НАПЛАВНОЙ МОСТ
PONTOON BRIDGE

Изобретение относится к переправочно-мостовым средствам, а именно к наплавным мостам и паромам.
Термин «наплавной мост» означает мост на плавучих опорах. ГОСТ 26775-97 (Большой нормативно-технический словарь, Москва, ACT, Астрель, 2007, с. 580). Наплавной мост является разновидностью понтонного моста. Основными проблемами, которые решаются при возведении подобных сооружений, являются увеличение несущей способности моста, устойчивость при воздействии ветра и скорости течения воды, обеспечение судоходства.
Известен наплавной мост (Понтонный парк ПП-91//Техническое описание и инструкция по эксплуатации, 05341 360080 007, ТО, книга первая, лист 30, книга вторая, лист 181, рис. 183, ОАО КБ «Вымпел», Нижний Новгород, 1991), включающий состыкованные в продольном направлении речные звенья, попарно соединенные между собой посредством стыковых узлов, расположенных на поворотных обтекателях, моторные звенья, размещенные попарно носовыми частями друг к другу между речными звеньями, и береговые звенья.
Недостатком известного наплавного моста является то, что попарно расположенные в нем моторные звенья, в отличие от речных звеньев, не соединены между собой. Следовательно, снижается прочность моста при прохождении транспорта.
Известен наплавной мост-лента (патент №2534133, заявка №2013107140, дата приоритета 20.02.2013, дата публикации 27.11.2014, бюл. №33, класс МПК E01D 15/14). Известный наплавной мост-лента с тремя полосами движения проезжей части включает соединение в продольном и поперечном направлениях посредством стыковых узлов, состоящих из шарнирно соединенных понтонов.
Похожие шарнирные соединения известны давно, и основным их недостатком является сложность их эксплуатации и изготовления.
Подобные соединения целесообразнее использовать для мостов-лент из барж небольшой грузоподъемностью.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является увеличение несущей способности моста за счет увеличения его поперечной прочности.
Предлагается наплавной мост, содержащий две береговые части, каждая из которых состоит из концевого понтона и двух береговых понтонов, жестко соединенных между собой бортами и закрепленных на береговых оттяжках, оборудованных аппарелями, и внутреннюю часть, состоящую из якорных и промежуточных понтонов, жестко сочлененных между собой с возможностью разворота двух секций в местах прохождения судового хода и имеющих противодифферентное устройство и тросовую систему крепления к донным якорям.
Отличием является то, что противодифферентное устройство выполнено в виде штыря с конусообразным концом, закрепленным жестко на одном понтоне, и принимающего отверстия, выполненного на другом понтоне, которое при соединении со штырем образует по окружности зазор от 5 мм до 1 см, а жесткое сочленение произведено путем стяжки каната, опоясывающего овалообразные опоры, расположенные на закрепляемых понтонах, и скрутки двух его нитей по центру с жесткой фиксацией, концы каната жестко зафиксированы втулкой.
Предлагается наплавной мост неразрезной системы на жестко сочлененных опорах из понтонов.
Сущность наплавного моста пояснена на фиг. 1, где показано соединение противодифферентного устройства, фиг. 2 (формирование стяжки), фиг. 3 (жесткое сочленение путем стяжки), фиг. 4 (фиксация концов каната).
Одним из отличий предлагаемого наплавного моста является то, что используются не серийные транспортные баржи, а специально предназначенные понтоны.
Мост состоит из ленты понтонов, в которой предусмотрена разводная секция для пропуска судов (не показано). Мост удерживается на месте канатными оттяжками, закрепленными через буи к донным якорям (не показано).
Для устранения вертикальных перемещений понтонов относительно друг друга используется противодифферентное устройство, которое представляет собой соединение типа палец-втулка (фиг. 1). Палец представляет собой штырь с конусообразным концом 1, который закреплен на одном понтоне, а на другом понтоне на этом же уровне имеется отверстие 2 в виде втулки. Само по себе соединение в разных отраслях техники известно, но в данном случае при использовании его в конструкции наплавного моста по окружности при соединении штыря 1 и отверстия 2 образуется небольшой зазор от 5 мм до 1 см. Штырь 1 изготовлен из круглой стали диаметром около 82 мм. Наличие конусообразного конца у штыря 1 является необходимым условием. Конусообразный конец удобен при стыковке моста и легко заходит в отверстие. Сокращается время сборки моста. При прохождении транспортных средств через мост усилие от транспортных нагрузок рассчитывается с учетом динамичности их приложения. При движении техники через мост возникает изгибающий момент, который является результатом возникающих приложенных сил. Соединение палец-втулка передает усилие с одной части моста на другую в виде сосредоточенных сил. Зазор в размере от 5 мм до 1 см при возникновении нагрузок дает незначительный перекос моста в месте соединения, и не происходит «слипание» металла к металлу и «закусывание» металла, и при снятии нагрузки соединение моста плавно возвращается в обратное положение. Зазор позволяет создать плавный перегиб между понтонами, а при снятии нагрузок возвращает основание моста в нужное положение. Увеличивается поперечная прочность моста. Зазор более 1 см не допускается, т.к. увеличится угол наклона и это может повлечь снижение грузоподъемности моста. Следовательно, зазор от 5 мм до 1 см является оптимальным. В случае возникновения волн и сильного течения соединение палец-втулка предохраняет мост от раскачивания. При падении уровня воды на реке происходит возможное проседание моста (так как береговая часть моста закреплена на берегу) соединение палец-втулка предохраняет мост от возникновения излома в местах соединения. При этом зазор играет очень важную роль, палец свободно ходит в отверстии (втулке), и создается определенный (допустимый) угол наклона, т.е. в случае проседания моста предотвращается деформация соединения. В данном случае сохраняется возможность непрерывного грузопотока транспорта через мост.
Сам по себе узел является подвижным. При прохождении техники по мосту изменяется величина приложенной силы к мосту и изменяется величина изгибающего момента. Наличие конусовидного конца на штыре и зазора между штырем и втулкой позволяет создать «плавный» перегиб, снизить реакцию на возникающую нагрузку и обеспечить «плавный» возврат в прежнее положение. Штырь 1 изготовлен из стали, т.е. имеет высокую степень прочности. Контактные усилия, возникающие при воздействии силы тяжести проходящих транспортных средств, передаются на поверхность отверстия 2. Наличие зазора между штырем 1 и отверстием 2, а также наличие конусовидного конца позволяют выравнить напряжения, обеспечить передачу усилий в узле и избежать эффекта «стеснения» элементов узла. В противном случае отверстие 2 может быть деформировано под возникающими нагрузками, что приведет к ограничению грузоподъемности моста в целом и созданию аварийной ситуации. При несоблюдении этих условий может быть поврежден весь узел, например смят под воздействием нагрузок. При возникновении нагрузок на мост от течения реки узел палец-втулка также работает, мягко выравнивая местоположение моста в заданном месте.
Модуль упругости Е характеризует способность любого тела упруго деформироваться при приложении к нему силы:
,
где σ - напряжение, вызываемое в образце действующей силой;
ε - упругая деформация, вызванная напряжением.
Используемое соединение по типу «палец-втулка» позволяет на стыке двух понтонов снизить показатель упругой деформации и тем самым повысить модуль упругости соединения. Повышается надежность моста и его грузоподъемность.
Признаки наличия соединения штыря 1 с конусообразным концом, закрепленным жестко на одном понтоне, и принимающего отверстия, выполненного на другом понтоне, которое при соединении со штырем образует по окружности зазор от 5 мм до 1 см, находятся в причинно-следственной связи с заявленным техническим результатом и являются существенными. Так как за счет выравнивания прилагаемых усилий и предохранения соединений моста от деформаций повышается грузоподъемность моста.
Понтоны жестко сочленены между собой шестью нитками каната 3 (фиг. 2). Используется стальной канат диаметром 18 мм. Практические испытания показали, что выбранный диаметр каната в размере 18 мм в предлагаемом соединении является оптимальным. Канат с большим диаметром приводит к тому, что соединение начинает работать более жестко.
Две нитки каната скручиваются по центру усиливая запас прочности счала, при этом исключается вероятность провисания канатов. Канаты 3 обтягиваются скруткой по центру. Для этого используется простейшее крестообразное устройство 4, имеющее две приваренные полые трубы, положение которых фиксируется при помощи штанги (упора) 5. Простота предлагаемого соединения позволяет быстро производить счаливание понтонов без применения дополнительных механизмов (лебедок), что позволяет сократить время на их установку. Соединение шести ниток каната диаметром 18 мм со скруткой двух нитей по центру действует по принципу «жесткой пружины» и обеспечивает жесткое счаливание понтонов. Скрутка двух канатов по центру повышает прочность, т.к. две нитки по 18 мм работают в перекруте с диаметром 36 мм, и создает натяжку троса, повышая его прочность. Сочленение шести ниток каната с перекрутом по центру двух его нитей и соединение палец-втулка работает вместе по принципу простого по конструкции амортизатора. Гасятся колебания, поглощаются резкие толчки, происходит плавная передача усилий с одного понтона на другой. Снижается действие вибрации. Оба соединения палец-втулка (штырь 1 с конусообразным концом и отверстие 2) и жесткое сочленение шести ниток каната вместе работают как жесткая пружина, поглощая часть энергии колебаний. При возникновении нагрузки соединение мягко амортизирует, слегка растягиваясь, при снятии нагрузок возвращается в исходное положение. Увеличивается поперечная прочность моста.
Соединение шести ниток каната по предлагаемому способу путем скрутки с использованием простого крестообразного устройства позволяет быстро производить монтаж и демонтаж моста, само соединение позволяет использовать малозатратный материал, что удешевляет монтаж моста.
Общий вид жесткого сочленения показан на фиг. 3. Понтоны счаливаются (жесткое сочленение) между собой шестью нитками каната, которые укладываются на овалообразных опорах 6, расположенных на обеих конечностях понтонов. Две нитки по центру обтягиваются скруткой при помощи крестообразного устройства 4 с дополнительной фиксацией штангой 5. Усилие при счаливании воспринимают все шесть нитей каната, при этом две нитки по центру используются для скрутки, обеспечивая прочность сочленения, и исключают провисания канатов. Усилие в счале определяется по формуле:
с=
c
c
РM/L,
с
где М - момент сил, воспринимаемый парой сил (база счала);
c
L - плечо счала.
с
Р воспринимается всеми ветками каната (общий диаметр 108 мм), а две из них (скрученные по центру) работают как одна усиленная ветка каната (диаметр 36 мм), повышая прочность счалки и исключая факт провисания канатов. За счет этого повышается разрывное усилие канатов. Увеличивается поперечная прочность моста и его несущая способность. Амортизирующая способность всего соединения позволяет увеличить грузоподъемность моста за счет усиления его соединений. Признаки находятся в причинно-следственной связи с заявленным техническим результатом.
Как показали фактически проведенные испытания наплавного моста в действии, его грузоподъемность была повышена практически в два раза в сравнении с аналогами.
Концы канатов жестко зафиксированы втулкой 7 (фиг. 4). Фиксация концов канатов при помощи втулки позволяет повысить надежность соединения. Фиксация концов каната втулкой и обтяжка канатов скруткой позволяют создать надежное жесткое сочленение понтонов, а наличие противодифферентного устройства по принципу «палец-втулка» позволяют воспринимать изгибающий момент, плавно передавая возникающие усилия по ходу движения транспорта. Все признаки являются существенными и находятся в причинно-следственной связи с заявленным техническим результатом.