к грузу диаметрально противоположно, и направляющие для каждого стержня, закрепленные диаметрально противоположно на месте установки груза (Барон Р.И., Макаров К.Н. Производство монтажных работ с помощью вертолетов. - М.: Стройиздат, 1984, стр.37, рис.15). Каждая направляющая выполнена в виде двух изогнутых элементов, нижние части которых закреплены вертикально на месте монтажа около стыка. Кроме того, нижние части элементов установлены параллельно друг другу с зазором, т.е. на расстоянии, равном или превышающем толщину стержня (например, на 1-3 мм, обеспечивающем необходимую точность установки груза). Поэтому в случае попадания стержня в этот зазор он может беспрепятственно двигаться в направляющей вниз при снижении груза вместе с вертолетом или вверх при подъеме груза, например, при поддергивании груза для его точной переустановки. Обе направляющие выполнены аналогично, но симметрично (диаметрально противоположно) относительно строительной оси объекта. Верхние свободные части направляющих выполнены расходящимися друг от друга (с образованием развала-вилки) и наклонными от строительной оси монтируемого объекта. Наклонные части направляющих образуют подобие воронки, улавливающей качающийся на внешней подвеске вертолета груз. Развал-вилка между верхними частями направляющих служит для улавливания стержней и подвода их при снижении к вертикальным частям. Длина каждого стержня выбрана достаточно большой для надежного взаимодействия с соответствующей направляющей при заходе вертолета на монтаж со смещением груза от строительной оси и рассогласованием по азимуту. Известное устройство не только обеспечивает воспроизведение заданной траектории движения груза при его снижении вертолетом, но и точную установку с согласованием по азимуту и последующую фиксацию груза в проектном положении после отцепки от вертолета.

Известное устройство может применяться только на открытых пространствах, в условиях, обеспечивающих надежное взаимодействие стержней большой длины с направляющими, а также исключающих зацепы длинных стержней за близкорасположенные препятствия. Поэтому известное устройство обычно применяют при сооружении отдельно стоящих высотных объектов: башен, мачт, труб (см., например: Солуянов Ю.М. Монтаж телебашни с помощью вертолета в Чеченской республике, "Монтажные и специальные работы в строительстве", 2001, №11. - стр.6-7).

Однако для монтажа груза с помощью летательного аппарата в проемы перекрытий промышленных зданий оно не может быть использовано, поскольку длинные стержни будут препятствовать проходу груза в ограниченный по размерам проем. Обычно, для сокращения объема непроизводительных затрат, размеры проемов в перекрытиях выполняют незначительно больше, чем габарит груза. Но чаще всего размеры проема бывают ограничены несущими строительными конструкциями (колоннами, ригелями, например, при сетке колонн 6х6 м), разборка которых может привести к потере прочности и устойчивости реконструируемого объекта. Поэтому в таких случаях необходимо применять устройства, удовлетворяющие двум взаимоисключающим требованиям: стержни должны быть достаточно длинными для взаимодействия с верхними концами направляющих при улавливании груза в начале монтажа и быть минимально короткими для беспрепятственного входа груза в ограниченные по размерам проемы.

Задачей настоящего изобретения является достижение технического результата, заключающегося в расширении области применения устройства для монтажа груза с помощью вертолета, в частности в обеспечении возможности его использования при монтаже груза в ограниченные по размерам проемы перекрытий, обычно выполняемом при реконструкции различных производств. Эта задача может быть решена несколькими путями. При одном из них, например, может быть использовано шарнирное крепление стержней к грузу, которое обеспечило бы складывание (поворот вверх) стержней при входе в проем. Однако это решение конструктивно сложно, т.к. необходимо на грузе крепить шарниры с тарированным усилием поворота стержней. Кроме того, такое решение небезопасно, поскольку при необходимости подъема груза, уже находящегося ниже перекрытия в направляющих, например для его переустановки или при поддергивании, поворотные (откидные) стержни могут заклинить груз в строительных конструкциях. Поэтому предлагается другое, более простое и надежное решение для достижения указанного выше технического результата, проверенное на практике.

Указанный технический результат в устройстве для монтажа груза с помощью летательного аппарата преимущественно в проемы перекрытий, включающем два стержня, прикрепленные одним концом к грузу, и направляющую для каждого стержня, выполненную в виде двух изогнутых элементов, нижние части которых закреплены вертикально на месте монтажа параллельно друг другу с зазором, а верхние части выполнены расходящимися друг от друга для улавливания и направления стержня и наклонными от строительной оси монтируемого объекта для улавливания груза достигается за счет того, что каждый стержень выполнен с ослабленным по вертикали сечением по сравнению с прочностью в горизонтальном направлении, причем ослабленное сечение расположено на стержне на расстоянии от места закрепления на грузе, равном

C=(S-D):2,

где С - расстояние от места крепления стержня на грузе;

S - ширина проема перекрытия;

D - габарит груза.

Кроме того, прочность каждого стержня в ослабленном сечении в вертикальном направлении рассчитана на величину нагрузки больше, чем усилия, действующие в точке контакта стержня с расходящимися частями направляющих, но меньше части силы веса груза, приходящейся на стержень при входе груза в проем и его контакте, например, с ригелем.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен один из вариантов устройства для монтажа груза с помощью вертолета, вид сбоку (для лучшего восприятия размеры элементов устройства изображены непропорционально большими по отношению к размерам груза); на фиг.2 - тот же вариант устройства для монтажа груза с помощью вертолета, вид сверху (без вертолета) - в начале монтажа; на фиг.3 - тот же вариант устройства для монтажа груза с помощью вертолета, вид сверху (без вертолета) - в конце монтажа; на фиг.4 показан вариант выполнения ослабленного сечения стержня и показаны нагрузки на элементы устройства, действующие на двух этапах монтажа.

Устройство для монтажа груза 1 с помощью вертолета 2 включает два горизонтальных стержня 3 и две направляющих 4.

Горизонтальные стержни 3 одним своим концом (комлем) жестко прикреплены к грузу 1 с разных сторон, например, диаметрально противоположно друг другу. Свободные концы 5 стержней образуют противоположные консоли.

Каждая из направляющих 4 выполнена в виде двух длинномерных элементов, например труб, прикрепленных вертикально на месте установки груза 1. Длина этих труб выбрана соразмерной высоте цеха, внутри которого необходимо выполнить монтажные работы. Нижние части труб 4 попарно прикреплены около нижнего монтажного стыка, например, на фундаменте 6 с противоположных сторон. Трубы 4 в каждой паре закреплены параллельно друг другу с зазором, т.е. на расстоянии, равном или превышающем толщину стержня 3 (например, на 1-3 мм или другие величины, обеспечивающие необходимую точность установки груза). При большой высоте цеха трубы 4 могут быть дополнительно прикреплены к деталям строительных конструкций на уровне проема 7 в перекрытии 8 и в других точках, например, в проемах внутрицеховых перекрытий. Верхние (свободные) части 9 направляющих 4 расположены выше перекрытия 8 и выполнены расходящимися друг от друга (с образованием развала-вилки) и наклонными от строительной оси монтируемого объекта. Верхние части вертикальных элементов также выступают над перекрытием 8.

Таким образом, обе направляющие 4 установлены диаметрально противоположно и симметрично строительной оси монтируемого объекта с выполнением следующих функций: наклонные части 9 направляющих 4 образуют подобие воронки для улавливания груза 1; развал-вилка между наклонными частями 9 в каждой направляющей 4 служит для улавливания консоли соответствующего стержня 3 и подвода его к вертикальной части направляющих 4; вертикальные части направляющих 4 расположены по всей своей высоте на расстоянии, равном или несколько большем, чем ширина D груза 1, и служат для направления груза на фундамент 6.

Длина свободных концов 5 каждого стержня 3 выбрана достаточно длинной для надежного взаимодействия с верхними частями 9 обеих направляющих при заходе вертолета 2 на монтаж груза 1 со смещением "k" от строительной оси объекта монтажа, который допускается наклоном верхних частей 9 направляющих (см. фиг.1). Кроме того, длина свободных концов 5 каждого стержня 3 должна обеспечивать надежное взаимодействие с верхними частями 9 соответствующей направляющей 4 и при подходе груза 1 на монтаж с рассогласованием по азимуту (например, с углом α), допускаемым развалом-вилкой направляющих (фиг.2). Поэтому общая длина L каждого стержня 3 со свободным концом 5 должна иметь величину

L=k+k+Δk,

где k - проекция наклонной части 9 направляющей 4 на горизонталь;

Δk - дополнительная длина стержня 3, необходимая для гарантированного взаимодействия его свободного конца 5 с верхними частями 9 направляющей 4 при всех возможных рассогласованиях груза с местом монтажа (в пределах развала и наклона направляющих).

На каждом стержне 3 между комлем и свободным концом 5 выполнено ослабленное сечение (например, подрез, пропил и т.д.), снижающее прочность стержня в вертикальной плоскости. Каждое ослабленное сечение расположено на стержне 3 на расстоянии от места закрепления на грузе 1, равном

С=(S-D):2,

где С - расстояние от места крепления стержня 3 на грузе;

S - ширина проема 7 в перекрытии 8;

D - габарит груза 1 в ширине проема 7.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Груз 1, подцепленный к вертолету 2 с помощью системы канатов 10, подносят к месту установки: к проему 7 в перекрытии 8 над направляющими 4. В случае ошибки наведения, заключающейся в отклонении груза в плане от строительной оси монтируемого объекта на величину больше, чем "k", груз не опускают, а маневрированием вертолета 2 стремятся к уменьшению величины ошибки. В случае ошибки наведения, заключающейся в отклонении груза в плане по азимуту больше, чем угол α, груз поворачивают в горизонтальной плоскости (вокруг оси подвеса) с помощью системы азимутальной ориентации вертолета, а при ее отсутствии - с помощью веревочных фал людьми, находящимися на перекрытии 8.

При совпадении контуров груза 1 с верхними частями 9 хотя бы одной из направляющих 4 и при совмещении стержней 3 с развалами-вилками этих направляющих, груз опускают снижением вертолета. При снижении груза 1 стержни 3 скользят по наклонным частям 9 направляющих 4. При этом контактные усилия N₁=R (см. фиг.4), действующие в направляющих 4 и в стержнях 3, меньше, чем действующая в точке контакта О₁ сила G, равная части веса груза 1 (N₁=G×cosβ<G), приходящейся на один стержень. Прочность стержня 3 в ослабленном сечении в вертикальном направлении рассчитана на величину нагрузки больше, чем N₁ и меньше части силы веса G, приходящейся на стержень. При дальнейшем снижении груза 1 он скользит по наклонным частям 9 направляющих до совмещения оси груза со строительной осью объекта. Одновременно происходит поворот груза 1 вокруг вертикальной оси (оси подвеса) за счет скольжения свободных концов 5 стержней 3 по развалам-вилкам направляющих с уменьшением угла рассогласования α груза. При входе стержней 3 в вертикальные части направляющих 4 происходит полное согласование груза 1 с фундаментом 6 (или ранее смонтированным блоком) как по месту, так и по углу (α=0). Дальнейшим снижением груза 1 обеспечивается скольжение стержней 3 в зазорах между параллельными трубами вертикальной части направляющих 4. При подходе к силовым элементам перекрытия 8 (например, ригелям) свободные концы 5 отсекаются по ослабленным сечениям (на фиг.1 промежуточное положение груза 1) за счет возрастания вертикального усилия, действующего на них в точке контакта О₂(N₂=G на фиг.4). Продолжая снижение вертолета 2, опускают груз 1 и устанавливают его на фундамент 6. При этом в результате взаимодействия боковых стенок груза 1 с вертикальными частями направляющих 4, а также взаимодействия укороченных стержней 3 с парными трубами направляющих 4 (в зазорах), обеспечивается точный монтаж. После установки груза 1 от него отцепляют канаты 10 и уносят вертолетом 2.

При блочном монтаже оборудования внутри цеха подобным образом вертолетом в одном проеме поочередно устанавливают друг на друга все последующие блоки с использованием предлагаемого устройства. По завершении монтажных работ в этом проеме переходят к аналогичным работам в следующем проеме в покрытии (крыше) цеха.

Предлагаемое устройство удобно и надежно в работе. Оно не только обеспечивает воспроизведение заданной траектории движения груза при его снижении вертолетом через верхний (в крыше) и все следующие по высоте проемы в многоэтажном цехе, но и точную установку в стесненных условиях. Кроме того, устройство обеспечивает последующую фиксацию груза в проектном положении после отцепки от вертолета до закрепления.

Предлагаемое устройство опробовано на практике при блочном монтаже аппаратов диаметром около 6 м массой до 20 т с помощью вертолета Ми-26 в проемы 6×6 м при реконструкции сахарных заводов.

1. Устройство для монтажа груза с помощью летательного аппарата преимущественно в проемы перекрытий, включающее два стержня, прикрепленных одним концом к грузу, и направляющую для каждого стержня, выполненную в виде двух элементов, нижние части которых закреплены вертикально на месте монтажа параллельно друг другу, а верхние части выполнены расходящимися друг от друга для улавливания стержней и наклонными от строительной оси монтируемого объекта для улавливания и направления груза, отличающееся тем, что каждый стержень выполнен с ослабленным по вертикали сечением, причем ослабленное сечение расположено на расстоянии от места закрепления стержня на грузе, равном

C=(S-D):2,

где С - расстояние от места крепления стержня на грузе;

S - ширина проема перекрытия;

D - габарит груза в ширине проема.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что прочность каждого стержня в ослабленном сечении в вертикальном направлении рассчитана на величину нагрузки больше, чем усилия, действующие в точке контакта стержня с расходящимися наклонными частями направляющих, но меньше части силы веса груза, приходящейся на стержень при входе в проем.