УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕМОНТА И ОБСЛУЖИВАНИЯ НАКЛОННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ БОЛЬШИХ РАЗМЕРОВ
DEVICE FOR REPAIR AND MAINTENANCE OF INCLINED SURFACES OF BUILDINGS AND STRUCTURES OF LARGE SIZES

Область техники
Изобретение относится к области строительства, проведения ремонта и восстановления, а также обслуживания крупногабаритных зданий и сооружений, имеющих наклонные поверхности больших размеров.
Уровень техники
Наиболее близким к предложенному изобретению является «Устройство для монтажа негабаритных элементов конструкции, подъема грузов и осуществления работ в труднодоступных местах высотных сооружений», Патент Российской Федерации RU 2231602 С2, которое принято в качестве основного аналога (прототипа). От настоящего предложенного изобретения, описанного в Патенте РФ № 2231602 С1, устройство имеет следующие отличия:
- обеспечивает доступ только в одну, заранее заданную, зону сооружения, но не обеспечивает доступ в другую зону сооружения без полного демонтажа устройства, без дополнительных расчетов и последующего монтажа устройства на новой технологической позиции;
- содержит только одну наклонную несущую направляющую канатную ветвь, состоящую только из одной канатной струны, что делает невозможным четкую пространственную фиксацию грузовой корзины над обслуживаемым участком сооружения из-за ее раскачивания;
- имеет только одну точку подвеса грузовой тележки на наклонной несущей направляющей канатной ветви, что также делает невозможным четкую пространственную фиксацию грузовой корзины над обслуживаемым участком сооружения из-за ее раскачивания;
- устройство не является частью сооружения и полностью демонтируется по окончании ремонтных и сервисных работ.
Известно «Устройство для транспортировки грузов», Патент Российской Федерации RU 2116415 С1. Грузовая корзина этого устройства может передвигаться как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении, однако, в отличие от настоящего предложенного изобретения, имеет следующие отличия:
- не имеет наклонных несущих направляющих канатных ветвей, передвигаемых в горизонтальном направлении;
- грузовая корзина висит только на тяговых грузовых канатах и обеспечивает обслуживание исключительно вертикальных плоских поверхностей;
- не является частью сооружения и подлежит демонтажу после окончания работ. Известен «Мобильный подъемник для проведения работ по обслуживанию устройств демонстрации изображений больших форматов», заявка на изобретение №2012 149 484. Устройство по этой заявке имеет следующие отличия от настоящего предложенного изобретения:
- не имеет наклонных несущих направляющих канатных ветвей, передвигаемых в горизонтальном направлении вдоль обслуживаемой поверхности;
- направляющие для передвижения грузовой корзины жесткие, устанавливаются на постоянной основе и не убираются с фронта обслуживаемой поверхности после окончания работ;
- грузовая корзина для обслуживания другого участка поверхности каждый раз монтируется в другой паре направляющих.
Известны наклонные канатные подъемники с канатной тягой по Патентам Российской Федерации RU 2009 919 С1 от 30.03.1994 г. и RU 2000 271 С1 от 07.09.1993 г., предназначенные для трелевки древесины. Эти подъемники содержат несущий канат, тяговый канат, обводные блоки, позволяющие обеспечить доставку бревен с места вырубки на склад древесины. Эти подъемники являются аналогами устройства по Патенту РФ RU 2231602 С2 и имеют те же отличия от устройства по предложенному изобретению.
Известны наклонные канатные подъемники и наклонные подъемные установки на канатной тяге по Патентам РФ RU 2501730 С2, RU 2234452 C1, RU 2168630 С1, RU 2022905 C1, RU 2009 099 C1, RU 2537930 С1. Однако все они имеют одни и те же главные и общие для всех отличия от настоящего предложенного изобретения:
- грузовая тележка перемещается не по наклонным несущим направляющим канатным ветвям, а по жестким наклонным рельсовым направляющим, либо по наклонным жестким поверхностям на катках;
- грузовая тележка движется только в заданном наклонном коридоре и не имеет возможности перемещения в направлении, перпендикулярном наклонному коридору в горизонтальном направлении;
- грузовая тележка жестко контактирует с наклонной поверхностью и опирается на нее.
Известны подъемники по Патентам РФ RU 2442621 C1, RU 2355623 С2 и RU 2351528 С2. Однако эти устройства отличаются от предложенного изобретения тем, что их грузовые корзины перемещаются строго в вертикальном направлении по жестким направляющим, стационарно вмонтированным в наружную стену здания или сооружения, либо являющимся частью этого сооружения. Упомянутые подъемники предназначены исключительно для перемещения в вертикальном направлении.
В качестве аналогов рассматривались также мобильные подвесные канатные дороги.
Известны мобильные подвесные канатные дороги по Патентам РФ RU 2287444 C1, RU 2283787 C1, RU 2400384 C1, RU 2247671 C1, RU 2269443 C1, RU 2324613 С1. Эти устройства имеют приводные и натяжные станции, которые монтируются на транспортных средствах (автомобильных шасси), приводятся в действие двигательными установками этих транспортных средств и предназначены для быстрой организации поточной доставки груза с одной площадки на другую, расположенную на другой высотной отметке, в условиях, где трудно и экономически нецелесообразно организовывать автомобильные переходы. Приводная и натяжная станции, а также промежуточные опоры устанавливаются неподвижно с помощью штатных опорных конструкций транспортного средства и не могут перемещаться в горизонтальном направлении ни вдоль канатов, ни перпендикулярно к ним. Такие подвесные канатные дороги имеют только один, тягово-несущий канат, общая длина которого во время работы может изменяться в зависимости от нагрузки и компенсироваться натяжной станцией. Расстояние от грузовой корзины до наклонной поверхности не может находиться в заданных жестких пределах и не гарантирует отсутствие физического контакта грузовой тележки с наклонной поверхностью, чего в условиях эксплуатации указанных подвесных дорог и не требуется. Описываемая мобильная подвесная канатная дорога не обеспечивает четкой пространственной фиксации грузовой корзины над нужным участком наклонной поверхности на заданном расстоянии. Технические решения, реализованные в этих подвесных канатных дорогах, не могут быть применены для создания устройства для обслуживания, ремонта и монтажа РПУ антенного полотна.
Известна «Канатная дорога» по авторскому свидетельству СССР №636120. Эта канатная дорога имеет приводную и натяжную станции, расположенные у подножья горы и на вершине горы. Приводная и натяжная станции имеют возможность перемещаться по рельсам в горизонтальном направлении вдоль участка обслуживаемого горного склона, и, таким образом, обеспечивается обслуживание всего участка горного склона. Канатная дорога не имеет двух раздельных (тягового и несущего) канатов, а имеет только один тягово-несущий канат с изменяемым провисанием, которое регулируется с помощью перемещения по рельсам приводной или натяжной станции, их взаимного сближения либо удаления. На тягово-несущем канате закреплена грузовая тележка с колесной парой на случай контакта с неровностями горного склона и перемещения тележки по поверхности горного склона. Описываемая канатная дорога не обеспечивает четкой пространственной фиксации грузовой тележки над нужным участком горного склона на заданном расстоянии. Более того, конструкцией предусмотрен периодический длительный физический контакт грузовой тележки с обслуживаемым горным склоном. Технические решения, реализованные в этой канатной дороге, не могут быть применены для создания устройства для обслуживания, ремонта и монтажа РПУ наклонного антенного полотна.
В качестве прототипа изобретения принято «Устройство для монтажа негабаритных элементов конструкции, подъема грузов и осуществления работ в труднодоступных местах высотных сооружений», Патент Российской Федерации RU 2231602 С2.
Проведенное патентное исследование позволяет утверждать, что предложенное «Устройство для ремонта и обслуживания наклонных поверхностей зданий и сооружений больших размеров» обладает очевидной новизной по сравнению с исследованными аналогами и содержит все признаки изобретения.
Раскрытие изобретения
Устройство предназначено для работы в труднодоступных местах на большой высоте и содержит:
- верхнюю горизонтальную направляющую раму;
- нижнюю горизонтальную направляющую раму;
- верхнюю передвижную каретку с тремя выдвижными консолями изменяемого вылета;
- нижнюю передвижную каретку с двумя выдвижными консолями изменяемого вылета;
- наклонные несущие направляющие канатные ветви;
- тяговый канат;
- тяговую лебедку;
- грузовую корзину для подъема рабочих с грузом;
- приводы выдвижения консолей на верхней и нижней каретках;
- приводы перемещения верхней и нижней кареток;
- устройства натяжения наклонных несущих направляющих канатных ветвей;
- устройства контроля натяжения наклонных несущих направляющих канатных ветвей;
- элементы крепления конструкций;
- средства обеспечения безопасности производства работ.
Суть предложенного изобретения состоит в том, что:
- устройство имеет не менее двух параллельных наклонных несущих направляющих канатных ветвей, которые располагаются друг от друга на расстоянии, равном ширине грузовой корзины, и жестко закреплены в выдвижных консолях верхней каретки и в выдвижных консолях нижней каретки через устройства натяжения и устройства контроля натяжения наклонных несущих направляющих канатных ветвей;
- каждая из наклонных несущих направляющих канатных ветвей состоит из одной несущей канатной струны либо нескольких параллельных несущих канатных струн, образованных путем пропуска одного каната через систему уравнительных блоков с целью равного распределения нагрузки на каждую несущую канатную струну и, как следствие, возможности уменьшения диаметра каната;
- грузовая корзина опирается на каждую наклонную несущую направляющую канатную ветвь не менее чем в двух находящихся друг от друга на определенном расстоянии точках;
- общее количество точек опоры грузовой корзины на наклонные несущие направляющие канатные ветви составляет не менее четырех (при наличии двух несущих наклонных направляющих канатных ветвей), что обеспечивает четкую фиксацию пространственного положения грузовой корзины над обслуживаемым участком наклонной поверхности без физического контакта с ней;
- наличие не менее четырех точек опоры, не расположенных на одной прямой, исключает раскачивание грузовой корзины при воздействии ветра и других случайных воздействиях и, как следствие, исключает случайный физический контакт грузовой корзины с обслуживаемой поверхностью при воздействии ветра;
- перемещение грузовой корзины вдоль параллельных наклонных несущих направляющих канатных ветвей обеспечивается с помощью тягового каната, пропущенного через обводной блок консоли тяговой лебедки верхней передвижной каретки на лебедку, расположенную на этой каретке;
- консоли верхней и нижней передвижных кареток выполнены с изменяемым вылетом, что обеспечивает возможность приближать корзину к обслуживаемой наклонной поверхности либо удалять корзину от обслуживаемой наклонной поверхности;
- верхняя каретка и нижняя каретка синхронно передвигаются горизонтально по направляющим рамам, что вместе с тяговой лебедкой, перемещающей грузовую корзину в наклонном направлении, обеспечивает возможность доставки грузовой корзины к любому участку наклонной поверхности;
- все узлы и детали устройства монтируются на здании или сооружении стационарно и входят в состав здания или сооружения;
- по окончании работ по ремонту и обслуживанию наклонной плоской поверхности грузовая корзина снимается с наклонных несущих направляющих канатных ветвей, каретки и консоли выводятся в крайнее исходное положение и, таким образом, все устройство убирается в специально предусмотренные в здании или сооружении пространства.
Появление изобретения связано с бурным развитием строительной отрасли, созданием зданий и сооружений больших размеров и сложных конфигураций. Появились здания и сооружения большой высоты, со сложными наружными контурами, включающими в себя наклонные, косые и криволинейные поверхности. Для ремонта таких поверхностей, их обслуживания требуются оригинальные технические устройства.
В современных зданиях с новыми архитектурными концепциями фасадов используются наклонные, косые и криволинейные застекленные поверхности, однако наибольшие размеры наклонных и косых поверхностей обычно не превышают 20 метров. Из-за небольших размеров и малых нагрузок для обслуживания таких поверхностей предусматривают, как правило, стационарные ажурные металлоконструкции в виде мостов, стоек, лестниц, арок и др. с ограждениями и средствами страховки для рабочих при производстве работ. Все эти конструкции являются элементами архитектурного декора, дополнительно используются как рекламные конструкции и не влияют негативно на внешний вид крупногабаритного здания или сооружения.
В последние годы появились крупногабаритные сооружения, имеющие наклонные поверхности размерами более 50 м как в высоту, так и в ширину. К таким сооружениям, в частности, относятся стационарные радиолокационные станции Системы предупреждения о ракетном нападении. Неподвижное наклонное антенное полотно такой радиолокационной станции имеет размеры до 60 м как в ширину, так и в высоту. От воздействия дождя, снега, атмосферной пыли, резких порывов ветра, прямой солнечной радиации, случайных и преднамеренных физических воздействий снаружи антенное полотно защищено радиопрозрачным укрытием (РПУ). Радиопрозрачное укрытие устанавливается так, что между ним и антенным полотном имеется гарантированный воздушный зазор. Радиопрозрачное укрытие изготавливается из полимерных материалов, имеет малую несущую способность и поэтому физический контакт радиопрозрачного укрытия с элементами Устройства для ремонта и обслуживания не допускается. Одной из основных тактико-технических характеристик радиолокационной станции является возможность быстрого выполнения последовательности следующих технологических операций: отключения антенны, разворачивания Устройства для ремонта и обслуживания в рабочее положение, вывода его на антенное полотно над поврежденным участком РПУ, ремонта и обслуживания поврежденного участка РПУ, вывода Устройства для ремонта и обслуживания с антенного полотна и сворачивания его в нерабочее положение, включения антенны и выхода ее в штатный режим работы.
Создание мостовых и лестничных металлоконструкций для обслуживания РПУ такого антенного полотна практически исключается в силу следующих причин:
- Нормальная работа радиолокационной станции в немалой степени зависит от наличия пассивных помех, образующихся на входе и выходе радиолокационной станции в результате рассеивания электромагнитных волн объектами, находящимися как в зоне излучения и приема радиоволн так и в непосредственной близости от фронта антенного полотна, в зоне пространственного угла в 120° вокруг перпендикуляра к антенному полотну по всей его площади. Поэтому в этих зонах не должно находиться никаких металлических и других радио-непрозрачных конструкций и предметов, т.к. эти препятствия и помехи приводят к появлению рассеивающих, отражающих, резонансных и иных факторов, которые искажают обрабатываемую информацию и приводят к получению недостоверных данных о наблюдаемом или сопровождаемом воздушном или космическом объекте.
- Создание для обслуживания РПУ антенного полотна передвижных мостовых пролетных конструкций типа трансбордера с пролетом около 60 м без промежуточных опор - сложная техническая задача, связанная с обеспечением прочности и пространственной жесткости как самой мостовой конструкции, так и несущей конструкции антенны. Такая конструкция будет крупногабаритной и тяжелой, для ее перемещения над антенным полотном потребуются мощные приводные устройства. Вывести такую конструкцию с фронта антенного полотна без ее демонтажа - еще более сложная техническая задача. Кроме того, создание подобных конструкций требует больших финансовых затрат, использования уникального оборудования и технологий для их изготовления, доставки и монтажа, а также для их ремонта и технического обслуживания.
Для решения задачи ремонта, обслуживания и монтажа РПУ антенного полотна без физического контакта РПУ с элементами Устройства в зоне излучения антенны при штатной работе станции авторы предлагают технические решения и Устройство, состав и принцип действия которого приведены в описании изобретения и в кратком описании чертежей.
Техническим результатом предложенного изобретения является выполнение задачи по созданию устройства для обслуживания РПУ крупногабаритных наклонных антенных полотен стационарных радиолокационных станций Системы предупреждения о ракетном нападении со следующими возможностями:
- обеспечением доступа на любой участок антенного полотна и фиксацией грузовой корзины над этим участком;
- исключением физического контакта элементов устройства с РПУ антенного полотна;
- обеспечением заданного расстояния (зазора) между грузовой корзиной и выбранным участком РПУ антенного полотна;
- выводом устройства с фронта антенного полотна без его демонтажа.
Краткое описание чертежей
Состав устройства, взаимосвязь элементов устройства и принцип его работы показаны на фиг. 1, 2 и 3, где:
1 - корпус антенны;
2 - антенное полотно.
Само устройство по предложенному изобретению состоит из следующих основных элементов:
3 - верхняя горизонтальная направляющая рама;
4 - нижняя горизонтальная направляющая рама;
5 - верхняя каретка с тремя выдвижными консолями переменного вылета;
6 - нижняя каретка с двумя выдвижными консолями переменного вылета;
7 - выдвижные консоли верхней каретки;
8 - выдвижные консоли нижней каретки;
9 - выдвижная консоль тяговой лебедки с обводным блоком;
10 - наклонные несущие направляющие канатные ветви;
11 - тяговый канат;
12 - тяговая лебедка;
13 - грузовая корзина для подъема рабочих с грузом;
14 - приводы выдвижения консолей на верхней и нижней каретках;
15 - приводы перемещения верхней и нижней кареток;
16 - устройства натяжения несущих канатных ветвей;
17 - устройства контроля натяжения несущих канатных ветвей;
Верхняя горизонтальная направляющая рама 3 и нижняя горизонтальная направляющая рама 4 жестко крепятся в корпусе антенны 1 и становятся частью ее несущей металлоконструкции.
Устройство работает следующим образом.
Положение «Н» - нерабочее.
Устройство находится в нерабочем положении «Н». Устройство находится вне фронта антенного полотна 2 в зоне хранения на корпусе антенны 1. Верхняя каретка 5 и нижняя каретка 6 находятся в правом крайнем положении, консоли 7, 8 и 9 втянуты внутрь кареток, наклонные несущие направляющие канатные ветви 10 и тяговый канат 11 уложены на подготовленные поверхности хранения и испытывают растягивающую нагрузку только от собственного веса.
Для приведения устройства в рабочее состояние производятся следующие операции.
С помощью приводов выдвижения консолей 14:
- выдвигаются консоли 7 верхней каретки;
- выдвигаются консоли 8 нижней каретки;
- выдвигается консоль 9 тяговой лебедки.
При помощи устройств натяжения наклонных несущих направляющих канатных ветвей 16 и устройства контроля натяжения 17 производится натяжение наклонных несущих направляющих канатных ветвей 10 с допустимым расчетным усилием и естественным провисанием, обеспечивающим заданную величину отклонения наклонной несущей направляющей канатной ветви от прямой линии на величину α (см. фиг. 2).
Грузовая корзина 13 штатными грузоподъемными средствами (автокраном) устанавливается на наклонные несущие направляющие канатные ветви 10 в нижнем положении и страхуется от соскока с наклонных несущих направляющих канатных ветвей. После этого корзину цепляют за крюк тягового каната 11 и производят натяжение тягового каната 11 с помощью тяговой лебедки 12 до появления зазора между тяговым канатом и поверхностью его хранения.
Устройство готово к работе и путем синхронного перемещения верхней каретки 5 по верхней горизонтальной направляющей раме 3 и нижней каретки 6 по нижней горизонтальной направляющей раме 4 с помощью приводов перемещения кареток 15 выводится в рабочее положение «Р» влево над антенным полотном 2 до предполагаемого участка производства работ.
Положение «Р» - рабочее.
Устройство находится в рабочем положении. В нижнем положении грузовой корзины 13 происходит загрузка в нее необходимых материалов, инструмента, а также посадка рабочих. После того как рабочие расположились в грузовой корзине 13 на своих штатных местах и закрепились страховочными средствами, подается команда на подъем грузовой корзины 13. Включается тяговая лебедка 12, которая, наматывая тяговый канат 11 через обводной блок выдвижной консоли 9 тяговой лебедки 12 на барабан, производит подъем грузовой корзины 13 по параллельным наклонным несущим направляющим канатным ветвям 10 до заданного участка антенного полотна 2. Грузовая корзина фиксируется над заданным участком антенного полотна 2, после чего рабочие производят необходимый ремонт и обслуживание участка антенного полотна. По окончании работ по ремонту и обслуживанию заданного участка антенного полотна грузовая корзина 13 с помощью тяговой лебедки 12 и тягового каната 11 опускается в крайнее нижнее положение. Из грузовой корзины выгружаются рабочие. После этого устройство может быть перемещено вправо или влево для выполнения работ на другом участке антенного полотна. Для этого в грузовую корзину вновь помещаются рабочие, загружаются необходимые материалы и инструменты и снаряженная грузовая корзина поднимается к другому участку антенного полотна.
По окончании работ, при нахождении грузовой корзины в крайнем нижнем положении и отсутствии в ней рабочих, устройство перемещается в положение «Н». В этом положении ослабляется тяговый канат 11, отцепляется крюк тягового каната от грузовой корзины 13, а сама грузовая корзина освобождается от страховки, снимается с наклонных несущих направляющих канатных ветвей и увозится на хранение. Затем втягивается консоль 9 тяговой лебедки 12, а тяговый канат 11 остается лежать на предназначенной для него поверхности хранения. После этого втягиваются консоли 8 нижней каретки 6, затем втягиваются консоли 7 верхней каретки 5. Наклонные несущие направляющие канатные ветви 10 оказываются лежащими на предназначенных для них поверхностях хранения. В этом случае растягивающая нагрузка на наклонные несущие направляющие канатные ветви равна только их собственному весу.
Устройство выведено с фронта антенного полотна и находится в нерабочем положении «Н».
На фиг. 1 показаны контуры стационарной антенны с наклонным антенным полотном и расположенным на антенне устройством в рабочем «Р» и нерабочем «Н» положениях.
На фиг. 2 показан поперечный разрез антенны с устройством в рабочем положении «Р».
На фиг. 3 показан поперечный разрез антенны с устройством в нерабочем положении «Н».
Осуществление изобретения
Изобретение будет использовано на объектах Системы предупреждения о ракетном нападении Министерства Обороны Российской Федерации.
Устройство, предложенное настоящим изобретением, может быть изготовлено на предприятиях, специализирующихся на изготовлении подъемно-транспортных машин и механизмов.
Технические решения, содержащиеся в изобретении, могут быть использованы для создания устройств, предназначенных для обслуживания, диагностики, реставрации и ремонта больших наклонных поверхностей зданий, сооружений, антенных полотен, плотин гидроэлектростанций, склонов, откосов и др.