Спускоподъёмное устройство

Спускоподъёмное устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к подъемно-транспортному машиностроению, а именно к спускоподъемным устройствам, и может быть использовано, в частности, в судовой технике для спуска на глубину или подъема с глубины различного оборудования или устройств, а также может быть использовано в любой другой области техники, где требуется поднять или опустить груз с помощью устройства, аналогичного заявленному.

На сегодняшний день судовые спускоподъемные устройства в зависимости от назначения и исполнения представляют из себя сварную металлоконструкцию с установленными на ней узлами и устройствами для перемещения грузов с палубы корабля-носителя в воду на заданную глубину или грунт.

Известные перемещаемые спускоподъемные устройства по форме несущей конструкции отличаются от судового грузового крана П-образной рамой и позволяют перемещать грузы в вертикальной плоскости.

Общими недостатками существующих спускоподъемных устройств (СПУ) являются, в частности, длительное время переведения СПУ из транспортного положения в рабочее, необходимость дополнительного грузоподъемного оборудования на корабле для того, чтобы, например, достать СПУ из контейнера, требуется дополнительное пространство для выгрузки СПУ на палубу.

В общем случае процесс приведения СПУ в рабочее положение заключается в установке контейнера с СПУ на палубе корабля, выгрузке СПУ на место работы на палубе корабля, закреплении СПУ на месте работы, подготовке к работе (проверка систем СПУ, подготовка груза и т.п.)

Другой вариант - это выгрузка СПУ из контейнера на берегу и установка его на место эксплуатации на судне сразу в доке. В этом случае СПУ остается не защищенным от воздействия внешних вредных факторов, имеющих место на акватории. Еще одной проблемой может стать отсутствие у СПУ узлов крепления для стандартной такелажной оснастки, входящей в состав судна.

Из существующего уровня техники известно спускоподъемное устройство, имеющее установленные на корме судна подъемную и кабельную лебедки, а также компенсаторное устройство, снабженное подъемно-опускной рамой. Две ветви троса подъемной лебедки огибают прикрепленные к подъемно-опускной раме два грузовых блока и два уравнительных блока, прикрепленные к верхней части подводной зарядной станции. Поперечная качка судна сопровождается вращением уравнительных блоков, при этом продольная качка зарядной станции отсутствует. Привод подъемно-опускной рамы вместе с акселерометром и двумя интегрирующими фильтрами, которые измеряют ускорение, скорость и перемещение оси крепления этой рамы, образует систему автоматического управления углом ее наклона. При нахождении зарядной станции под водой подъемно-опускная рама совершает движения, противоположно направленные перемещению судна, вызванному его продольной качкой (Патент РФ №2513343, МПК В63В 27/10, 2012) [1].

Достижению требуемого результата в данном аналоге препятствует то, что данное спускоподъемное устройство (СПУ) не является мобильным, а его конструкция сложна и многоэлементна.

Из существующего уровня техники также известно спускоподъемное устройство, содержащее установленную на палубе судна поворотную грузовую стрелу с основанием и с шарнирно закрепленной вспомогательной стрелой. Устройство имеет шарнирно установленную на грузовой стреле качалку, на которой закреплена вспомогательная стрела. Жесткая рама с роликом и вилочным упором шарнирно установлена на вспомогательной стреле. Вилочный упор закреплен с возможностью поворота в горизонтальной плоскости. Тяги, соединенные с качалкой, жесткой рамой и с основанием грузовой стрелы, образуют шарнирные параллелограммы с грузовой и вспомогательными стрелами, между которыми, в свою очередь, установлен пружинный упор (Авт. св. СССР №1063700, МПК В63В 27/36, 1982) [2].

Достижению требуемого результата в данном аналоге препятствует то, что данное СПУ является стационарной конструкцией со сложными механизмами в сочетании с многофункциональной системой управления.

Из существующего уровня техники также известно спускоподъемное устройство для контейнеров с исследовательской аппаратурой, содержащее лебедку с грузовым тросом, барабан с кабелем и механизм выноса, который, в свою очередь, выполнен с направляющими, закрепленными на судне, подвижной платформой с обводными блоками и опорными катками, установленной посредством последних с возможностью перемещения на упомянутых управляющих, а также приводом платформы.

Спуск контейнера с аппаратурой, связанного с концами кабеля и грузового каната, осуществляется травлением последнего (Авт. св. СССР №1594060, МПК В63В 27/00, 1987) [3].

Достижению требуемого результата в данном аналоге препятствует опять же сложность конструкции, ограниченность возможностей применения СПУ, а также преобладание тросово-лебедочных механизмов в конструкции, что снижает ее надежность.

Наиболее близким техническим решением, выбранным за прототип, является судовое спускоподъемное устройство, содержащее опорное основание, поворотный силовой элемент, шарнирно установленный на опорном основании, и шарнирно установленный на опорном основании по крайней мере один шатун с приводом, установленным так, что один конец привода шатуна соединен с опорным основанием, а другой конец привода шатуна соединен с шатуном.

Выносная несущая траверса в устройстве выполнена в виде сплошной платформы, сопрягающейся с помощью задраивающего устройства и уплотнения с верхней кромкой проема помещения, снабженного упором в торцевой части (Авт. св. СССР №474461, МПК В63В 23/30, 1972) [4].

Достижению требуемого результата в данном аналоге препятствует то, что данное СПУ является стационарным; оно постоянно установлено на судне, имеет громоздкую конструкцию и не обеспечивает мобильность использования. Данная конструкция не может быть оперативно снята с корабля и мобильно доставлена в другую требуемую точку.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание мобильного спускоподъемного устройства, которое может быть автономно доставлено к месту использования, установлено и мобильно развернуто в заданном месте, приведено в эксплуатационное положение с использованием собственных систем, а после использования могло быть свернуто в транспортное положение и перемещено в другое место.

Техническим результатом, получаемым от реализации изобретения, является упрощение конструкции устройства по отношению к прототипу и повышение надежности устройства при обеспечении мобильности его использования.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что спускоподъемное устройство, содержащее опорное основание, поворотный элемент, шарнирно установленный на опорном основании, и шарнирно установленный на опорном основании по крайней мере один шатун с приводом, размещенным так, что один конец привода шатуна соединен с опорным основанием, а другой конец привода шатуна соединен с шатуном, согласно изобретению спускоподъемное устройство выполнено мобильным и размещено в жестком каркасе, имеющем по крайней мере одну горизонтальную опорную поверхность и одну вертикальную стенку, так, что опорное основание устройства установлено на горизонтальной опорной поверхности жесткого каркаса, поворотный элемент устройства выполнен в виде поворотной опоры, а шатун, одним концом шарнирно установленный на опорном основании, снабжен тягой, соединяющей его свободный конец с поворотной опорой, при этом спускоподъемное устройство снабжено подъемной рамой, шарнирно установленной на поворотной опоре и снабженной, в свою очередь, приводом, соединенным с одной стороны с поворотной опорой, а с другой стороны - с подъемной рамой, по крайней мере одним блоком и по крайней мере одним роликом, взаимодействующим с ответной ему направляющей, размещенной на вертикальной стенке жесткого каркаса со стороны спускоподъемного устройства.

В спускоподъемном устройстве поворотная опора, шарнирно установленная на опорном основании, может быть выполнена в виде поворотной рамы.

В спускоподъемном устройстве поворотная опора, шарнирно установленная на опорном основании, может быть выполнена ступенчатой.

Шатун в спускоподъемном устройстве может быть выполнен профилированным, а его привод соединен с шатуном и опорным основанием шарнирно.

Опорное основание спускоподъемного устройства может быть выполнено в виде опорной рамы.

Соединения тяги шатуна с шатуном и поворотной опорой в спускоподъемном устройстве могут быть выполнены шарнирными.

Привод же шатуна, одним концом соединенный с опорным основанием, другим концом соединен со свободным концом шатуна.

Подъемная рама в спускоподъемном устройстве может быть выполнена П-образной.

Блок, также как и ролик подъемной рамы спускоподъемного устройства, может быть установлен на свободном конце подъемной рамы.

Соединения привода подъемной рамы с ней и с поворотной опорой могут быть выполнены шарнирными.

Подъемная рама спускоподъемного устройства может быть снабжена ограничителем подъемной рамы, соединяющим ее с поворотной опорой и выполненным в виде цепи или троса.

Привод шатуна спускоподъемного устройства может быть выполнен или в виде гидропривода, или в виде пневмопривода, или в виде червячного механизма.

Привод же подъемной рамы может быть выполнен в виде гидропривода или в виде пневмопривода.

Ролик поворотной рамы, установленный на свободном ее конце, может быть установлен с внешней стороны поворотной рамы.

Спускоподъемное устройство может быть снабжено автономной гидравлической станцией, установленной на опорном основании.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображено спускоподъемное устройство (СПУ) в сложенном состоянии при виде сбоку;

на фиг. 2-4 - этапы развертывания СПУ при виде сбоку;

на фиг. 5 - СПУ в развернутом положении;

на фиг. 6-8 - кинематическая схема СПУ поэтапно;

на фиг. 9-11 - СПУ с полезной нагрузкой в сложенном, промежуточном и развернутом состояниях;

на фиг. 12 - СПУ в диагональной проекции без жесткого каркаса.

Спускоподъемное устройство содержит опорное основание 1, поворотный элемент в виде поворотной опоры 2, шарнирно установленный на опорном основании 1, и шарнирно установленный на опорном основании по крайней мере один шатун 3 с приводом 4.

Привод 4 шатуна 3 размещен так, что один его конец соединен с опорным основанием 1, а другой его конец соединен с шатуном 3.

Спускоподъемное устройство выполнено мобильным и размещено в жестком каркасе, имеющем по крайней мере одну горизонтальную опорную поверхность 5 и одну вертикальную стенку 6.

Опорное основание 1 устройства установлено на горизонтальной опорной поверхности 5 жесткого каркаса.

Шатун 3, одним концом шарнирно установленный на опорном основании 1, снабжен тягой 7, соединяющей его свободный конец с поворотной опорой 2.

Спускоподъемное устройство снабжено подъемной рамой 8, шарнирно установленной на поворотной опоре 2.

Подъемная рама 8 снабжена приводом 9, соединенным с одной стороны с поворотной опорой 2, а с другой стороны - с подъемной рамой 8.

Подъемная рама 8 имеет по крайней мере один блок 10 и по крайней мере один ролик 11, взаимодействующий с ответной ему направляющей 12, размещенной на вертикальной стенке 6 жесткого каркаса со стороны спускоподъемного устройства.

Поворотная опора 2, шарнирно установленная на опорном основании 1, может быть выполнена в виде поворотной рамы и может быть выполнена ступенчатой.

Шатун 3 может быть выполнен профилированным, а его привод 4 соединен с шатуном 3 и опорным основанием 1 шарнирно.

Опорное основание 1 может быть выполнено в виде опорной рамы, а соединения тяги 7 шатуна 3 с шатуном 3 и поворотной опорой 1 выполнены шарнирными.

Привод 4 шатуна 3, одним концом соединенный с опорным основанием 1, другим концом соединен со свободным концом шатуна 3.

Подъемная рама 8 может быть выполнена П-образной, а ее блок 10 и ролик 11 установлены на ее свободном конце.

Соединения привода 9 подъемной рамы 8 с ней и с поворотной опорой 2 выполнены шарнирными.

Сама же подъемная рама 8 спускоподъемного устройства может быть снабжена ограничителем 13, соединяющим ее с поворотной опорой 2 и выполненным, в свою очередь, в виде цепи или троса.

Привод 4 шатуна 3 может быть выполнен или в виде гидропривода, или в виде пневмопривода, или же в виде червячного механизма.

Привод 9 подъемной рамы 2 может быть выполнен в виде гидропривода или в виде пневмопривода.

Ролик 11 поворотной рамы 2 может быть установлен с внешней стороны поворотной рамы.

Спускоподъемное устройство может быть снабжено автономной гидравлической станцией, которая установлена на опорном основании 1, и иметь собственную лебедку 14.

Спускоподъемное устройство работает следующим образом.

Основным назначением заявленного спускоподъемного устройства (СПУ) является поддержание жизнедеятельности личного состава аварийной подводной лодки, лежащей на грунте, путем передачи в ее отсеки с помощью глубоководных пеналов пищи, медикаментов, средств регенерации воздуха, спасательного снаряжения подводников и другого имущества.

Непосредственная передача глубоководных пеналов осуществляется с помощью технических средств выполнения подводных работ: обитаемых подводных аппаратов, телеуправляемых подводных аппаратов, а также с применением нормобарических скафандров или при участии водолазов.

Заявленное СПУ автономно доставляется к месту использования в конфигурации, представленной на фиг. 1.

Это может быть обеспечено за счет того, что СПУ установлено и закреплено, например, в транспортном 10-футовом контейнере, что обеспечит удобство транспортировки и увеличит защищенность всех систем СПУ.

В этом случае транспортный 10-футовый контейнер выполняет функции жесткого каркаса, имеющего горизонтальную опорную поверхность 5 и вертикальную стенку 6.

Однако жесткий каркас СПУ, имеющий по крайней мере одну горизонтальную опорную поверхность 5 и одну вертикальную стенку 6, может быть выполнен как-то иначе, например, открытым и с использованием, например, в качестве вертикальных стенок 6 жестких треугольных рам и т.п. Сверху же СПУ может быть покрыто защитным чехлом.

После автономной доставки СПУ к месту использования (автомобилем, судном), оно устанавливается на требуемое для проведения работ место и происходит его разворачивание в рабочее положение.

Кинематическая схема, заложенная в конструкцию изобретения, позволяет перевести СПУ из транспортного положения в рабочее следующим образом.

Привод 4 шатуна 3, выполненный, например, в виде гидроцилиндра, по команде рабочего давления от автономной гидравлической станции СПУ (не показана), которая входит в комплект СПУ и может быть установлена, например, на опорном основании 1, втягивает шток и поворачивает шатун 3 относительно оси его шарнирного крепления к опорному основанию 1.

Через тягу 7 шатуна 3, шарнирно соединяющую шатун 3 и поворотную опору 2, вращение передается на поворотную опору 2, и она поворачивается относительно оси своего шарнирного крепления к опорному основанию 1 (фиг. 2).

Повернувшись на 90°, поворотная опора 2 (фиг. 3) выкладывается из контейнера со всем установленным на ней оборудованием (фиг 10).

Во время поворота поворотной опоры 2 привод 9 подъемной рамы 8, который может быть выполнен, например, также в виде гидроцилиндра, освобожден и позволяет подъемной П-образной раме 8 свободно вращаться относительно узла ее шарнирного крепления с поворотной опорой 2.

Таким образом, во время поворота поворотной опоры 2 вес подъемной рамы 8 распределен между узлом ее шарнирного крепления с поворотной опорой 2 и роликом 11 подъемной рамы 8, который, в свою очередь, опирается и двигается по ответной ему направляющей 12, размещенной на вертикальной стенке 6 жесткого каркаса со стороны спускоподъемного устройства.

После того как поворотная опора 2 выложена на палубу (фиг. 3), гидроцилиндр привода 9 подъемной рамы 8 по команде рабочего давления от автономной гидравлической станции СПУ начинает выдавливать шток и поворачивать подъемную раму 8 со всем установленным на ней оборудованием относительно узла ее шарнирного крепления с поворотной опорой 2 (фиг. 4).

Поворот совершается до тех пор, пока подъемная рама 8 не окажется вывешенной на ограничителе 13, соединяющим ее с поворотной опорой 2 и выполненным, в свою очередь, в виде цепи или троса (фиг. 5).

Во время совершения описанных выше операций кассета 14 с полезной нагрузкой, например с глубоководными пеналами, остается закрепленной на поворотной раме 8 вплоть до достижения состояния, показанного на фиг. 10.

По достижении указанного состояния обслуживающий персонал освобождает кассету 14, тем самым оставляя ее просто «стоять» на поворотной опоре 2 (фиг. 10).

Оператор затем при помощи лебедки 15 приподнимает кассету 14 над поворотной опорой 2 и перемещает подъемную раму 8 в положение, показанное на фиг. 11, потравливая трос с лебедки 15.

После того как подъемная рама займет положение по фиг. 11, оператор переключает лебедку 15 на положение «спуск», и кассета 14 с пеналами идет вниз, а трос лебедки 15 скользит по блоку 10 подъемной рамы 8. Подъем кассеты 14 из воды и приведение устройства в транспортное положение производится в обратном порядке.

На фиг. 6-8 показана кинематическая схема СПУ по этапам разворачивания устройства в рабочее положение, иллюстрирующая работоспособность системы в соответствии с теорией машин и механизмов.

После выполнения СПУ своих функций установка может быть свернута.

По команде рабочего давления от автономной гидравлической станции СПУ гидроцилиндр привода 9 подъемной рамы 8 начинает втягивать шток и поворачивать подъемную раму 8 в обратном направлении.

При достижении положения, показанного на фиг. 3, гидроцилиндр привода 9 подъемной рамы 8 отключается.

По команде рабочего давления от автономной гидравлической станции СПУ привод 4 шатуна 3 выдавливает шток и поворачивает шатун 3 относительно оси его шарнирного крепления к опорному основанию 1, а за ним и поворотную опору 2 через тягу 7.

При таком обратном движении ролик 11 входит во взаимодействие с ответной ему направляющей 12, размещенной на вертикальной стенке 6 жесткого каркаса со стороны спускоподъемного устройства, и участвует в организации траектории дальнейшего движения СПУ в транспортное положение (фиг. 1).

Назначение заявленного устройства заключается в обеспечении как можно более быстрой и как можно менее трудоемкой доставки партии пеналов с судна-носителя под воду к месту нахождения подводной лодки в сочетании со служащим той же цели удобством транспортировки всего комплекса в силу его компактности.

Описываемое в данной заявке устройство позволяет одновременно решить следующие задачи:

- разместить СПУ, например, в транспортном 10-футовом контейнере, который в данном случае используется в виде жесткого каркаса что обеспечит удобство транспортировки и увеличит защищенность всех систем СПУ;

- устранить необходимость выгружать СПУ из транспортного контейнера, что сократит время на приведение СПУ в рабочее положение;

- самостоятельно перевести СПУ из транспортного положения в рабочее без дополнительного грузового, гидравлического и иного оборудования;

- сократить потребное пространство для транспортировки/хранения СПУ в габаритах, например, стандартного морского транспортного 10-футового контейнера.

Заявленная конструкция СПУ позволяет упростить конструкцию по сравнению с прототипом, следовательно, повысить ее надежность и обеспечить при этом решение поставленной задачи - создать мобильное спускоподъемное устройство, которое может быть автономно доставлено к месту использования, установлено и мобильно развернуто в заданном месте, приведено в эксплуатационное положение с использованием собственных систем, а после использования может быть также мобильно и автономно свернуто в транспортное положение и перемещено в другое место.

Спускоподъемное устройство выполнено из традиционных конструкционных материалов и может быть изготовлено в условиях серийного или экспериментального производства.

1. Спускоподъемное устройство, содержащее опорное основание, поворотный элемент, шарнирно установленный на опорном основании, и шарнирно установленный на опорном основании по крайней мере один шатун с приводом, размещенным так, что один конец привода шатуна соединен с опорным основанием, а другой конец привода шатуна соединен с шатуном, отличающееся тем, что спускоподъемное устройство выполнено мобильным и размещено в жестком каркасе, имеющем по крайней мере одну горизонтальную опорную поверхность и одну вертикальную стенку, так, что опорное основание устройства установлено на горизонтальной опорной поверхности жесткого каркаса, поворотный элемент устройства выполнен в виде поворотной опоры, а шатун, одним концом шарнирно установленный на опорном основании, снабжен тягой, соединяющей его свободный конец с поворотной опорой, при этом спускоподъемное устройство снабжено подъемной рамой, шарнирно установленной на поворотной опоре и снабженной, в свою очередь, приводом, соединенным с одной стороны с поворотной опорой, а с другой стороны с подъемной рамой, по крайней мере одним блоком и по крайней мере одним роликом, взаимодействующим с ответной ему направляющей, размещенной на вертикальной стенке жесткого каркаса со стороны спускоподъемного устройства.

2. Спускоподъемное устройство по п. 1, отличающееся тем, что поворотная опора, шарнирно установленная на опорном основании, выполнена в виде поворотной рамы.

3. Спускоподъемное устройство по п. 1, отличающееся тем, что поворотная опора, шарнирно установленная на опорном основании, выполнена ступенчатой.

4. Спускоподъемное устройство по п. 1, отличающееся тем, что шатун выполнен профилированным.

5. Спускоподъемное устройство по п. 1, отличающееся тем, что привод шатуна соединен с шатуном и опорным основанием шарнирно.

6. Спускоподъемное устройство по п. 1, отличающееся тем, что опорное основание выполнено в виде опорной рамы.

7. Спускоподъемное устройство по п. 1, отличающееся тем, что соединения тяги шатуна с шатуном и поворотной опорой выполнены шарнирными.

8. Спускоподъемное устройство по п. 1, отличающееся тем, что привод шатуна, одним концом соединенный с опорным основанием, другим концом соединен со свободным концом шатуна.

9. Спускоподъемное устройство по п. 1, отличающееся тем, что подъемная рама выполнена П-образной.

10. Спускоподъемное устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок подъемной рамы установлен на ее свободном конце.

11. Спускоподъемное устройство по п. 1, отличающееся тем, что ролик подъемной рамы установлен на ее свободном конце.

12. Спускоподъемное устройство по п. 1, отличающееся тем, что соединения привода подъемной рамы с ней и с поворотной опорой выполнены шарнирными.

13. Спускоподъемное устройство по п. 1, отличающееся тем, что подъемная рама спускоподъемного устройства снабжена ограничителем подъемной рамы.

14. Спускоподъемное устройство по п. 13, отличающееся тем, что ограничитель подъемной рамы выполнен соединяющим ее с поворотной опорой.

15. Спускоподъемное устройство по п. 13, отличающееся тем, что ограничитель подъемной рамы выполнен в виде цепи или троса.

16. Спускоподъемное устройство по п. 1, отличающееся тем, что привод шатуна выполнен или в виде гидропривода, или в виде пневмопривода, или в виде червячного механизма.

17. Спускоподъемное устройство по п. 1, отличающееся тем, что привод подъемной рамы выполнен в виде гидропривода или в виде пневмопривода.

18. Спускоподъемное устройство по п. 1, отличающееся тем, что ролик поворотной рамы, установленный на свободном ее конце, установлен с внешней стороны поворотной рамы.

19. Спускоподъемное устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено автономной гидравлической станцией.

20. Спускоподъемное устройство по п. 19, отличающееся тем, что автономная гидравлическая станция устройства установлена на опорном основании.