Мобильная газозаправочная станция
MOBILE GAS FILLING STATION

Изобретение относится к специализированным транспортным средствам (ТС) оборудованным крановой установкой для перевозки специальных грузов, а именно, компримированного или сжиженного газомоторного топлива (ГМТ) в сосудах высокого давления с целью доставки ГМТ от стационарных газонаполнительных компрессорных станций (АГНКС) к мобильным потребителям ГМТ, в частности, к сельскохозяйственным тракторам и к другой мобильной с/х технике.
Заправка мобильной с/х техники, например, тракторов и комбайнов, на специализированных стационарных автозаправочных компрессорных станциях (АГНКС) технически и организационно невозможна, поэтому для заправки такой техники используются специальные мобильные передвижные газозаправочные комплексы (см. Новая техника для агропромышленного комплекса России (по материалам 8-й Российской агропромышленной выставки "Золотая осень": Кат.-М.: ФГНУ "Росинформагротех" 2007 -256: стр. 19-20 [1]; патент RU 2528489 [2].
По исполнению такие комплексы могут быть бескомпрессорными или оборудованы компрессорами. С другой стороны, известно вариантное решение перезаправки ГМТ мобильной с/х техники с помощью сменных кассет (патент RU 2704593 [3]), обладающее в принципе значительно меньшей стоимостью и достаточно высокой эффективностью.
Принципиальная особенность этого решения заключается в том, что кассеты с ГМТ или отдельные емкости устанавливаются на платформе транспортного средства (ТС), оборудованного унифицированными ложементами для укладки кассет, которые подвозятся непосредственно к работающему в поле трактору или комбайну и перегружаются с помощью встроенной крановой установки или отдельного работающего перегрузчика с транспортного средства на борт потребителя.
Для этого могут быть использованы различные варианты автомобилей, оборудованных крано-манипуляторными установками: как тросовыми, так и гидравлическими шарнирно сочлененными (см., например: www.spmovto.ru; www.kransam.ru 4); www.chai-service.ru -каталог [5].
В процессе перегрузки первой операцией должно осуществляться снятие порожней кассеты с заправляемого потребителя. Снятую кассету необходимо где-то временно установить. Ставить пустую кассету на землю в полевых условиях при отсутствии твердой ровной поверхности и возможно высокой увлажненности грунта практически невозможно.
Поэтому для успешного и безопасного обеспечения перегрузки кассет на платформе ТС должна быть зарезервирована свободная площадка для установки пустой кассеты, причем площадью достаточной для установки самой большой кассеты.
Это обстоятельство снижает эффективность транспортировки ГМТ к потребителю за счет уменьшения полезной площади платформы.
Целью настоящего изобретения создание такой мобильной газозаправочной станции (МГС), в конструкции и компоновке которой было бы обеспечено максимальное использование грузоподъемности ТС и высокая производительность перегрузки.
Указанная цель раскрывается на нижеперечисленных рисунках с последующим их разъяснением, являющимся предметом формулы изобретения.
На Фиг. 1 схематично на виде сверху показана схема перегрузки кассеты с МГС на с/х трактор.
На Фиг. 2 схематично на виде сверху показана МГС с буксируемым прицепом.
На Фиг. 3 на виде сверху показано устройство буксируемой газотранспортной станции (БГС).
На Фиг. 4 схематично показан хобот КМУ с механизмом вертикального подъема и спуска.
На перечисленных рисунках использованы следующие обозначения:
1. Трактор
2. Посевной комплекс
3. Кассета с ГМТ
4. Мобильная газозаправочная станция
4.1. Транспортное средство (ТС)
4.2. Платформа
4.3. Краново-манипуляторная установка
4.4. Откидная площадка
4.5. Унифицированный кронштейн
4.6. Откидная рамка
5. Прицеп
6. Плуг
7. Полуприцеп
8. Седельный тягач
9. Энергоприводной агрегат
10. Хобот стрелы
11. Шарнир
12. Гидроцилиндр
13. Шток
14. Редуктор
15. Захват
16. Приводной механизм
17. Следящая тяга
18. Втулка
Так, например, к остановившемуся на краю поля трактору 1 Фиг. 1 с прицепленному к нему с/х посевным комплексом 2 с установленными на нем быстросъемными кассетами с ГМТ 3 сбоку подъезжает мобильная газотранспортная станция 4, состоящая из транспортного средства 4.1, оборудованного специализированной платформой 4.2 с установленными в ложементах кассетами 3 и крано-манипуляторной установкой (КМУ) 4.3.
Как минимум, с одной стороны одного из боковых бортов или сзади специализированная платформа снабжена откидной, в вариантном исполнении выдвижной (в дальнейшем откидной) площадкой 4.4 для временной установки кассеты как порожней, так и заправленной ГМТ в процессе ее перегрузки.
Самая эффективная схема компоновки специализированной платформы в комбинации с откидной площадкой будет реализована в сочетании с КМУ, установленной на заднем свесе платформы.
Такая схема наиболее универсальна и эффективна, так как позволяет МГС подъехать к трактору как параллельно его продольной оси, так и перпендикулярно в самое удобное место для перегрузки.
Это обстоятельство вызвано тем, что современные энергонасыщенные тракторы могут агрегатироваться с с/х машинами с шириной захвата в 40 метров и более, при этом вылет крыла агрегата от его продольной оси может достигать более 20 метров.
В этом случае установка КМУ на заднем свесе платформы ТС снижает до минимума требования к длине стрелы КМУ и ее грузоподъемности.
Эффективность МГС может быть повышена за счет применения прицепа 5, буксируемого ТС оборудованных соответствующей платформой для перевозки кассет с ГМТ Фиг. 2.
В этом случае Фиг. 2 если ширина захвата прицепленной машины, например плуга 6, практически соразмерна с шириной самого трактора, то трактор 1 в агрегате с плугом 6 подъезжает максимально близко к МГС с прицепом 5 параллельно ее продольной оси.
КМУ 5, установленная на заднем свесе ТС 4 может перегружать кассеты как с платформы ТС 4, так и с платформы прицепа 5.
Платформа прицепа 5 как и платформа ТС 4 оборудована, как минимум, с одной из сторон откидной площадкой 4.4.
Практика показывает, что наибольшее количество баллонов для мобильной с/х техники в одной кассете не превышает 9 штук.
При таком количестве металлических баллонов общий вес кассеты будет находиться в пределах 700-900 кг. Поэтому в зависимости от типажа МГС и ее грузоподъемности выдвижные площадки в выдвинутом состоянии могут быть безопорными или оборудованы выдвижной опорой, дополнительно поддерживающей выдвинутую площадку. Кроме того, площадки должны быть оборудованы быстроустанавливаемыми ограждениями.
Ввиду того, что спектр мощностей основных тракторов, используемых в сельском хозяйстве, колеблется от 50 до 500 л.с., то массы и габариты кассет, устанавливаемых на платформе МГС или прицепа, могут быть разными, поэтому платформа МГС может иметь несколько выдвижных площадок отличающихся по размерам.
Это оправдано еще и тем, что можно повысить оперативность перезаправки группы потребителей ГМТ с одной остановки МГС даже с обеих сторон одновременно.
После перезагрузки и отъезда перезаправленных тракторов оператор ТС может спокойно уложить пустые кассеты по своим местам.
Вместо специально сконструированной выдвижной площадки может быть использован как минимум один специально дооборудованный борт или его отдельная часть, являющийся в открытом и зафиксированном в горизонтальном положении площадкой для укладки кассет.
Вариантным решением задачи может быть решение, предусматривающее за счет установки по наружному периметру платформы не выходящих за транспортные габариты унифицированных кронштейнов 4.5 для временной фиксации кассет при их перегрузке, при этом вариантов кронштейнов должно быть столько, сколько типов кассет на борту платформы. Кронштейны могут устанавливаться на специальных откидных рамках 4.6, при этом унифицированные кронштейны могут быть закреплены с двух сторон откидной рамки.
Такая схема отличается большей надежностью фиксации кассет, так как не требует строго горизонтального положения платформы.
Структура любого хозяйства от небольшого до крупного и даже мегахолдинга состоит из ряда бригад, отделений или отдельных полевых станов с групповым использованием техники на закрепленной территории.
Для таких случаев весьма эффективными были бы буксируемые БГС на базе седельного полуприцепа или прицепа оборудованных КМУ с приводом от встроенного энергоприводного агрегата или питаемых от внешних линий электропередачи с помощью выносного кабеля.
Например, БГС смонтирована на шасси полуприцепа 7 Фиг. 3, который может буксироваться седельным тягачом 8.
Полуприцеп (или прицеп, буксируемый трактором) оборудован встроенным энергоприводным агрегатом 9.
Энергоприводной агрегат 9 может представлять из себя двигатель внутреннего сгорания, приводящий или электрический генератор, или гидронасос, питающие КМУ.
При такой схеме один тягач может обслуживать несколько бригад или отделений, при этом трактора или комбайны перед выездом на поле будут подъезжать к БГС и производить смену отработанных кассет на заполненные. Такая схема могла бы применяться также для мелких фермерских хозяйств, объединенных в группы потребителей с радиусом охвата до 10-20 км.
При наличии вблизи действующей линии электропередачи энергообеспечение такой БГС может осуществляться с помощью выносного кабеля.
Объем перевозимого ГМТ за один рейс можно повысить за счет сцепки дополнительного прицепа с полуприцепом или с прицепом.
Известные КМУ подразделяются на два основных типа: тросовые и шарнирно-сочлененные. Исполнение кассет по патенту RU 2704593 подразумевает обязательное наличие строго вертикального подъема и спуска кассеты как при ее погрузке на платформу МГС, так и при установке на потребителе ГМТ.
Тросовые КМУ полностью удовлетворяют этим требованиям. Но, этим КМУ присущи свойственные им недостатки - это в первую очередь гибкий подвес, способствующий раскачиванию груза, и очень сложно снабдить такой кран дистанционно управляемым захватом, что вынуждает при перегрузке кассеты использовать дополнительно стропальщика позиционирующего положение кассеты, ее укладку, а также сцепку и расцепку с захватом КМУ.
Шарнирно-сочлененные КМУ в этом плане более эффективны. Они легко могут быть оборудованы дистанционно управляемым захватом и дистанционно управляемым позиционированием кассеты.
Но у шарнирно-сочленяемых КМУ существенным недостатком является то, что все движения элементов стрелы КМУ в вертикальной плоскости и самой стрелы осуществляется по радиусным кривым как в целом, так и отдельные звенья друг с другом.
При этом в начальных фазах снятия и укладки кассеты оператору необходимо проводить сложное управление стрелой, чтобы максимально обеспечить прямолинейную по вертикали подачу кассеты, что требует особого мастерства оператора и резко снижает производительность работ.
Так как любая КМУ устанавливается на МГС постоянно и является устройством целевого назначения, то с целью повышения производительности погрузочно-перегрузочных работ и обеспечения высоких гарантий точности их исполнения конец стрелы шарнирно-сочлененного КМУ необходимо оборудовать устройством вертикального спуска и подъема кассеты, снабженного дистанционно управляемым захватом кассеты. Указанное устройство может выглядеть следующим образом:
На хоботе стрелы 10 Фиг. 4 шарнирно-сочлененного КМУ подвижно в двух перекрестных направлениях на шарнире 11 подвешен грузоподъемный ползун в виде, например, гидроцилиндра 12, к концу штока 13 гидроцилиндра 12 жестко с одной стороны за корпус присоединен редуктор 14 с гидро или электромотором управляемым дистанционно, на выходном поворотном валу редуктора прикреплен захват 15 также управляемый дистанционно приводным механизмом 16 или в виде гидроцилиндра или приводимого электрически актуатором. В качестве ползуна может быть применен реечный механизм, параллелограммный и т.п.
В данном случае сбоку редуктора 14 закреплена следящая тяга 17, движущаяся во втулке 18, закрепленной на корпусе гидроцилиндра 12, и предотвращающая неконтролируемое вращение штока 13 и редуктора 14.
Работает устройство следующим образом:
Стрела КМУ с выдвинутым штоком 13 гидроцилиндра 12 подводится к вертикальной оси захвата кассеты и зацепляется захватом 15, шток 13 гидроцилиндра 12 втягивается, кассета вынимается из МГС.
В процессе подачи кассеты к объекту установки она проворачивается в нужное положение, дальнейшие действия по ее установке проводятся в обратном порядке.
При таком исполнении КМУ оператор МГС в состоянии самостоятельно и без дополнительной помощи заменить кассету.
Отключение и включение ниппелей подачи газа на борт потребителя это штатная обязанность оператора машины, которая выполняется путем согласования действий между оператором рабочей машины и оператором МГС.
Таким образом, достигаемый настоящим изобретением технический результат обеспечивает высокоэффективную и оперативную перезаправку потребителей ГМТ в любых полевых условиях и на практически любом отдалении от стационарных АГНКС.
МГС проста по устройству, максимально унифицирована с существующим парком ТС и КМУ, не требует применения технически и технологически сложных элементов и устройств, легко воспроизводима серийно.