Модуль плавучести

 

Применение: для создания плавучести притопленных автономных буйковых станций. Сущность изобретения: модуль плавучести состоит из двух секций, образующих тело вращения, например, в виде полусфер, выполненных из плавучего материала и связанных узлами крепления между собой и тросом, пропущенным через модуль по оси симметрии. В модуле секции соединены между собой и с тросом через кронштейн, имеющий вертикальную стойку с узлами фиксации троса на концах и установленный с возможностью вращения вокруг стойки соосный корпус, имеющие оба продольные пазы, причем на упомянутом корпусе кронштейна с двух сторон симметрично и перпендикулярно его оси вращения установлены два стержня, на которые надеты монолитные секции своими вторыми сквозными центральными отверстиями, конец каждого стержня выполнен в виде болтового соединения с упором конца винта на цилиндрический палец, установленный в сквозном пазу стержня до упора в края секции, а сам палец имеет проточку, по диаметру соизмеримую с размером паза и диаметром стержня. 2 ил.

Изобретение относится к оборудованию для морских исследований, в частности к устройствам для создания плавучести притопленных автономных буйковых станций (ПАБС).

В притопленных автономных буйковых станциях (ПАБС) достаточно широко используются распределенные по всему буйрепу модули плавучести, состоящие из элементов плавучести и устройства крепления их на буйрепе ПАБС. Они различны по конструкции, но преобладающими являются распределенные плавучести, в состав которых входят модули плавучести сферической формы, устанавливаемые в разрыв буйрепа ПАБС.

Установка известных распределенных плавучестей на туго натянутый буйреп из стального каната требует специальных методических приемов, усложняющих постановку ПАБС и приводящих к увеличению времени постановки, повышению опасности работ, к дополнительной деформации троса стопорящими устройствами. Кроме того, наличие самих узлов крепления элементов плавучести на тросе часто приводит к дополнительной деформации (каната) буйрепа ПАБС за счет возникновения и действия разных нагрузок при спуско-подъеме на буйреп и распределенную плавучесть, что снижает надежность ПАБС.

Однако установка распределенных плавучестей на туго натянутый трос используется в случае необходимости дополнительного увеличения плавучести буйковых станций.

Увеличение объема научно-исследовательских работ с постановкой автономных измерительных приборов на серии ПАБС требует дальнейшей работы как над самой конструкцией ПАБС, так и над отдельными узлами для повышения надежности и улучшения эксплуатационных качеств.

Известны распределенные плавучести в виде стеклянных сфер, заключенных в пластмассовые контейнеры, установленные симметрично на тросе с помощью специальных зажимов в виде прижимной планки и четырехболтового соединения.

Симметричное расположение элементов относительно троса позволяет исключить изгибающие моменты от разнесенных от троса сил плавучести.

Недостатками этой плавучести являются: низкие эксплуатационные качества, так как не обеспечивается возможность оперативной, безопасной установки плавучести на туго натянутый трос, проходящий от блока кран-балки мимо откидного мостика, с которого производится установка приборов и распределенной плавучести; низкая надежность.

Жесткое соединение распределенной плавучести с тросом приводит к деформации троса в месте крепления за счет разности крутящих моментов, приложенных к тросу и распределенной плавучести, так как трос под действием растягивающего усилия имеет тенденцию к вращению, а жестко закрепленная на нем распределенная плавучесть за счет своего гидродинамического сопротивления и присоединенной массы воды препятствует провороту троса. Возникают разные скручивающие моменты, приводящие к деформации троса, а значит и к возможности обрыва.

Также известен модуль плавучести, состоящий из двух половин (секций), образующих тело вращения и выполненных из материала с удельным весом меньше плотности воды, расположенных симметрично относительно троса, проходящего через сквозное центральное отверстие модуля. Обе половинки (секции) модуля жестко связаны между собой болтовым соединением и с тросом посредством кронштейна.

Обладая рядом преимуществ по сравнению с удельными модулями плавучести, этот модуль обладает низкой надежностью.

Неподвижное крепление на тросе приводит к деформации троса в месте крепления кронштейна на тросе за счет разности крутящих моментов при спуско-подъемных работах, так как трос под действием растягивающего усилия имеет тенденцию к вращению и расплетанию и в месте жесткого соединения с тросом модуля плавучести возникают добавочные усилия на пряди троса, приводящие их к деформации и соответственно к потере прочности, надежности всей буйковой станции.

Для установки этого модуля плавучести необходимо произвести также ослабление нагрузки на трос с установкой стопора (см. вышеприведенную методику установки распределенной плавучести в виде стеклянных сфер), что в итоге приводит к высокой трудоемкости и недостаточной безопасности обслуживания.

Наиболее близким к заявленному решению является гибкий томбуй, выбранный в качестве прототипа. Томбуй содержит трубу, через которую проходит цепь, прикрепленная к якорю. К трубе присоединен продолговатый сердечник, расположенный перпендикулярно к ней. Вокруг сердечника смонтированы два упругих тела, обладающих запасом плавучести. Эти тела установлены вокруг сердечника с противоположных сторон трубы. Плавучие тела проходят от трубы к соответствующим концам продолговатого сердечника. Плавучие тела выполнены со сквозными отверстиями для сердечника. Установленный в отверстии сердечник отделяет плавучие тела от трубы, обеспечивая их независимый от трубы изгиб.

Недостаток данного модуля плавучести заключается в низкой эксплуатационной надежности и отсутствии возможности установки модуля на туго натянутый трос.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности и удобства установки модуля.

Поставленная цель достигается тем, что в модуле плавучести, содержащем корпус, включающий в себя вертикальную цилиндрическую стойку под трос и два стержня, симметрично закрепленные на этой стойке перпендикулярно ее продольной оси, а также две образующие тело вращения секции, обладающие положительной плавучестью и каждая из которых выполнена со сквозным отверстием под соответствующий стержень, который выполнен с болтовым креплением для этой секции, новым является то, что вертикальная стойка выполнена с прорезью под трос и установлена коаксиально на дополнительной цилиндрической стенке с возможностью поворота вокруг ее продольной оси, при этом упомянутая дополнительная стенка снабжена на концах узлами фиксации троса и выполнена с прорезью под этот трос, а каждое болтовое крепление для секции включает в себя цилиндрический палец, установленный в сквозном пазу, выполненном в соответствующем стержне с возможностью его перемещения вдоль продольной оси этого стержня и контактирования с соответствующей секцией посредством прижимного винта.

На фиг. 1 показан общий вид, совмещенный с разрезом одного из возможных вариантов модуля распределенной плавучести; на фиг. 2 горизонтальный разрез модуля распределенной плавучести.

Предлагаемый модуль распределенной плавучести состоит из двух секций, образующих тело вращения, например, в виде полусфер 1, нанизанных на стержни 2 корпуса 3, установленного соосно на стойке 4 через втулки 5 с возможностью вращения вокруг стойки 4. Концы 4 имеют тросовые зажимы, состоящие из корпуса 6, прижимного сухаря 7, стопорного винта 8. Жесткое соединение тросовых зажимов к стойке 4 обеспечивается сопрягаемой цилиндрической стенкой между корпусом 6 и стойкой 4 и креплением их между собой с помощью болта 9.

Корпус 3, стойка 4, втулки 5, корпуса 6 тросовых зажимов имеют продольную прорезь вдоль образующей 10, при совмещении которой туго натянутый трос 11 проходит в центр стойки 4 и где с помощью сухарей 7, стопорных винтов 8 стойка 4 неподвижно соединяется с тросом 11.

Полусферы 1 ограничены от перемещения по стержню 2 корпуса 3 с одной стороны корпусом 3, с другой стороны пальцем 12, установленным в сквозном пазу стержня, где палец 12 прижимается к полусфере 1 торцом винта 13. Для проведения ручных операций с полусферами в них имеются рукоятки 14.

Полусферы 1, монолитные блоки плавучести, могут быть выполнены из несжимаемого сплошного материала, имеющего плотность, меньшую плотности воды, например сферопластика типа ЭДС-5; ЭДС-6 методом литья в форму, к котоpой установлены закладные детали, такие как ручки 14, и тонкостенная труба с внутренним отверстием соизмеримого с наружным диаметром стержня 2. Плоская поверхность полусферы с продольной канавкой для сопряжения с корпусом 4 может быть предусмотрена в заливочной форме, что исключает механические работы и позволяет получить унифицированные плавучие элементы. Секции 1 имеют вес на воздухе ≈ 20 кгс.

Корпус 3 может быть выполнен сварным из сплава алюминия, а стойка 4 и тросовые зажимы из стали. Изоляционными прокладками являются втулки 5, выполненные, например, из капролона, вес кронштейна в воздухе до 6 кг.

Предлагаемый модуль распределенной плавучести используется следующим образом.

При постановке буйковой станции туго натянутый трос буйрепа проходит с лебедки через блок кран-балки и входит в воду. После вытравливания расчетной длины буйрепа лебедку останавливают и производят установку на туго натянутый трос сначала кронштейна (2-9) без плавучих элементов 1, для чего совмещают боковой продольный разрез 10 корпуса 3 с разрезом стойки 4, и через эти разрезы на трос 11 надевают кронштейн, стойка 4 посредством зажима стопорных винтов сверху и снизу кронштейна неподвижно соединяется с тросом 11. После установки на туго натянутый трос 11 кронштейна, расчетный вес которого составляет около 6 кг и установка которого на туго натянутый трос не представляет трудности (расход времени до 2 мин), оператор берет за ручки 14 полусферический элемент 1 плавучести, поднимает его на уровень груди и нанизывает его центральным отверстием на стержень 2 до упора на корпус 3, так как стержень 2 воспринимает нагрузку от веса полусферы, то оператор освобождает одну руку и вставляет в паз стержня палец 12 и закручивает винт 13 до полного прижима полусферы 1 к корпусу 3, после чего контрагается винт 13. Аналогично устанавливается вторая полусфера 1, при качке оператор удерживает кронштейн с установленной на нем одной полусферой 1 от раскачивания.

После установки элементов 1 плавучести на кронштейн буйреп майнается лебедкой до расчетного места установки нового модуля распределенной плавучести.

Предлагаемая конструкция модуля плавучести позволяет уменьшить подготовленные работы, так как буйреп готовится без дополнительных составных частей (вплетенных пасынков), и соответственно сократить трудоемкость постановки каждой буйковой станции за счет того, что распределенные модули устанавливаются непосредственно на туго натянутый трос без методических приемов, обеспечивающих снятие нагрузок с натянутого троса в процессе постановки.

Формула изобретения

МОДУЛЬ ПЛАВУЧЕСТИ, содержащий корпус, включающий в себя вертикальную цилиндрическую стойку под трос и два стержня, симметрично закрепленные на этой стойке перпендикулярно ее продольной оси, а также две образующие тело вращения секции, обладающие положительной плавучестью, каждая из которых выполнена со сквозным отверстием под соответствующий стержень, который выполнен с болтовым креплением для этой секции, отличающийся тем, что вертикальная стойка выполнена с прорезью под трос и установлена коаксиально на дополнительной цилиндрической стойке с возможностью поворота вокруг ее продольной оси, при этом дополнительная стойка снабжена на своих концах узлами фиксации троса и выполнена с прорезью под трос, а каждое болтовое крепление для секции включает в себя цилиндрический палец, установленный в сквозном пазу, выполненном в соответствующем стержне с возможностью его перемещения вдоль продольной оси этого стержня и контактирования с соответствующей секцией посредством прижимного винта.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2