ИЗВЛЕКАЕМЫЙ ЗАБИВНОЙ ЯКОРЬ

Полезная модель относится к донным якорям и может быть использована для удержания плавучих объектов.
Известен якорь, погружаемый методом вдавливания, например, с помощью всасывающей трубы, включающий нижнюю пластину, верхнюю пластину, шарнирно прикрепленную к верху нижней пластины, двойное веретено, жестко прикрепленное к нижней пластине, и детали крепления якорной гибкой тяги [1].
Недостатком данного якоря является то, что для его погружения необходимо использовать всасывающую трубу, имеющую толстую стенку для восприятия давления, и диаметр, соответствующий ширине якоря, а значит имеющую большую массу, и вакуумное оборудование высокого давления. Кроме того, необходимо точное позиционирование веретена этого якоря в сторону дальнейшего приложения нагрузки.
Известен якорь, погружаемый с помощью оборудования ударного действия, включающий вертикальную гофрированную пластину и горизонтальное пластинчатое веретено, шарнирно соединенное с вертикальной гофрированной пластиной [2].
К недостаткам данного якоря относится необходимость использования подводного погружателя и необходимость точного позиционирования веретена этого якоря в сторону дальнейшего приложения нагрузки.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является якорь, погружаемый методом вертикального сброса [3], включающий веретено, три нижних двойных ребра с нижними внутренними пластинами, хомут для якорного троса, три верхних двойных ребра с верхними внутренними пластинами, деталь крепления вытяжного троса.
Недостатком данного якоря является невозможность его погружения в грунт на требуемую глубину при малой глубине воды и при наличии прочных грунтов дна.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является обеспечение возможности погружения якоря при любых глубинах воды и грунтах дна, кроме скальных, с выполнением работ по его погружению над водой, а также возможностью приложения горизонтальной нагрузки к якорю в любом направлении.
Данная задача решается за счет того, что у якоря, включающего веретено, три нижних двойных ребра с нижними внутренними пластинами, хомут для якорного троса, три верхних двойных ребра с верхними внутренними пластинами, длина веретена больше чем расстояние от низа нижних двойных ребер до верха верхних двойных ребер, якорь снабжен такелажной скобой, составным стержнем и устройством дистанционного отсоединения, такелажная скоба присоединена к веретену выше верхних двойных ребер с возможностью поворота поперек оси веретена, такелажная скоба в верхнем положении не касается веретена, составной стержень включает несколько секций, соединенных торцами разборным соединением, внутри составного стержня имеется сквозная полость, длина составного стержня больше глубины воды в месте установки якоря, устройство дистанционного отсоединения включает механизм отсоединения и гибкие тяги, приводящие его в действие, длина гибких тяг больше длины составного стержня, устройство дистанционного отсоединения присоединено к верхнему торцу веретена с помощью механизма отсоединения, составной стержень присоединен к устройству дистанционного отсоединения так, что он и веретено соосны, гибкие тяги протянуты через всю полость составного стержня.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен якорь, вид спереди; на фиг. 2 изображен якорь с разнесенными частями; на фиг. 3 изображено устройство дистанционного отсоединения, вид в разрезе в изометрии; на фиг. 4 представлена круглая труба, вид в изометрии; на фиг. 5 представлена перемычка, вид в изометрии; на фиг. 6 изображен якорь в рабочем положении с отсоединенным составным стержнем.
Извлекаемый забивной якорь включает веретено 1, три или более нижних двойных ребра 2 с нижними внутренними пластинами 3, хомут 4 для якорного троса, три или более верхних двойных ребра 5 с верхними внутренними пластинами 6, такелажную скобу 7 для вытяжного троса, составной стержень, закрепленный к веретену с помощью устройства дистанционного отсоединения 8.
Веретено 1 представляет собой круглую трубу и имеет острие 9 на нижнем его конце. Вверху веретено 1 имеет пару соосных отверстий 10, их ось перпендикулярна оси веретена 1.
Нижнее двойное ребро 2 включает прямоугольную полосу 11 и пару нижних трапецеидальных пластин 12, у которых одна из боковых сторон вертикальная, длина этой боковой стороны равна длине полосы 11. Каждая нижняя трапецеидальная пластина 12 имеет отверстие 13 вблизи малого основания и отверстие 14 вблизи угла большого основания и наклонной боковой стороны. Каждая нижняя трапецеидальная пластина 12 вертикальной боковой стороной жестко присоединена к краю полосы 11 перпендикулярно ее плоскости и в одном направлении от нее. Соответствующие отверстия 13 и 14 нижнего двойного ребра 2 соосны. Расстояние между парой нижних трапецеидальных пластин 12 в свету больше толщины нижней внутренней пластины 3.
Нижние двойные ребра 2 жестко присоединены прямоугольной полосой 11 к веретену 1 вдоль него на равном угловом расстоянии между ними. Малые основания нижних трапецеидальных пластин 12 находятся вблизи острия 9 на одинаковом расстоянии от него.
Каждая нижняя внутренняя пластина 3 расположена между парой нижних трапецеидальных пластин 12. Нижняя внутренняя пластина 3 имеет форму треугольника. Угол вблизи острия 9 и угол, дальний от веретена 1, закруглены. В углу вблизи острия 9 имеется отверстие 15, через которое нижняя внутренняя пластина 3 шарнирно соединена с парой нижних трапецеидальных пластин 12 через соосные отверстия 13. Вблизи стороны, находящейся около больших оснований нижних трапецеидальных пластин 12, имеется группа из трех отверстий 16. Каждое из них находится на равном расстоянии от отверстия 15. Это расстояние равно расстоянию между отверстиями 13 и 14. Через одно из отверстий группы 16 нижняя внутренняя пластина 3 фиксируется между парой нижних трапецеидальных пластин 12 через соосные отверстия 14. При фиксировании через дальнее от веретена 1 отверстие группы 16, нижняя внутренняя пластина 3 не выступает за стороны нижних трапецеидальных пластин 12. Все три нижние внутренние пластины 3 фиксируются через одно и то же соответствующее отверстие из группы отверстий 16.
Верхнее двойное ребро 5 включает прямоугольную полосу 17 и пару верхних трапецеидальных пластин 18, у которых одна из боковых сторон вертикальная, длина этой боковой стороны равна длине полосы 17. Длина полосы 17 верхнего двойного ребра 5 больше длины полосы 11 нижнего двойного ребра 2. Каждая верхняя трапецеидальная пластина 18 имеет отверстие 19 вблизи малого основания и отверстие 20 вблизи угла большого основания и наклонной боковой стороны. Каждая верхняя трапецеидальная пластина 18 вертикальной боковой стороной жестко присоединена к краю полосы 17 перпендикулярно ее плоскости и в одном направлении от нее. Соответствующие отверстия 19 и 20 верхнего двойного ребра 5 соосны. Расстояние между парой верхних трапецеидальных пластин 18 в свету больше толщины верхней внутренней пластины 6.
Верхние двойные ребра 5 жестко закреплены прямоугольной полосой 17 к веретену 1 вдоль него на равном угловом расстоянии между ними. Малые основания верхних трапецеидальных пластин 18 находятся на одинаковом расстоянии от больших оснований нижних двойных ребер 2, которое больше ширины хомута 4 для якорного троса.
Каждая верхняя внутренняя пластина 6 расположена между парой верхних трапецеидальных пластин 18. Верхняя внутренняя пластина 6 имеет форму трапеции, одна из ее боковых сторон вертикальна. Вблизи угла наклонной боковой стороны и большого основания имеется отверстие 21, через которое верхняя внутренняя пластина 6 шарнирно соединена с верхними трапецеидальными пластинами 18 через отверстия 19. Вблизи вертикальной боковой стороны имеется группа из трех отверстий 22. Каждое отверстие из группы 22 находится на равном расстоянии от отверстия 21. Это расстояние равно расстоянию между отверстиями 19 и 20. Через одно из отверстий группы 22 верхняя внутренняя пластина 6 фиксируется между верхними трапецеидальными пластинами 18 через соосные отверстия 20. При фиксировании через дальнее от веретена 1 отверстие группы 22, малое основание верхней внутренней пластины 6 параллельно оси веретена 1. Все три верхние внутренние пластины 6 фиксируются через одно и то же соответствующее отверстие из группы отверстий 22.
Между нижними 2 и верхними 5 двойными ребрами находится хомут 4 для якорного троса, который может свободно вращаться вокруг веретена 1.
Такелажная скоба 7 присоединена к веретену 1 выше верхних двойных ребер 5 и ниже пары соосных отверстий 10 с возможностью поворота поперек оси веретена 1. В вертикальном положении она не касается веретена 1.
Устройство дистанционного отсоединения 8 включает круглую трубу 23, два штыря с цилиндрическими пружинами 24 и гибкими тягами 25, а также перемычку (обозначение на фигуре не показано).
Нижняя часть круглой трубы 23 имеет внешний диаметр меньше внутреннего диаметра веретена 1, а верхняя часть - больше внутреннего диаметра веретена 1. В нижней части круглой трубы 23 имеется пара соосных отверстий 26, их ось перпендикулярна оси круглой трубы 23. Расстояние от оси пары соосных отверстий 26 до нижнего края верхней части круглой трубы 23 равно расстоянию от оси пары соосных отверстий 10 до верхнего края веретена 1.
Каждый штырь (обозначение на фигуре не показано) включает стержень 27, диаметр которого меньше диаметра отверстия 26, и круглую пластину 28 на торце стержня 27, диаметр которой больше диаметра отверстия 26. Круглая пластина 28 имеет бортик (обозначение на фигуре не показано) по ее окружности, направленный в противоположную сторону от стержня 27. Внутренний диаметр бортика больше внешнего диаметра цилиндрической пружины 24, его высота меньше ее длины в сжатом состоянии. Штырь вставлен стержнем 27 в отверстие 26 изнутри круглой трубы 23 и упирается в нее круглой пластиной 28.
Перемычка включает два стержня 29, расположенные соосно и пружинный упор (обозначение на фигуре не показано) между ними, жестко присоединенный к ним. Пружинный упор включает круглую пластину 30, два усеченных конуса 31, осевое отверстие 32, верхнее отверстие 33 и нижнее отверстие 34. Диаметр круглой пластины 30 больше внешнего диаметра цилиндрической пружины 24, ее ось перпендикулярна осям стержней 29. Усеченные конусы 31 прилегают основанием к круглой пластине 30 с двух сторон соосно. Диаметр основания каждого усеченного конуса 31 меньше внутреннего диаметра цилиндрической пружины 24, его высота меньше ее длины в сжатом состоянии. Осевое отверстие 32 проходит по оси круглой пластины 30 и конусов 31, его диаметр больше диаметра гибкой тяги 25. Верхнее 33 и нижнее 34 отверстия вертикальны и соосны, их ось проходит через центр круглой пластины 30. Диаметр нижнего отверстия 34 больше диаметра верхнего отверстия 33. Верхнее отверстие 33 проходит от верха круглой пластины 30 до осевого отверстия 32. Нижнее отверстие 34 проходит от низа круглой пластины 30 до осевого отверстия 32. Места сопряжения осевого 32 и верхнего 33 отверстий скруглены. Перемычка закреплена в трубе так, что стержни 29 находятся перпендикулярно оси трубы 23, осевое отверстие 32 соосно штырям и паре соосных отверстий 26.
Пружины 24 расположены горизонтально. Каждая пружина 24 одним торцом упирается в круглую пластину 28 штыря, другим торцом - в пружинный упор.
Гибкая тяга 25 имеет диаметр в два или более раза меньше диаметра верхнего отверстия 33 и меньше диаметра осевого отверстия 32 пружинного упора. Длина гибкой тяги 25 больше длины составного стержня 27.
Гибкая тяга 25 одним концом присоединена к центру круглой пластины 28. Другой конец проходит через осевое отверстие 32 и выходит через верхнее отверстие 33 пружинного упора.
Составной стержень состоит из секций 35, каждая из них включает круглую трубу. Они жестко соединены торцами посредством разборного соединения, элементы соединения не полностью перекрывают полость трубы, обеспечивая протягивание через них гибких тяг 25.
Перед установкой якоря его необходимо собрать.
Угол раскрытия нижних внутренних пластин 3 и верхних внутренних пластин 6 выбирается в зависимости от характеристик грунта. Угол раскрытия нижних внутренних пластин 3 регулируется соединением их с нижними трапецеидальными пластинами 12 через соответствующее отверстие группы из трех отверстий 16. Угол раскрытия верхних внутренних пластин 6 регулируется аналогично.
Натягиваются гибкие тяги 25 и стержни 27 штырей втягиваются внутрь, не выступая за внешний контур нижней части круглой трубы 23. Устройство дистанционного отсоединения 8 вставляется нижней частью круглой трубы 23 в веретено 1 сверху, совмещаются отверстия 10 и 26, после чего тяги 25 отпускаются и стержни 27 штырей входят в отверстия 10.
Первая секция 35 составного стержня жестко соединяется с устройством 8 соосно, последующие секции 35 составного стержня жестко соединяются друг с другом последовательно с одновременным протягиванием гибких тяг 25 через их полость. Количество секций 35 составного стержня зависит от глубины воды в месте установки якоря.
К хомуту 4 прикрепляют якорный трос, а к такелажной скобе 7 - вытяжной трос. К концу каждого троса присоединяют поплавок.
Собранный якорь подвешивают на плавучий копер вертикально при длине якоря меньше полезной высоты мачты копра или под наклоном при длине якоря больше полезной высоты мачты копра. После этого копер буксируют к месту установки якоря.
На месте установки копер опускает якорь на дно в вертикальном положении. На верхнюю часть составного стержня устанавливается погружающее устройство (молот или вибропогружатель), которое погружает якорь в грунт на длину веретена.
Снимается погружающее устройство. Далее натягиваются две гибкие тяги 25 через верх составного стержня, пружины 24 сжимаются и стержни 27 штырей выходят из отверстий 10. Устройство дистанционного отсоединения 8 извлекается из веретена 1. Составной стержень поднимается из воды.
К якорному тросу присоединяется плавучее средство для его удержания.
Для извлечения якоря плавучий копер с грузоподъемным устройством подходит к вытяжному тросу и цепляет его за рабочий орган грузоподъемного устройства.
Плавучий копер становится над якорем, грузоподъемное устройство тянет вверх вытяжной трос, якорь выходит из грунта и поднимается вверх, пока не выйдет из воды.
Данное техническое решение может найти применение при наведении наплавных железнодорожных мостов. На сегодняшний день при наведении наплавных железнодорожных мостов применяются железобетонные якоря-присосы массой до 15 т. Применение заявленного технического решения позволит уменьшить массу якоря, выполнять работы по установке и извлечению якоря над водой без привлечения водолазов, пропускать суда и плавучие средства над местом установки якоря, извлекать якорь для его повторного использования.
(56) Источники информации
1. Патент на изобретение US №9469960 «Method of and apparatus for installation of plate anchors», опубликовано 18.10.2016, МПК F02D 5/80; В63В 21/27.
2. Патент на изобретение US № WO 99/46163 «Sea bed anchoring», опубликовано 16.09.1999, МПК В63В 21/22; 21/24.
3. Патент на изобретение US №7059263 B1 «Gravity installed anchor», опубликовано 13.06.2006, МПК В63В 21/34.