ГРУЗОЗАХВАТНОЕ УСТРОЙСТВО
GRIPPER

Изобретение относится к подъемно-транспортным и такелажным устройствам и может быть использовано для извлечения груза из труднодоступных мест, например для подъема груза с морских глубин.
Известен [Политехнический словарь. / Под ред. И.И.Артоболевского. - М.: Советская энциклопедия, 1976, стр.102, 103] гак (крюк), широко применяющийся при строительно-монтажных работах. Недостатком этого устройства является необходимость присутствия рабочего-стропальщика как в момент установки гака на поднимаемый груз, так и на протяжении всего времени, пока не будет обеспечено натяжение троса (что вызвано низкой надежностью фиксации гака на грузе). Вторым недостатком описываемого устройства является необходимость свободного пространства вокруг петлевого выступа поднимаемого груза. Это пространство требуется для заведения (возможно, с поворотом) гака за петлевой выступ.
Указанные недостатки не позволяют использовать гак для подъема груза с морской глубины в условиях, когда такелажные операции осуществляются дистанционно (с помощью робота-манипулятора), требуют простых (только в одной плоскости) движений такелажного устройства относительно петлевого выступа груза, надежной фиксации такелажного устройства после его контакта с петлевым выступом груза. Компоновочная схема размещения петлевого выступа на грузе часто оставляет мало свободного пространства вокруг петлевого выступа. Например, на подводном объекте (грузе), выстреливаемом из цилиндрического контейнера (т.е. имеющем ограничения по миделю), петлевой выступ (рым-болт) возможно организовать только между плотно расположенными перьями стабилизаторов хвостового оперения. В условиях нахождения петлевого выступа в узкой щели между перьями стабилизаторов установка гака на петлевой выступ проблематична.
Такие недостатки, как необходимость присутствия рабочего-стропальщика и необходимость большого свободного пространства вокруг выступа поднимаемого груза устранены в грузозахватном приспособлении «е» - быстродействующем эксцентриковом захвате [Большая советская энциклопедия. / Под ред. А.М.Прохорова. - М.: Советская энциклопедия, 1972, третье издание, том 7, стр.398]. Данное устройство работоспособно только в случае, когда выступ поднимаемого груза, само грузозахватное устройство и направление действия тянущей силы строго вертикальны. В условиях морских глубин выполнить это условие проблематично. В частности, линия действия тянущей силы может отличаться от вертикального направления на угол до 90°.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к предлагаемому изобретению является разборный концевой элемент «в» [Грузозахватные устройства: Справочник. / Козлов Ю.Т., Обермейстер A.M., Протасов Л.П. - М.: Транспорт, 1980, стр.11]. Разборный концевой элемент состоит из скобы, имеющей консоли, выполненные в виде параллельных друг другу дисков с проходящим насквозь через них отверстием, причем в отверстии расположен шток. Для исключения необходимости присутствия рабочего-стропальщика шток может быть выполнен подпружиненным (замыкающим скобу в процессе захвата груза). Недостатком указанного устройства являются его большие габариты. Ширина устройства превышает ширину скобы на величину, которая складывается из длины выдвинутой (во взведенном состоянии) части штока и из длины сжатой пружины. В условиях нахождения петлевого выступа груза в узкой щели между перьями стабилизаторов установка данного устройства (как и ранее описанного гака) на петлевой выступ проблематична.
Технической задачей настоящего изобретения является уменьшение габаритов устройства и необходимого свободного пространства вокруг петлевого выступа перемещаемого груза, упрощение процесса установки грузозахватного устройства на петлевом выступе, повышение надежности.
Сущность изобретения заключается в том, что в известном грузозахватном устройстве, состоящем из скобы с тросом, имеющей консоли, выполненные в виде параллельных друг другу дисков с проходящим насквозь через них отверстием, причем в отверстии расположен с возможностью осевого перемещения шток, а отверстие на одной из консолей с наружной стороны закрыто стаканом, при этом между стаканом и штоком расположена пружина, прижимающая шток к вышибному фиксатору, кроме того, на перемещаемом грузе установлен петлевой выступ (рым-болт), пружина расположена в продольном канале штока. Внутри пружины расположен стержень, на торце штока, контактирующем с фиксатором, выполнена фаска, а на наружной поверхности противоположного торца штока выполнен ограничительный выступ. Стакан (или его часть) выполнен съемным, при этом на внутренних торцах консолей выполнены фаски. В стакане и штоке выполнены сквозные отверстия. На внутренней поверхности скобы выполнен уступ, ограничивающий поступательное перемещение троса относительно скобы. На одной из привалочных поверхностей петлевого выступа (рым-болта) вокруг его отверстия выполнен буртик, контур которого имеет П-образную или прямоугольную форму, вытянутую в перпендикулярном направлении относительно оси симметрии рым-болта. На скобе установлена накладка-держатель.
Технический результат достигается тем, что подбор прочностных характеристик штока и параметров пружины необходимой мощности позволил выполнить в штоке продольный канал, разместив в нем сжатую пружину. Такое техническое решение позволяет уменьшить ширину устройства перемещения груза на величину сжатой пружины. Фаски, выполненные на внутренних торцах дисков, упрощают попадание скобы на петлевой выступ груза при работе робота-манипулятора. Фаска на торце штока упрощает попадание штока в отверстие петлевого выступа. Уступ на внутренней поверхности скобы ограничивает поступательное перемещение троса относительно скобы для предотвращения случайных воздействий троса на вышибной фиксатор (приводящих к преждевременному срабатыванию устройства). Буртик на одной из привалочных поверхностей петлевого выступа (рым-болта) позволяет, увеличив ширину рым-болта, повысить вероятность попадания скобы на рым-болт при существующей точности движения робота-манипулятора и обеспечить при этом предварительную фиксацию скобы на рым-болте. Предварительная фиксация обеспечивает возможность посредством колебательных движений скобы, ограниченных буртиком, вслепую совместить шток с отверстием в петлевом выступе (рым-болте). Таким образом, за два шага осуществляется надежная фиксация скобы на перемещаемом грузе. Накладка-держатель, установленная на скобе, обеспечивает удобство работы с устройством.
Данное техническое решение не известно из патентной и технической литературы.
Изобретение поясняется следующим графическим материалом:
на фиг.1 показано в исходном состоянии грузозахватное устройство, подведенное к петлевому выступу (рым-болту) перемещаемого груза;
на фиг.2 показано грузозахватное устройство, зафиксированное на петлевом выступе (рым-болте) перемещаемого груза;
на фиг.3 показан вид А фиг.1. При этом ближайшее перо стабилизатора хвостового оперения перемещаемого груза условно не показано.
Грузозахватное устройство состоит из скобы 1 с тросом 2, установленным на скобу 1 посредством петлевой проушины. Консоли скобы 1 выполнены в виде параллельных друг другу дисков 3. Через диски 3 насквозь проходит отверстие 4. В отверстии 4 расположен с возможностью осевого перемещения шток 5. Отверстие 4 на одной из консолей (диске 3) с наружной стороны закрыто стаканом 6. В штоке 5 выполнен продольный канал 7, в котором установлена пружина 8. Торец пружины 8 уперт в дно стакана 6. Между дисками 3 в исходном положении устройства установлен вышибной фиксатор 9 (см. фиг.1). Вышибной фиксатор 9 удерживается в исходном положении силой трения, возникающей вследствие своего прижатия пружиной 8 посредством штока 5 к правому (см. фиг.1) диску 3 скобы 1. Внутри пружины 8 расположен стержень 10, обеспечивающий устойчивость пружины 8 в сжатом состоянии. На торце штока 5, контактирующем с фиксатором 9, выполнена фаска 11. На противоположном торце штока 5 на его наружной поверхности выполнен ограничительный выступ 12. Стакан 6 (или его часть - дно 13) выполнен съемным. На внутренних торцах консолей 3 выполнены фаски 14. В стакане 6, 13 и штоке 5 выполнены сквозные отверстия 15. На внутренней поверхности скобы 1 выполнен уступ 16 (или 17), ограничивающий поступательное перемещение троса 2 относительно скобы 1. Данный уступ может быть выполнен либо ступенькой 16 на внутренней поверхности скобы 1, приводящей к тому, что расстояние между внутренними торцами консолей 3 меньше толщины петлевой проушины троса 2, либо может быть выполнен в виде специально установленного штифта 17. При этом штифт 17 установлен не в плоскости симметрии 22 скобы 1, а сбоку (см. фиг.3). Уступ 16 (или 17) предотвращает взаимодействие между петлевой проушиной троса 2 и вышибным фиксатором 9 в исходном положении устройства при любом расположении троса 2 относительно скобы 1 (проседании, повороте проушины троса 2 относительно скобы 1 на большие углы (90° и более) и т.д.). На скобе 1 установлена накладка-держатель 18. Перемещаемый груз 19 снабжен петлевым выступом 20 (или рым-болтом), который может быть установлен на грузе 19 в узкой щели, образованной, например, перьями 21 стабилизаторов хвостового оперения перемещаемого груза 19. Петлевой выступ 20 (рым-болт) в плане имеет прямоугольную форму, вытянутую в перпендикулярном направлении относительно своей оси симметрии (см. фиг.3). На одной из привалочных поверхностей петлевого выступа 20 (рым-болта) вокруг его отверстия 24 выполнен буртик 23, контур которого имеет П-образную или прямоугольную форму. Благодаря тому что высота буртика 23 незначительна (порядка 10% от толщины рым-болта 20), сечение петлевого выступа 20 (рым-болта) по условию его прочности является достаточным для поднятия груза необходимой массы.
Устройство работает следующим образом. Грузозахватное устройство удерживается за накладку-держатель 18 роботом-манипулятором и перемещается к грузу 19, находящемуся на морском дне. В процессе движения постоянно возникают перемещения троса 2 относительно скобы 1. Данные перемещения ограничены уступом 16 (или 17) для предотвращения случайных воздействий троса 2 на вышибной фиксатор 9 (приводящих к преждевременному срабатыванию устройства). Уступ 16 (или 17) защищает вышибной фиксатор 9 при любом положении троса 2 относительно вертикально расположенной скобы 1 (вертикальном, горизонтальном (если на фиг.1 трос 2 повернут на 90° по часовой стрелке) и т.д.). Скоба 1 в процессе своего движения относительно груза 19 ориентируется таким образом, чтобы плоскость петлевого выступа 20 (рым-болта) находилась посередине между плоскостями торцов дисков 3. Фаски 14 при этом облегчают попадание скобы 1 на петлевой выступ 20. При нахождении скобы 1 в указанной плоскости допускается, чтобы ось симметрии петлевого выступа не лежала в плоскости симметрии 22 скобы 1, а находилась бы от нее на величину погрешности установки (см. фиг.3). Допустимая погрешность установки определяется протяженностью выступа 20 вместе с буртиком 23 в перпендикулярном относительно оси симметрии петлевого выступа 20 направлении. Т.е. вместо того чтобы попадать штоком 5 точно в отверстие 24, достаточно попасть на верхний торец петлевого выступа 20 в пределах его протяженности, в несколько раз превышающей диаметр отверстия 24. После выверки указанной ориентации скобы 1 начинается надвигание скобы 1 на петлевой выступ 20 (рым-болт) посредством ее опускания вниз. После контакта вышибного фиксатора 9 с петлевым выступом 20 фиксатор 9 относительно скобы 1 перемещается вверх. Если уступ 16 выполнен только в виде ступенек 16, то фиксатор 9 может просто смещаться вверх, не выпадая из скобы 1 (а может и выпасть из нее). Если уступ 17 выполнен в виде специально установленного штифта 17, то благодаря тому, что штифт 17 установлен сбоку (см. фиг.3), в момент касания фиксатором 9 штифта 17 возникает боковая сила, выталкивающая фиксатор 9 из скобы 1. В процессе своего смещения фиксатор 9 освобождает отверстие 4 и, соответственно, шток 5. Подпружиненный шток 5 начинает упираться в торец петлевого выступа 20, а точнее, в буртик 23. При дальнейшем движении скобы 1 вниз шток 5 соскальзывает с буртика 23 во внутрь его контура. При этом, если оси штока 5 и отверстия 24 не совпадают, то перемещение штока 5 равняется высоте буртика 23. Таким образом, осуществляется предварительная фиксация скобы 1 на петлевом выступе 20. После предварительной фиксации появляется возможность колебательных движений скобы 1 роботом-манипулятором в плоскости петлевого выступа 20 перпендикулярно продольной оси петлевого выступа 20. В процессе колебательных движений, ограниченных буртиком 23, соскальзывание скобы 1 с петлевого выступа 20 исключено. При колебательных движениях шток 5 неизбежно проходит над отверстием 24 и попадает в него при совмещении осей штока 5 и отверстия 24. Фаска 11 при этом облегчает попадание штока 5 в отверстие 24 петлевого выступа 20. В момент попадания сжатая пружина 8 проталкивает шток 5 в отверстие 24 петлевого выступа 20 и далее по отверстию 4 во второй диск 3. Движение штока 5 с минимальным гидродинамическим сопротивлением возможно благодаря перетеканию воды через сквозные отверстия 15. Шток 5 перемещается до упора ограничительного выступа 12 в скобу 1 (см. фиг.2). Робот-манипулятор отпускает накладку-держатель 18 и эвакуируется. Груз 19 с зафиксированным вышеуказанным образом тросом 2 готов к перемещению (подъему). После подъема груза 19 на поверхность и соответственно появления хорошего доступа к скобе 1 последовательно производится демонтаж стакана 6 (или его части 13), пружины 8, штока 5, снятие скобы 1 с груза 19.
Технико-экономическая эффективность предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом, в качестве которого выбран разборный концевой элемент «в» [Грузозахватные устройства: Справочник. / Козлов Ю.Т., Обермейстер A.M., Протасов Л.П. - М.: Транспорт, 1980, стр.11], заключается в уменьшении габаритов устройства и необходимого свободного пространства вокруг петлевого выступа перемещаемого груза, упрощении процесса установки грузозахватного устройства на петлевом выступе, повышении надежности.