Канат полимерный комбинированный

Канаты плетеные изготавливаются в РФ многими предприятиями, например, АО «Канат», г. Дзержинск, ООО «Морское снабжение», г. Владивосток, ООО «АПЕРВИД», г. Москва и др., из различных полимерных материалов - полиамиды, полиэстер, полипропилен, полиэтилен, которые имеют разные характеристики по стойкости к растягивающим нагрузкам, воздействию агрессивных сред (кислоты, щелочи, растворители, окислители), гидрофильности/гидрофобности. Канаты производятся путем сплетения на специальном оборудовании, например, компании Herzog (Германия), Ratera (Испания) с определенным шагом плетения, обеспечивающим наилучшие эксплуатационные характеристики канатов из вышеприведенных материалов.
Канат выполнен из арамидного волокна (например, но не ограничиваясь: Kevlar, Tvaron) или сверхвысокомолекулярного полиэтилена (например, но не ограничиваясь: Dyneema™, производства компании DSM, Нидерланды; Spectra™ Fiber, производства компании Honeywell, США).
Из уровня техники известно техническое решение [Патент США US 20140305744 Rope of a lifting device for an elevator and a condition monitoring method for the rope, опубл. 2014], которое описывает канат преимущественно прямоугольной формы, с жестко включенным в него оптическим волокном, предназначенного для подъема/опускания кабины лифта, с включенным в него оптическим волокном/пучком волокон, предназначенным для контроля целостности каната. Недостатком такого решения является то, что плоский канат требует специальных механизмов и направляющих для его применения, затрудняет его использование в условиях внешних воздействий, а также ввод/вывод оптического волокна без повреждения последнего.
Задачей полезной модели является разработка конструкции каната полимерного комбинированного, содержащего как правило, но не ограничиваясь этим, 12, 16, 24, 32, 40 или 48 силовых полимерных элементов/прядей повива, обеспечивающих минимальное удлинение конструкции полезной модели при воздействии растягивающих нагрузок и среду для передачи данных, преимущественно оптическое волокно, заключенное в оптический модуль, интегрированный в конструкцию каната, уменьшение массо-габаритных показателей каната комбинированного, а, следовательно, стоимости производства.
Техническим результатом заявленной полезной модели является создание каната комбинированного преимущественно круглого сечения, с включенным в него оптическим модулем, содержащим оптическое волокно/пучок волокон, как среду передачи данных.
Полезная модель изготавливается из сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) или арамидных нитей, имеющих наименьшее удлинение при прикладывании к ним растягивающих нагрузок.
Полимерная трубка с свободно уложенным в нее оптическим волокном или пучком волокон - оптический модуль, изготавливается из полимерного материала, обеспечивающего высокую прочность и пластичность модуля, с возможным добавлением сополимера полиамида, имеющего низкую теплопроводность и защищающего оптическое волокно от воздействия высокой температуры при термостабилизации готового каната в инфракрасной камере. Оптический модуль стоек к раздавливающим нагрузкам до 0,2 кН/см или больше, что обеспечивает сохранность оптического волокна/пучка волокон. Оптическое волокно/пучок волокон имеют защитное покрытие и укладываются свободно в оптический модуль одновременно с изготовлением оптического модуля с избыточностью до 5%, что исключает повреждение волокна при воздействии на канат рабочих нагрузок.
Полезная модель, изготовленная из СВМПЭ, может быть применена, в частности, для удержания привязных аэростатов, которые могут широко применяться в народном хозяйстве, в частности, но не ограничиваясь, выявления очагов лесных пожаров, проведения поисковых работ, контроля пространства с высоты до 1500 метров или выше, путем передачи видео сигнала от камеры, расположенной на аэростате к оператору. На сегодняшний день передача сигнала с аэростата осуществляется либо по радиоканалу, который или имеет низкую пропускную способность, или малый радиус действия и может подвергаться воздействию атмосферных осадков, промышленных выбросов или действий третьих лиц по искажению и/или блокированию радиосигнала, или по отдельному оптическому кабелю, который имеет больший вес и размер в силу своей конструкции и прикрепляется к удерживающему канату пластмассовыми стяжками или внешней оплеткой, выполненной из полимерного волокна, что увеличивает поперечное сечение системы «канат-оптика» и ухудшает ее стойкость к ветровым нагрузкам. Применение внешней оплетки - увеличивает массу каната на вес нитей оплетки и приводит к его удорожанию, поскольку процессы плетения каната и его оплетения - это разные технологические циклы. Использование полезной модели Канат полимерный комбинированный дает возможность применить для передачи сигнала оптическое волокно, а не радиоканал, позволит исключить влияние атмосферных явлений и внешнее воздействие на передаваемый сигнал с целью его блокирования и/или искажения, прочность каната из СВМПЭ позволит сделать его малогабаритным для уменьшения воздействия ветровых нагрузок, малый вес позволит увеличить полезную нагрузку аэростата, гидрофобность исключит намокание каната комбинированного при атмосферных осадках, а высокая стойкость СВМПЭ к агрессивным средам положительно скажется на сроке службы полезной модели. Изготовление полезной модели - каната полимерного комбинированного, выполняется в одном технологическом цикле, что положительно скажется на стоимости конечного продукта.
Еще одной областью применения полезной модели, изготовленной из СВМПЭ, может быть крепление специального оборудования исследования морского дна в различных областях народного хозяйства, например в строительстве морских нефтяных и газовых платформ, терминалов загрузки нефти и газа, научных исследованиях, рыболовстве, где канат удерживает оборудование, а оптическое волокно обеспечивает высококачественную скоростную передачу данных. Положительная плавучесть каната и малая линейная масса позволят опускать больший вес на большую глубину, чего сложно добиться, применяя стальной канат/трос из-за того, что собственная масса стального троса/каната в определенный момент превысит его максимальную разрывную нагрузку.
Полезная модель, изготовленная из арамидных нитей, может применяться в области исследования, контроля и очистки нефтяных скважин на больших глубинах, при работах, связанных с повышенной температурой окружающей среды, где арамид обеспечит долговременные эксплуатационные характеристики каната при температурах выше 60 градусов Цельсия, а оптический модуль обеспечит работоспособность волокна для передачи данных телеметрии на поверхность.
Канат комбинированный может быть использован для подъема/опускания и удержания различных конструкций, сооружений и оборудования без подключения оптического волокна/волокон к приемо-передающему оборудованию.
Канат полимерный комбинированный имеет преимущественно круглое сечение и полый внутри [1]. Готовый оптический модуль [2] с оптическим волокно/пучком волокон [3] интегрируется в конструкцию каната плетеного на этапе производства каната двумя способами. Первый - как сердечник каната - свободно укладывается внутрь повива каната, см. Фиг. 1. После финальной обработки каната эластомером с высоким коэффициентом трения, оптический модуль удерживается внутри каната силой трения по всей длине каната. Второй способ - как модуль, размещаемый внутри элементов повива каната (стрелки указывают направление повива прядей каната) и удерживаемый поочередно одной из прядей [4] в повиве. См Фиг. 2. Ввод и вывод оптического модуля осуществляется под углом к оси каната и защищен трубкой из полимера или стали [5], имеющей стойкость к раздавливающим нагрузкам до 0,4 кН/см или больше, которая предохраняет оптический модуль и оптическое волокно/пучок волокон внутри него при эксплуатации каната полимерного комбинированного, см. Фиг. 3.
В некоторых случаях допускается применение оптического модуля [2], дополнительно усиленного продольно или спирально расположенными вдоль оси модуля силовыми полимерными элементами [6], например, но не ограничиваясь, стеклопластиковыми стержнями, заключенными в общую с оптическим модулем полимерную оболочку [7]. Фиг. 4.
Вариант практической реализации полезной модели представлен на Фиг. 5.
Специалисту в данной области техники очевидно, что при разработке и дальнейшем развитии технологий основная концепция описанной полезной модели может быть реализована различными способами, следовательно, варианты осуществления полезной модели не ограничиваются описанными выше примерами, но вместо этого они могут варьироваться в рамках формулы полезной модели.