ОБЛЕГЧЕННАЯ ШТУРМОВАЯ ЛЕСТНИЦА ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОБЛЕГЧЕННОЙ ШТУРМОВОЙ ЛЕСТНИЦЫ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
LIGHT SCALING LADDER FROM COMPOSITE MATERIALS AND METHOD TO MANUFACTURE LIGHT SCALING LADDER FROM COMPOSITE MATERIALS

Изобретение относится к снаряжению штурмовых групп спецподразделений и предназначено для проникновения на объекты, в том числе из-под воды.
7
7
7
Известны штурмовые лестницы по US 4376470 А от 15.03.83, МКИ F41Н 13/00, по FR 1215053 А от 22.09.72, МКП Е06С 1/38, по ЕР 0324885 A1, 26.07.89, МКП Е06С 1/38.
7
Известна штурмовая лестница по RU 2134336 С1 от 22.04.1998, МКП Е06С 1/38. Штурмовая лестница из композиционного материала типа стекло-, органо- или углепластика состоит из секций, узлов соединения секций друг с другой, металлических поворотных консолей-захватов, закрепленных на верхней секции, металлических остроконечных стержней, закрепленных на нижней секции, откидной рамки и стяжного ремня. Каждая из секций содержит две тетивы в виде плоских ферм из параллельных балок коробчатого профиля, соединенных пластинами, и поперечины, размещенные между пластинами противолежащих ферм, скрепленные с балками с помощью косынок и металлических стяжек. Каждый узел соединения секций включает шарнирное соединение и замок-фиксатор. Каждая консоль-захват имеет остроконечный зацеп и гайку-пробойник.
7
Также известна штурмовая лестница по RU 2134337 С1 от 22.04.1998, МКП Е06С 1/38. Штурмовая лестница состоит из секций, каждая из которых имеет жесткий пространственный каркас, образуемый двумя фермами-тетивами, поперечной связью и диафрагмой, соединяющими соответственно сходящиеся и расходящиеся концы ферм-тетив, и настил из поперечных элементов, подкрепленный центральной продольной балкой. Секции скреплены между собой шарнирными соединениями. Рабочее положение лестницы фиксирует замок-фиксатор. Лестница имеет консоли-захваты с остроконечными зацепами, фиксируемые гайкой-пробойником, на одном ее конце и клиновидные башмаки - на другом.
Известные решения определяют общий уровень техники и не являются особо релевантными, поэтому предлагаемыми решениями устраняются недостатки общего известного уровня техники.
Недостатком известного уровня техники является громоздкость конструкции, неудобство эксплуатации, высокая масса и отсутствие плавучести лестницы, низкая надежность ее работы и низкая технологичность ее изготовления.
Технической задачей, на решение которой направлены заявляемые изобретения, является разработка лестницы повышенной надежности работы, более высокого качества, а также более технологичного способа ее изготовления.
Технический результат для устройства, который может быть получен при решении технической задачи, заключается в достижении компактности и удобства эксплуатации, облегчении конструкции с достижением плавучести за счет использования тонкостенных полых конструкций, а также в повышении надежности работы лестницы за счет повышения жесткости и прочности тетивы и возможности надежного закрепления ступеней без наружных элементов крепления, и кроме того - в повышении технологичности ее изготовления.
Технический результат для способа, который может быть получен при решении технической задачи, заключается в повышении технологичности способа за счет изготовления основных несущих элементов лестницы наиболее прогрессивным методом - намоткой, а также за счет повышения технологичности операций по запрессовке ступеней.
Поставленная задача с достижением технического результата для устройства решается за счет того, что облегченная штурмовая лестница из композиционных материалов, включающая одну трубчатую тетиву и расположенные по обеим сторонам от нее трубчатые ступени, закрепленные в ней консольно со смещением ступеней одной стороны относительно ступеней другой стороны на половину расстояния между ступенями, причем стенка тетивы выполнена преимущественно трехслойной из внешней и внутренней оболочек из композита типа стекло-, органо- или углепластика, изготовленных методом намотки, и расположенного между ними пенопластового слоя переменной толщины при эллипсообразности поперечного сечения внутренней оболочки, которая расположена наружным большим диаметром эллипса враспор внутри внешней оболочки, при этом ступени расположены в глухих отверстиях, выполненных в плоскости максимальной толщины пенопластового слоя, с закреплением ее в трех жестких опорах композита и двух подушках пенопласта. Каждая ступень со стороны закрепления в тетиве снабжена стаканом из композиционного материала, например, на основе стеклоткани, пропитанной синтетическим связующим, наформованного на конец ступени в один-три слоя с расположением стеклоткани в зазоре между отверстием и ступенью в зонах композита и пенопласта, а в полости внутренней оболочки тетивы стенка стакана выполнена с провисаниями и гофрами стеклоткани, причем в зоне подушки пенопласта у дна стакана его стенка вдавлена в канавку ступени кольцевыми витками пропитанной стеклонити. Каждая ступень со стороны закрепления в тетиве снабжена закрепленной в ее полости, например, радиальными винтами пробкой для размещения винта дополнительного крепления со стенкой внешней оболочки тетивы.
Отличительными признаками для устройства являются следующие признаки:
- лестница, включающая одну трубчатую тетиву и расположенные по обеим сторонам от нее трубчатые ступени, закрепленные в ней консольно со смещением ступеней одной стороны относительно ступеней другой стороны на половину расстояния между ступенями - признаки существенные, предусматривают наличие новых элементов, новую форму элементов и их новое взаимное расположение, направлены на решение поставленной задачи с достижением технического результата, заключающегося в достижении компактности и удобства эксплуатации;
- стенка тетивы выполнена преимущественно трехслойной из внешней и внутренней оболочек из композита типа стекло-, органо- или углепластика, изготовленных методом намотки, и расположенного между ними пенопластового слоя переменной толщины при эллипсообразности поперечного сечения внутренней оболочки, которая расположена наружным большим диаметром эллипса враспор внутри внешней оболочки - признаки существенные, предусматривают наличие новых элементов, новую форму элементов, их новое взаимное расположение и новое соотношение размеров, направлены на решение поставленной задачи с достижением технического результата, заключающегося в облегчении конструкции с достижением плавучести за счет использования тонкостенных полых конструкций, а также в повышении надежности работы лестницы за счет повышения жесткости и прочности тетивы и возможности надежного закрепления ступеней без наружных элементов крепления, и кроме того - в повышении технологичности ее изготовления;
- ступени расположены в глухих отверстиях, выполненных в плоскости максимальной толщины пенопластового слоя, с закреплением ее в трех жестких опорах композита и двух подушках пенопласта - признаки существенные, предусматривают наличие новых элементов, их новое взаимное расположение и новую взаимосвязь элементов, направлены на решение поставленной задачи с достижением технического результата, заключающегося в повышении надежности работы лестницы за счет повышения жесткости и прочности заделки ступеней в тетиве, например, изгибной прочности - за счет разнесения трех жестких опор внутри конструкции, а осевой (прочности закрепления ступеней на «вырыв») - за счет увеличения площади закрепления (склеивания) заделанного конца ступени в подушках;
- каждая ступень со стороны закрепления в тетиве снабжена стаканом из композиционного материала, например, на основе стеклоткани, пропитанной синтетическим связующим, наформованного на конец ступени в один-три слоя с расположением стеклоткани в зазоре между отверстием и ступенью в зонах композита и пенопласта, а в полости внутренней оболочки тетивы стенка стакана выполнена с провисаниями и гофрами стеклоткани, причем в зоне подушки пенопласта у дна стакана его стенка вдавлена в канавку ступени кольцевыми витками пропитанной стеклонити - признаки существенные, предусматривают наличие новых элементов, новую форму элементов, их новое взаимное расположение и обоснованное применение новых материалов, направлены на решение поставленной задачи с достижением технического результата, заключающегося в повышении надежности работы лестницы за счет введения крепежного элемента (стеклопластикового стакана), в котором закреплена и зафиксирована от осевого перемещения ступень, а сам крепежный элемент (стакан) зафиксирован от осевого перемещения образованными гофрами и провисаниями упорами во внутренней оболочке тетивы, а также - в повышении качества лестницы за счет улучшения ее внешнего вида при расположении крепежных элементов внутри без выхода на наружные поверхности;
- каждая ступень со стороны закрепления в тетиве снабжена закрепленной в ее полости, например, радиальными винтами пробкой для размещения винта дополнительного крепления со стенкой внешней оболочки тетивы - признаки существенные, предусматривают наличие новых элементов и их новое взаимное расположение, направлены на решение поставленной задачи с достижением технического результата, заключающегося в повышении надежности работы лестницы за счет дополнительного крепления ступеней.
Поставленная задача с достижением технического результата решается за счет того, что способ изготовления облегченной штурмовой лестницы из композиционных материалов, при котором на оправку эллипсообразного сечения наматывают внутреннюю оболочку тетивы из композита типа стекло-, органо- или углепластика, наносят пенопластовый слой переменной толщины с наружным диаметром, равным большому наружному диаметру эллипса внутренней оболочки, наматывают на пенопласт внешнюю композитную оболочку тетивы, после термообработки удаляют оправку, в плоскости максимальной толщины пенопластового слоя с обеих сторон сверлят глухие отверстия со смещением отверстий одной стороны относительно отверстий другой стороны на половину расстояния между отверстиями стороны, проходя при сверлении три стенки оболочек и пенопласт, вставляют в отверстия концы ступеней с закреплением последних в трех жестких опорах композита и двух подушках пенопласта. На конец каждой ступени со стороны закрепления в тетиве наформовывают один-три слоя стеклоткани, пропитанной синтетическим связующим, вдавливают стеклоткань кольцевыми витками стеклонити, пропитанной связующим, в предварительно выполненную канавку у торца ступени на расстоянии от этого торца, не превышающем его заглубления в пенопластовую подушку, запрессовывают этот конец в соответствующее отверстие тетивы, располагая стеклоткань в зазоре между отверстием и ступенью в зонах композита и пенопласта, до начала отверждения связующего вталкивают стеклоткань в зазор до образования в полости внутренней оболочки тетивы провисаний и гофр стеклоткани с расчеканиванием последней в зазоре.
Отличительными признаками для способа являются следующие признаки:
- на оправку эллипсообразного сечения наматывают внутреннюю оболочку тетивы из композита типа стекло-, органо- или углепластика, наносят пенопластовый слой переменной толщины с наружным диаметром, равным большому наружному диаметру эллипса внутренней оболочки, наматывают на пенопласт внешнюю композитную оболочку тетивы, после термообработки удаляют оправку - признаки существенные, предусматривают наличие новых операций, новую последовательность их выполнения и новое их исполнение, направлены на решение поставленной задачи с достижением технического результата, на повышение технологичности способа за счет возможности изготовления трехслойной тетивы единым технологическим процессом наиболее прогрессивным методом - намоткой на вращающейся жесткой оправке;
- в плоскости максимальной толщины пенопластового слоя сверлят глухие отверстия, проходя при сверлении три стенки оболочек и пенопласт, вставляют в отверстия концы ступеней с закреплением последних в трех жестких опорах композита и двух подушках пенопласта - признаки существенные, предусматривают наличие новых операций, новую последовательность их выполнения и новое их исполнение, направлены на решение поставленной задачи с достижением технического результата, на повышение технологичности и качества лестницы за счет повышения надежности заделки ступеней в тетиве;
- на конец каждой ступени со стороны закрепления в тетиве наформовывают один-три слоя стеклоткани, пропитанной синтетическим связующим, вдавливают стеклоткань кольцевыми витками стеклонити, пропитанной связующим, в предварительно выполненную канавку у торца ступени на расстоянии от этого торца, не превышающем его заглубления в пенопластовую подушку, запрессовывают этот конец в соответствующее отверстие тетивы, располагая стеклоткань в зазоре между отверстием и ступенью в зонах композита и пенопласта, до начала отверждения связующего вталкивают стеклоткань в зазор до образования в полости внутренней оболочки тетивы провисаний и гофр стеклоткани с расчеканиванием последней в зазоре - признаки существенные, предусматривают наличие новых операций, новую последовательность их выполнения и новое их исполнение, направлены на решение поставленной задачи с достижением технического результата, на повышение технологичности способа за счет повышения технологичности операций по запрессовке ступеней и закрепления стеклоткани при гелеобразности связующего и сохранения формы, в частности провисаний и гофр, при его отверждении.
Указанные отличительные признаки являются существенными, поскольку каждый в отдельности и все совместно направлены на решение поставленной задачи с достижением технических результатов. Использование единой совокупности существенных отличительных признаков в известных решениях не обнаружено, что характеризует соответствие технического решения критерию «новизна».
Единая совокупность новых существенных признаков с общими известными обеспечивает решение поставленной задачи с достижением технического результата и характеризует предложенное техническое решение существенными отличиями по сравнению с известным уровнем техники и аналогами. Данное техническое решение является результатом научно-исследовательской и экспериментальной работы по повышению технологичности и надежности работы штурмовых лестниц без использования известных проектировочных решений, рекомендаций, материалов и обладает неочевидностью, что свидетельствует о его соответствию критерию «изобретательский уровень».
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид лестницы, на фиг.2 - вид слева, на фиг.3 - сечение тетивы по оси ступени, на фиг.4 - сечение заделки ступени, на фиг.5 - сечение заделки с помощью стеклопластикового стакана, на фиг.6 - сечение канавки конца ступени, на фиг.7 - сечение заделки с помощью винтов, на фиг.8 - общий вид способа, на фиг.9 - сечение оправки при намотке.
Облегченная штурмовая лестница 1 из композиционных материалов, включающая одну трубчатую тетиву 2 и расположенные по обеим сторонам от нее трубчатые ступени 3, закрепленные в ней консольно со смещением ступеней одной стороны относительно ступеней другой стороны на половину расстояния между ступенями.
Стенка 4 тетивы 2 выполнена преимущественно трехслойной из внешней 5 и внутренней 6 оболочек из композита типа стекло-, органо- или углепластика, изготовленных методом намотки, и расположенного между ними пенопластового слоя 7 переменной толщины при эллипсообразности поперечного сечения внутренней оболочки 6, которая расположена наружным большим диаметром 8 эллипса враспор внутри внешней оболочки 5.
Ступени 3 расположены в глухих отверстиях, выполненных в плоскости 9 максимальной толщины 10 пенопластового слоя 7, с закреплением ее в трех жестких опорах 11 композита и двух подушках 12 пенопласта.
Каждая ступень 3 со стороны закрепления в тетиве 2 снабжена стаканом 13 из композиционного материала, например, на основе стеклоткани, пропитанной синтетическим связующим, наформованного на конец ступени 3 в один-три слоя с расположением стеклоткани в зазоре между отверстием и ступенью в зонах композита и пенопласта. В полости внутренней оболочки тетивы стенка 14 стакана выполнена с провисаниями и гофрами 15 стеклоткани, причем в зоне подушки 12 пенопласта у дна 16 стакана его стенка 14 вдавлена в канавку 17 ступени 3 кольцевыми витками пропитанной стеклонити 18.
Каждая ступень 3 со стороны закрепления в тетиве 2 снабжена закрепленной в ее полости, например, радиальными винтами 19 пробкой 20 для размещения винта 21 дополнительного крепления со стенкой внешней оболочки 5 тетивы 2.
Способ изготовления облегченной штурмовой лестницы 1 из композиционных материалов, при котором на оправку 22 эллипсообразного сечения наматывают внутреннюю оболочку 6 тетивы 2 из композита типа стекло-, органо- или углепластика, наносят пенопластовый слой 7 переменной толщины с наружным диаметром 23, равным большому наружному диаметру 8 эллипса внутренней оболочки 6, наматывают на пенопласт внешнюю композитную оболочку 5 тетивы 2, после термообработки удаляют оправку 22, в плоскости максимальной толщины 10 пенопластового слоя 7 с обеих сторон сверлят глухие отверстия со смещением отверстий одной стороны относительно отверстий другой стороны на половину расстояния между отверстиями стороны, проходя при сверлении три стенки оболочек и пенопласт, вставляют в отверстия концы ступеней 3 с закреплением последних в трех жестких опорах 11 композита и двух подушках 12 пенопласта 7.
На конец каждой ступени 3 со стороны закрепления в тетиве 2 наформовывают один-три слоя стеклоткани 24, пропитанной синтетическим связующим, вдавливают стеклоткань кольцевыми витками стеклонити 18, пропитанной связующим, в предварительно выполненную канавку 17 у торца ступени на расстоянии 25 от этого торца, не превышающем его заглубления 26 в пенопластовую подушку 12, запрессовывают этот конец в соответствующее отверстие тетивы 2, располагая стеклоткань 24 в зазоре между отверстием и ступенью 3 в зонах композита и пенопласта, до начала отверждения связующего вталкивают 27 стеклоткань 24 в зазор до образования в полости внутренней оболочки 6 тетивы 2 провисаний и гофр 15 стеклоткани 24 с расчеканиванием последней в зазоре.
Пример конкретного исполнения лестницы заключается в том, что ступени 3 закреплены в тетиве 2 с помощью клеевого соединения 28, лестница 1 снабжена в верхней части консолью-захватом 29 в виде крючьев, сама лестница 1 выполнена составной и снабжена элементами стыковки 30 секций, а ее ступени снабжены упорами 31, предотвращающими соскальзывание ног пользователей.
Работает лестница 1 следующим образом. Лестница 1 используется преимущественно для проникновения на объекты из-под воды при ее верхнем закреплении с помощью крючьев 28. В этом случае основным видом нагружения лестницы 1, определяющим ее несущую способность, является работа тетивы 2 на растяжение с изгибом и ступеней 3 на изгиб с «выдергиванием» из заделки с точкой приложения силы к упору 30, при этом совокупность признаков устройства обеспечивает надежную работу лестницы с гарантированным обеспечением несущей способности. Кроме того, смещение ступеней 3 одной стороны относительно ступеней 3 другой стороны, а также наличие упоров 30 обеспечивает удобство эксплуатации.
Пример конкретного исполнения способа заключается в том, что пенопластовый слой 7 наносят в разъемную литьевую форму с базированием ее по цапфам 31 оправки 22, или напыляют пенопласт с последующей проточкой. Для образования провисаний и гофр 15 из стеклоткани 24, при вталкивании 27 стеклоткани 24 в зазор, а также при запрессовке конца ступени 3 с наформованной стеклотканью 24, ступенью 3 совершают возвратно-вращательные движения.
Таким образом, использование изобретений позволит создать высокотехнологичную конструкцию облегченной штурмовой лестницы с повышенной надежностью работы, что и подтверждает использование по назначению. Осуществимость изобретения подтверждена положительными результатами испытаний лестниц, разработка и изготовление которых полностью основаны на представленном описании. В связи с этим, новое техническое решение соответствует и критерию «промышленная применимость», т.е. уровню изобретения.