МОДУЛЬНОЕ ПЛАВСРЕДСТВО НА БАЗЕ БЛОК-МОДУЛЕЙ ПЛАВУЧЕСТИ С ДЕМПФЕРНЫМ МЕХАНИЗМОМ СОПРЯЖЕНИЯ ОТДЕЛЬНЫХ БЛОКОВ
MODULAR FLOATING VEHICLE BASED ON BUOYACY BLOCK MODULES WITH A DAMPER MECHANISM FOR INTERFACE OF INDIVIDUAL BLOCKS

Изобретение относится к области судостроения, в частности к модульным, сборно-разборным плавсредствам: баржам, лихтерам, понтонам, плавучим площадкам, плавающим островам и т.д. выполненным из отдельных блоков (модулей) плавучести.
Из уровня техники известны сборно-разборные плавсредства, в которых в качестве блоков плавучести применяются неразборные герметичные, а также сборно-разборные с пневматическими вкладышами плавучестями, стальные или пластиковые контейнеры, в том числе стальные модули, исполненные в стандартах транспортных габаритов 20-ти и 40-ка футовых ISO контейнеров, которые на месте сборки соединяются между собой по периметру при помощи дополнительных механических устройств сопряжения - сцепки различного исполнения в единое плавсредство.
К аналогам можно отнести следующие изобретения: RU 2 672 407 C1 - Сборная плавучая платформа; RU 2 508 225 C1 - Плавучая Платформа; СА 2613331 - Модульная Баржа (Modular Barge); EPA 0 128978 A1 - Понтон и плавающие средство на его базе (Pontoon and floating body thereof); EP 2 013 076 B1 - Система соединения морских корпусов (A system for connecting marine body); US D740,738 S - Орнаментальный дизайн для строительства палубы баржи, как показано и описано (The ornamental design for a construction barge deck, as shown and described); US D761,189 S - Орнаментальный дизайн для строительства палубы баржи, как показано и описано (The ornamental design for a construction barge deck, as shown and described); US 3,983,830 - Способ и устройство для соединения модульной баржи (Method and apparatus for assembly of modular barge); US 7,063,036 B2 - Система для соединения плавающих морских корпусов (System for connecting buoyant marine body); US 7,770,531 B2 - Амортизаторы для модульных барж и способ их изготовления (Bumper assemblies for modular barges and method therefor); US 8,079,320 B1 - Система каркасного периметра для строительства барж (Perimeter frame system for use with construction barges); US 8,327,789 B2 - Движитель для барж (Barge pusher); US 8,671,867 B1 - Устройство баржи (Construction barge); US 9,682,747 B2 - Способы сборки модульного плавучего производственного складского и разгрузочного судна (Methods for assembling a modular floating production storage and offloading vessel); US 2007/0074647 A1 - Механическая шарнирная системы соединения для модульных плотинных систем (Mechanical flexor connector for modular causeway system).
Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа, является патент производителя модульных барж компании “Poseidon Barge Corporation” US 8,079,320 B1 - Система каркасного периметра для строительства барж (Perimeter frame system for use with construction barges).
В данном патенте представлен конструктив классического исполнения, принятый основными производителями контейнерных модульных плавсредств.
Общие недостатки представленных в аналогах и прототипах решений следующие:
- при работе модульного плавсредства в качестве баржи-площадки для перевозки генеральных и насыпных грузов, а также при прохождении ледовых участков водных путей отдельные блок-модули подвергаются неравномерной нагрузке, что приводит к смещению блоков относительно соседних и вызывает повышенные точечные динамические и ударные нагрузки на элементы крепления и корпус плавсредства;
- жесткая сцепка отдельных блок-модулей при точечных и ударных нагрузках на корпус и палубу плавсредства приводит к деформации узлов крепления и силового набора модулей, что снижает срок службы изделия, значительно усложнят разборку плавсредства, а также ограничивает район плавания и номенклатуру перевозимых грузов.
Модули плавучести выполняются как единая сварная конструкция из стального несущего каркаса, силового набора палубы и днища, стальной листовой обшивки и узлами (замками) сцепки по всем восьми граням блок-модулей для сборки из отдельных блоков единого плавающего средства.
Технический результат заключается в снижении трудоемкости процесса сборки/разборки отдельных блок-модулей, а также компенсации точечных, линейных и ударных динамических нагрузок на узлы крепления и корпус плавсредства за счет применения демпфирующих прокладок-шайб (полимерных амортизаторов) винтовых узлов сцепки модулей и амортизирующих полимерных полос сопряженных поверхностей отдельных модулей, а также применения болтовой резьбовой стяжки узла крепления с применением ключа-штанги с червячным механизмом для надежной фиксации нижних (находящихся при сборке под водой) узлов сцепки.
Заявленный технический эффект выражается в следующем:
- снижение трудоемкости сборки-разборки модульного плавсредства, за счет применения ключ-штанг с червячным механизмом для нижнего, подводного узла сцепки;
- увеличение надежности плавсредства при перевозке насыпных и навалочных грузов, а также в ледовых условиях за счет применения усиленного демпфирующего узла сцепки и применения демпфирующих амортизационных полос по всем поверхностям сопряжения каркасов отдельных блок-модулей;
- повышение эксплуатационных характеристик за счет возможности применения плавсредства в ледовых районах плавания, а также перевозке насыпных и навалочных грузов широкого сортимента.
При этом, выполнить узел крепления в усиленном исполнении позволяет применение демпфирующих полимерных прокладок (шайб), установленных на стяжных гайках на конусные упоры, червячного ключа-штанги для стяжки нижних винтовых замков, а также демпфирующих прокладок-полос, устанавливаемых на сопрягаемых поверхностях каркасов отдельных блок-модулей плавучести.
Далее решение поясняется ссылками на фигуры, на которых приведено:
Фиг. 1 - плавсредство на базе блок-модулей плавучести;
Фиг. 2 - нижний демпфирующий узел сцепки блок-модулей;
Фиг. 3 - верхний демпфирующий узел сцепки блок-модулей;
Фиг. 4 - отдельный блок-модуль плавучести;
Фиг. 5 - демпферный механизм сопряжения отдельных блок-модулей;
На фиг. 1 показано: плавсредство на базе блок-модулей плавучести (2);
На фиг. 5 показано:
стальная горизонтальная балка (5) силового каркаса корпуса блок-модуля (1);
стальная вертикальная балка (6) силового каркаса корпуса блок-модуля (1);
корпус (7) нижнего узла сцепки (3), интегрированный в балку (5) и балку (6) силового каркаса блок-модуля (1);
упорные полки (8) для позиционирования упора (9);
нижний винтовой замок в сборе (10);
гайка (11) винтового замка (10) с упорным конусом (12) и полимерными демпфирующими шайбами (13);
шестерня (14) винтового вала (15) винтового замка (10);
упорная площадка (16) винтового замка (10) для ключа-штанги (17);
ключ-штанга (17) с червячным валом (18) и штангой с рычагом (19) для стягивания гаек (11) винтового замка (10) в положение - сцепка закрыта.
На фиг. 6 показано:
• стальная горизонтальная балка (5) силового каркаса корпуса блок-модуля (1);
• стальная вертикальная балка (6) силового каркаса корпуса блок-модуля (1);
• корпус (20) верхнего узла сцепки (3), интегрированный в балку (5) и балку (6) силового каркаса блок-модуля (1);
• упорные полки (21) для позиционирования верхнего винтового замка (22);
• верхний винтовой замок в сборе (22);
• гайка (11) винтового замка (22) с упорным конусом (12);
• шестигранник (23) винтового вала (14) винтового замка (22);
• упорная полка (21) винтового замка (22) для гаечного ключа для стягивания гаек (11) винтового замка (22) в положение - сцепка закрыта.
Блок-модули плавучести, оснащенные нижним и верхним корпусами устройств-сцепок, спускаются на воду и совмещаются своими торцевыми или боковыми гранями в соответствии со схемой сопряжения плавсредства.
В канал вертикальной балки (6) на тросе устанавливается механизм нижнего винтового замка (10) в сборе с винтовым валом и зажимными гайками.
Для приведения замка сцепки (10) в положение закрыто, в канал вертикальной балки (6) устанавливается шток-ключ (17) с червячным валом (18) и штангой с рычагом (19) посредством вращения рычага и червячного вала (18) шестерня (14) винтового вала (15) гайки (11) стягивают корпуса узлов сцепки (7) через демпфирующие полимерные шайбы (13), при этом упорные конусы (12) гаек (11) входят в ответные отверстия корпуса сцепного устройства (7), обеспечивая упругое соединение сцепных устройств сопряженных модулей. По завершении операции стяжки шток-ключ (17) извлекается из канала вертикальной балки (6).
После сцепки нижнего замка, в канал вертикальной балки устанавливается верхний механизм винтового замка (22) в сборе с винтовым валом и зажимными гайками.
Для приведения замка сцепки (22) в положение закрыто с помощью гаечного ключа (24), шестигранник (23) винтового вала (15) гайки (11) стягивают корпуса узлов сцепки (7) через демпфирующие полимерные шайбы (13), при этом упорные конусы (12) гаек (11) входят в ответные отверстия корпуса сцепного устройства (7), обеспечивая упругое соединение сцепных устройств сопряженных модулей.
Данное техническое решение позволяет: 1) снизить трудоемкость сборки-разборки модульного плавсредства за счет применения ключ-штанг с червячным механизмом для нижнего, подводного узла сцепки; увеличить надежность плавсредства при перевозке насыпных и навалочных грузов, а также в ледовых условиях за счет применения усиленного демпфирующего узла сцепки и применения демпфирующих амортизационных полос по всем поверхностям сопряжения каркасов отдельных блок-модулей; повысить эксплуатационные характеристики за счет возможности применения плавсредства в ледовых районах плавания, а также перевозке насыпных и навалочных грузов широкого сортимента.