ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО СУДОХОДНОГО ШЛЮЗА

Предлагаемая полезная модель относится к области водного транспорта и направлена на повышение безопасности шлюзования судов, а именно для защиты ворот шлюза от навала судов.
Известны предохранительные устройства, предназначенные для защиты ворот судоходного шлюза от навала судов, включающие гибкий заградительный элемент, перекрывающий судоходный пролет шлюза и амортизаторы, установленные на стенках камеры шлюза (Авт. св. СССР №1079745, МПК Е02С 1/10, опубл. 1984 г.)
В качестве амортизаторов могут быть использованы гидроцилиндры, шкивы трения, противовесы. При выборе типа амортизаторов главной проблемой является необходимость постепенного увеличения усилий в заградительном органе. В гидравлических цилиндрах это достигается регулированием расхода рабочей жидкости, перетекающей из штоковой полости в резервную емкость. В шкивах трения изменяются усилия прижима тормозных колодок на поверхность шкива трения. В амортизаторах с противовесом предусмотрена разрезка противовеса на отдельные секции с разной массой и с возможностью их постепенного включения в усилие на заградительный орган по мере перемещения судна на этапе торможения (Авт. св. СССР №872635, МПК Е02С 1/10, опубл. 1981 г.)
Из известных устройств наиболее близким аналогом предлагаемого решения по технической сущности и назначению является предохранительное устройство судоходного шлюза по пат. RU №2425922, МПК Е02С 1/00 (2006/01), опубл. 2011. Устройство, выбранное за прототип, включает гибкий заградительный орган в виде цепи или каната, перекинутый через судоходный пролет шлюза, и систему амортизаторов, выполненную в виде набора резиновых блоков. Резиновые блоки установлены в нишах, размещенных на горизонтальных площадках стен камеры шлюза. В этих же нишах установлены поворотные балки, один конец которых оперт на шарнир у торцевой стенки ниши. Второй конец балки оперт на рельсовые пути через колесные опоры и соединен с концом заградительного органа. Резиновые блоки закреплены одним торцом к вертикальной стенке ниши, а другим опираются в вертикальную грань поворотной балки.
Недостатком прототипа является малая деформация амортизирующего устройства, не обеспечивающая достаточного тормозного хода судна и вызывающая увеличение нагрузки на гибкий орган, что, в свою очередь, может привести к разрыву последнего.
Технический результат от использования заявляемого предохранительного устройства заключается в повышении энергоемкости амортизаторов, что позволяет увеличить тормозной ход судна в шлюзовой камере и уменьшить нагрузку на гибкий орган.
Для достижения указанного технического результата используется следующая совокупность существенных признаков: предохранительное устройство судоходного шлюза (состоящее, так же как и прототип, из гибкого заградительного органа в виде цепи или каната, перекинутого через судоходный пролет камеры шлюза, и системы амортизаторов в виде резиновых блоков, установленных на стенах камеры шлюза и соединенных с гибким органом,) в отличие от прототипа, резиновые блоки соединены между собой и вместе образуют на каждой стене сужающуюся к вершине фигуру, например, в виде усеченного конуса или ступенчатого цилиндра, при этом одно основание фигуры зафиксировано на стене камеры шлюза, а противоположное - установлено с возможностью перемещения в направлении продольной оси фигуры. В предохранительном устройстве система амортизаторов может быть установлена на стенах камеры горизонтально, при этом большее основание фигуры закреплено на вертикальном упоре, смонтированном на каждой стене шлюза, а меньшее - на вертикальном упоре, смонтированном на подвижной платформе, установленной на горизонтальных путях, смонтированных на каждой стене, при этом меньшее основание соединено по продольной оси с соответствующим концом заградительного органа. Система амортизаторов может быть также установлена на стене камеры горизонтально, при этом большее основание фигуры может быть также закреплено на вертикальном упоре, смонтированном на стене шлюза, а меньшее - соединено с гибким заградительным органом по продольной оси фигуры, в свою очередь, на стене смонтирован горизонтальный рельс, оснащенный скользящими подвесами, каждый из которых соединен с соответствующим наборным резиновым блоком. Система амортизаторов может быть установлена на стене камеры вертикально, при этом большее основание образованной фигуры закреплено на выступающей площадке, выполненной на горизонтальной поверхности стены, а меньшее -соединено с гибким заградительным органом по продольной оси фигуры и через огибающий шкив, смонтированный на указанной площадке. При этом между резиновыми блоками установлены плиты тарельчатой формы. Меньшее основание при вертикальном расположении амортизационной системы может быть также соединено с гибким заградительным органом по продольной оси фигуры и через рычаги, закрепленные посредством шарниров на стенах шлюза. Кроме того, амортизационная система может быть установлена горизонтально по два элемента на каждой стене шлюза, при этом оба элемента соединены между собой траверсой, сопряженной с заградительным органом через соответствующий огибающий шкив, смонтированный на стене шлюза.
Сопоставление предлагаемого устройства и прототипа показало, что поставленная задача - повышение энергоемкости амортизаторов, позволяющее увеличить тормозной ход судна в шлюзовой камере и уменьшить нагрузку на гибкий орган, решается в результате новой совокупности признаков, что доказывает соответствие предлагаемой полезной модели критерию патентоспособности «новизна».
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где
на фиг.1 дано схематическое изображение предлагаемого устройства в
плане при горизонтальном расположении системы амортизаторов;
на фиг.2, 3 - схематическое изображение системы амортизаторов при горизонтальном расположении;
на фиг.4 дано схематическое изображение предлагаемого устройства в плане при вертикальном расположении системы амортизаторов;
на фиг.5, 6 - схематическое изображение системы амортизаторов при вертикальном расположении;
на фиг.7 - дано схематическое изображение предлагаемого устройства в плане при расположении системы амортизаторов по два элемента на каждой стене шлюза.
Предохранительное устройство (фиг.1) состоит из заградительного органа 1 (каната) и системы амортизаторов 2 в виде наборных резиновых блоков, установленных на стенах камеры шлюза 3. Заградительный орган 1, пропущенный по оси амортизаторов 2 и огибающий блоки 4 и форштевень судна 5 в момент его остановки перед воротами 6 шлюза, препятствует навалу судна на ворота 6.
Системы амортизаторов 2 может быть выполнена в виде наборных конусных отбойников 7 фирмы Bridgestone, образующих сужающуюся к вершине фигуру (усеченный конус (фиг.2, 3) или ступенчатый цилиндр (фиг.5). Система 2 может быть установлена на стенах камеры шлюза горизонтально (фиг.1, 2, 3, 7) или вертикально (фиг.4, 5). При горизонтальном расположении система может быть размещена на подвижной платформе 8 с катками 9. Платформа установлена на горизонтальных путях 10, смонтированных на стенах шлюза (фиг.2). В этом случае система из наборных блоков 7 зажимается между упором 11 платформы 8 и упором 12, закрепленном на стене шлюза над горизонтальными путями 10.
При достаточно большой длине амортизационной системы 2 блоки 7 подвешиваются с помощью цепных подвесов 13 (фиг.3) к ползунам 14, размещенным в пазах рельса 15. Рельс 15 смонтирован на поперечных балках, установленных на стойках 16. При данной компоновке системы 2 гибкий орган 1 пропускается через отверстие в упоре 12 по продольной оси отбойников 7.
При отсутствии необходимой площади для размещения длинной цепи амортизатора 2 предлагается вариант вертикальной компоновки (фиг.4, 5).
На фиг.5 представлен столбчатый амортизатор 2, составленный из цилиндрических отбойников 7. Между каждым отбойником проложена стальная опорная плита 17 тарельчатой формы, являющаяся ограничителем степени сжатия соответствующего резинового блока 7. Гибкий заградительный орган 1 пропущен через столб отбойников 7. Для передачи гибкого органа на судоходный пролет шлюза 3 в фундаменте амортизатора установлен отклоняющий блок 18. Для исключения отклоняющих блоков в устройстве заградительный орган 1 закреплен за рычаги 20, которые посредством шарниров 21 закреплены на стенках шлюза 3 (фиг.6).
Для увеличения энергоемкости предохранительного устройства горизонтальные амортизаторы 2 располагаются по два элемента на каждой стенке шлюза (фиг.7). Оба амортизатора 2 объединены Т-образной траверсой 19, которая сопряжена с канатом заграждения 1. Канат заграждения пропущен через отверстие блока 18.
Работа устройства.
При навале судна через заградительное устройство 1 энергия навала передается на амортизаторы 2. При передаче усилия от устройства 1 на амортизаторы 2 происходит гашение энергии за счет последовательной деформации от малого резинового блока к блокам больших размеров.
Регулированием количества резиновых блоков, исходя из величины энергоемкости, обеспечивается требуемый режим торможения судна.
В качестве резиновых блоков в амортизаторах рекомендуется использовать конические, цилиндрические, арочные блоки-отбойники фирм Bridgestone (Япония), обладающие высокой степенью внутреннего поглощения энергии.
Описанное устройство разработано специалистами кафедры Гидротехнических сооружений, конструкций и гидравлики ФГБОУ ВПО «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О.Макарова» в составе научно-исследовательской работы. Были произведены расчеты, показавшие возможность использования устройства на Волго-Балтийском водном пути, в шлюзовых камерах канала им. Москвы и гидроузлов рек Камы и Волги. В дальнейшем предполагается рекомендовать устройство для использования на внутренних водных путях Российской Федерации, что позволит значительно повысить безопасность шлюзования судов и одновременно обеспечить защиту ворот шлюзов от навала судов.
Изложенное позволяет сделать вывод о соответствии полезной модели критерию «промышленная применимость».