Сборно-разборное плавсредство и узел шарнирного соединения плавсредств
DETACHABLE FLOATING CRAFT AND CRAFTS HINGE JOINT UNIT

Изобретение относится к области судостроения и касается вопроса создания и эксплуатации сборно-разборных плавучих средств.
Известен плавучий сборно-разборный причал, состоящий из модулей в форме параллелепипеда, связанных между собой узлами разъемного соединения, содержащими горизонтально расположенные трубы, образующие при сборке телескопическое соединение (Авт. св. 1299893, кл. В63В 35/38, опубл. 30.03.1987 г.). Недостатками указанного технического решения являются отсутствие возможности стыковки модулей в двух направлениях, а также деформативность телескопического соединения, обусловленная необходимостью обеспечения сборочных зазоров.
Известен также сборно-разборный плавучий причал, включающий группу отдельных плавучих элементов в форме параллелепипеда со скошенными углами, образующими при групповой постановке вертикальную шахту, в которой располагается группа проушин с отверстиями, образующих узлы крепления плавучих элементов, связанных между собой вертикальным соединительным элементом с коническими направляющими и цилиндрическими установочными поверхностями (Авт. св. 659450, кл. В63В 35/44, 35/33, Е02В 3/06, опубл. 30.04.1979 г.). Однако из-за больших и нестандартных габаритных размеров плавучих элементов за счет выступающих угловых листов и отсутствия унификации способов их крепления на транспорте их перевозка в район акваторий сопряжена с невозможностью использования для этого стандартных креплений транспортных средств. При этом также возникает необходимость создания специальных средств крепления плавучих элементов на платформах транспортных средств. Кроме того, требуется с высокой точностью выполнять изготовление плавучих элементов и механическую обработку стержней и опорных поверхностей проушин узлов крепления. Указанные недостатки приводят к большим трудовым и материальным затратам.
Известно также сборно-разборное плавсредство, выбранное в качестве прототипа, включающее группу отдельных плавучих модулей в форме параллелепипеда, которые связаны между собой размещенными по углам узлами разъемного соединения в виде фитингов и замковых устройств (патент РФ №2549725, кл. В63В 35/44, опубл. 27.04.2015 г.).
Однако ввиду использования стандартных фитингов по ГОСТ 20527-82 имеются ограничения по геометрии замковых устройств, заводимых в боковые отверстия фитингов. В этой связи, значения нагрузок, которые позволяет воспринимать данное соединение, имеют существенные ограничения, а учитывая, что все соединения по данному изобретению располагаются в общих взаимно перпендикулярных плоскостях, ослабляющих корпус плавсредства, ограничения распространяются и на общую продольную прочность плавсредства, а соответственно на его максимальные размеры и условия эксплуатации.
Известен узел шарнирного соединения понтонов, содержащий в оконечности одного из смежных понтонов полушарнир, соединенный с полушарниром, установленным в оконечности другого понтона (А.С. №172643, кл. В63В 35/44, опубл. 29.06.1965 г.).
Недостатками узла по указанному изобретению являются необходимость изготовления полушарниров из специальных отливок сложной формы и конфигурации, содержащей специальные отверстия под клин, последующая механическая обработка поверхностей, изготовление специальных подшипников скольжения малых партий. При монтаже данных шарниров на понтонах требуется высокая точность установки и точная выверка соосности, с целью чего изготавливается дополнительная специальная дорогостоящая оснастка и появляется много дополнительных операций по монтажу указанных полушарниров. При эксплуатации зачастую происходят поломки щек приведенных полушарниров от изгиба вследствие воздействия поперечной осевой нагрузкой от навала.
Задачей предлагаемого изобретения является усовершенствование сборно-разборного плавсредства, увеличивающее его общую прочность, при повышении экономической и технической эффективности создания, снижение стоимости изготовления плавучих элементов и упрощение их транспортировки к месту сборки путем унификации плавучих элементов, унификации их по габаритам, по способам их крепления на универсальных транспортных средствах при перевозках, унификации узлов крепления элементов между собой в составе плавсредства, а также за счет снижения стоимости сборки плавсредства из плавучих элементов путем ее выполнения, не прибегая к использованию стапельных мест и спусковых устройств.
Для этого в сборно-разборном плавсредстве, включающем группу отдельных плавучих модулей в форме параллелепипеда, связанных между собой размещенными по углам узлами разъемного соединения, имеющими фиксирующие замковые устройства и угловые стандартные контейнерные фитинги, на ребрах плавучих модулей расположены два или более стандартных промежуточных фитинга с фиксирующими замковыми устройствами, позволяющими стыковать плавучие модули в шахматном порядке, то есть с разбежкой отдельных модулей по длине. Плавучие модули унифицированы по способам их крепления на универсальных транспортных средствах и по габаритам в соответствии с габаритами универсальных грузовых контейнеров, при этом плавсредство может быть составлено путем стыковки плавучих модулей в продольном, поперечном и вертикальном направлениях, причем корпуса плавучих модулей выполнены пустотелыми или заполнены наполнителем.
Кроме того, в сборно-разборном плавсредстве узел сборного разъемного соединения может быть выполнен с фиксирующим устройством в виде поворотного замкового устройства, заводимого через отверстия в боковых поверхностях угловых и промежуточных фитингов.
Кроме того, в сборно-разборном плавсредстве узел сборного разъемного соединения может быть выполнен с фиксирующим устройством в виде скоб-стяжек или скоб-зацепов, заводимых через отверстия в нижних и верхних поверхностях угловых и промежуточных фитингов.
Кроме того, в сборно-разборном плавсредстве фиксирующее устройство может быть дополнено чекой, обеспечивающей большую несущую способность при работе соединения на срез.
Кроме того, для снижения действующего общего изгибающего момента между отдельными участками сборно-разборного плавсредства могут вводиться межпонтонные шарниры, т.е. узлы шарнирного соединения плавсредств.
Смежной задачей предлагаемого изобретения по узлу шарнирного соединения плавсредств является упрощение и удешевление технологии изготовления межпонтонных шарниров, а также процесса их монтажа на плавсредствах и сочленения отдельных плавсредств в районе полушарниров на плаву.
Для этого узел шарнирного соединения плавсредств включает расположенные в оконечности одного плавсредства пару однощечных полушарниров, содержащих рабочую вертикальную щеку, соединенных посредством пальцев с расположенной в оконечности смежного плавсредства парой двухщечных полушарниров, содержащих рабочие вертикальные щеки, при этом однощечные полушарниры содержат сферические подшипники. Также в оконечностях соединяемых плавсредств выполнены поперечные связи в виде серег, соединяемых посредством пальцев и сферических подшипников с горизонтальными щеками, закрепленными на смежных плавсредствах.
Кроме этого, в узле шарнирного соединения плавсредств рабочие полушарниры и горизонтальные щеки плавсредств могут быть выполнены съемными с возможностью разъемного крепления.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показано сборно-разборное плавсредство, вид сверху, на фиг. 2 - сборно-разборное плавсредство, собранное из плавучих модулей, соединенных в шахматном порядке, на фиг. 3 - одиночный плавучий модуль, на фиг. 4 - узел соединения плавучих модулей посредством замкового поворотного устройства, на фиг. 5 - узел соединения плавучих модулей сборно-разборного плавсредства посредством скоб-стяжек или скоб-зацепов, на фиг. 6 показан узел шарнирного соединения плавсредств.
Сборно-разборное плавсредство (фиг. 1, 2) включает группу отдельных плавучих модулей 1 в форме параллелепипеда (фиг. 3), унифицированных по своим габаритам в соответствии с габаритами универсальных грузовых контейнеров (по ГОСТ Р 53350-2009 и ГОСТ 18477-79) и связанных между собой узлами крепления, которые выполнены в виде жестко прикрепленных в вершинах плавучих модулей 1, унифицированных (по ГОСТ Р 51891-2008 и ГОСТ 20527-82) угловых фитингов 2 (фиг. 1) и двух или более, установленных на ребрах плавучих модулей 1 промежуточных фитингов 3. Корпуса плавучих модулей 1 выполнены пустотелыми или заполнены наполнителем, в качестве которого могут быть использованы пенобетон, пеностекло, пенопласт, пенофлекс. В качестве материала корпусов плавучих модулей 1 могут быть использованы металл, железобетон, стеклопластик, полиэтилен. Плавсредство может быть составлено путем стыковки плавучих модулей 1 в продольном, поперечном и вертикальном направлениях, соединенных в шахматном порядке (фиг. 2). В качестве узла разборного соединения плавучих модулей 1 может использоваться соединение как с помощью поворотного замкового устройства 4 через отверстия в боковых поверхностях угловых 2 и промежуточных 3 фитингов (по фиг. 4), так и соединение через отверстия в нижних и верхних поверхностях угловых 2 и промежуточных 3 фитингов с помощью скоб-стяжек 5 и скоб-зацепов 6 (фиг. 5), как более прочных. При этом для обеспечения срезающего усилия в узлах стыковки может быть использовано поворотное замковое устройство 4, заведенное в отверстие боковых поверхностей угловых 2 и промежуточных 3 фитингов или использован более прочный фиксатор из специальной чеки 7 (фиг. 5), заведенной в углубление на поверхности бортов 8 плавучих модулей 1.
Узел шарнирного соединения плавсредств 9 (Фиг. 6) состоит из двух однощечных 10 и двух двухщечных 11 полушарниров. В состав однощечных полушарниров 10 включены сферические подшипники скольжения 12. Между собой полушарниры соединены пальцами 13. Восприятие поперечных нагрузок осуществляется серьгой 14, имеющей в своем составе два сферических подшипника 15 и соединенной через пальцы 16 с горизонтальными щеками 17, прикрепленными к плавсредствам.
Сборка предлагаемого сборно-разборного плавсредства на месте его эксплуатации осуществляется следующим образом. Предварительно плавучие модули 1 перевозят на место эксплуатации сборно-разборного плавсредства на универсальных транспортных средствах с применением стандартных способов крепления универсальных контейнеров на них, обеспечивающих безопасную перевозку. Подъем плавучих модулей 1 при погрузке на транспортные средства и опускание их при разгрузке осуществляют с использованием унифицированных угловых фитингов 2 путем захвата плавучих модулей 1 стандартными грузоподъемными устройствами. На месте сборки - на акватории при составлении плавсредства путем стыковки плавучих модулей 1 в поперечном или продольном направлении плавучие модули 1 подводят друг к другу на плаву, совмещая между собой смежные угловые фитинги 2 с промежуточными фитингами 3, которые затем фиксируются с помощью поворотных замковых устройств 4 или с помощью скоб-стяжек 5 и скоб-зацепов 6. При необходимости заводятся специальные чеки 7 в углублении на поверхности борта 8.
Разборка плавсредства производится в обратном порядке.
Соединение двух и более плавсредст посредством узла шарнирного соединения производится следующим образом: в начальный момент плавсредства 9 подводятся торцами друг к другу, при этом на одном из них должны быть однощечные полушарниры 10, имеющие в своем составе подшипники 12, а на другом двухщечные полушарниры 11. Щеки однощечных полушарниров 10 должны встать между щеками двухщечных полушарниров 11, после чего заводятся и фиксируются пальцы 13 в отверстия щек двухщечных полушарниров 11 и сферические подшипники 12 однощечных полушарниров 10. После заведения пальцев 13 у соединения имеется некоторая подвижность ввиду наличия зазоров между щеками полушарниров 10 и 11. Данная подвижность позволяет без затруднений совместить отверстия в сферических подшипниках 15 серьги 14 с отверстиями в горизонтальных щеках 17, после совмещения в отверстия заводятся и фиксируются пальцы 16.
Сборно-разборное плавсредство, собранное из плавучих модулей в шахматном порядке, то есть с разбежкой отдельных модулей по длине, дает возможность располагать узлы стыковки плавучих модулей не в одной плоскости, а чередовать стыки между плавучими модулями с непрерывными элементами эквивалентного бруса при общем продольном изгибе и таким образом существенно улучшить общую продольную прочность сборно-разборного плавсредства, а также вовлекать в работу большее количество соединений для обеспечения поперечной прочности корпуса плавсредства.
Данное сборно-разборное плавсредство позволяет применить его к любым видам плавучих объектов: докам, понтонам, причалам, наплавным мостам, дебаркадерам, плавучим домам, контейнеровозам, самоходным судам, баржам, земснарядам, самоподъемным платформам, судам технического флота.
Данный узел шарнирного соединения плавсредств может быть применен к любым видам плавсредств как сборно-разборным, так и к плавсредствам цельной конструкции.