Наплавной железнодорожный мост
FLOATING RAILWAY BRIDGE

Изобретение относится к области мостостроения и в частности к наплавным мостам, используемым для пропуска железнодорожного подвижного состава и скоростной наводки совмещенных железнодорожных и автодорожных мостовых переправ через широкие и глубокие водные преграды на период разрушении, реконструкции или восстановлении разрушенных капитальных мостов при ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера.
Заявленное техническое решение относится к наплавным мостам и может быть использовано для оперативного возведения переправы для автомобилей, боевой техники и железнодорожных составов.
Известен ППС-84 (Понтонный Парк Специальный) [1] состоящий из речных и береговых звеньев, выстилки и буксирно-моторных катеров. Речная часть моста состоит из мостовых понтонов с межпонтонными устройствам и механизмами. Береговое звено для оборудования Переходов между наплавной частью моста и берегом. В состав берегового звена входят: понтоны, сходни, межпонтонные механизмы и устройства. Выстилка предназначена для укрепления въездов на мост при слабых грунтах.
Недостатками конструкции ППС-84 являются то, что при сборке моста требуется высококвалифицированный личный состав, значительное время на доставку и сборку конструкций, при этом необходимы значительные материальные и трудовые затраты.
Известен наплавной железнодорожный мост НЖМ-56 [2] с раздельным автомобильным и железнодорожным проездами. Наплавной мост состоит из речной части, двух переходных и двух береговых частей. Речная часть моста состоит из мостовых понтонов с шарнирным соединением. Береговое пролетное строение собирается их трех монтажных блоков. Переходная часть обеспечивает плавный проезд подвижного состава с береговой на речную часть.
Недостатки конструкции моста НЖМ-56 в том, что такой мост требует значительное время для установки и больших трудовых и материальных затрат. Глубина воды в местах установки понтонов должна быть не менее 1,2 м при скальных грунтах и не менее 1 м при мягких. Дно у берега, сложенное песчаными грунтами, требуется очистить от предметов, способных проколоть обшивку понтона при его погружении под железнодорожным составом, а также большое количество болтов при сборке, ненадежность поперечного закрепления моста и отсутствие инвентарных конструкций для связи с берегом.
Известен "Наплавной железнодорожный мост" [3], выбранный в качестве прототипа, включающий в себя понтоны, скрепленные между собой в продольном направлении и рельсы железнодорожной колеи, по длине выполненный из переходных частей, речной части и береговых частей моста, речную часть, состоящую из понтонов, с элементами поперечного закрепления, береговые части, состоящие из двух башенных подъемных рамно-винтовых опор, переходных понтонов с рельсами, элементов продольного закрепления моста и инвентарных подходов к нему. Понтоны соединяются днищевыми и палубными поперечными замковыми устройствами. На крайних понтонах имеются якоря.
По аналогии с рассмотренным решением в настоящее время принят на вооружение наплавной мост МЯЖ-ВФ-ВТ [6].
Недостатки наплавного железнодорожного моста в том, что такой мост требует значительное время для транспортировки конструкций к месту установки, время для монтажа и демонтажа, больших трудовых и материальных затрат.
Известно «Звено плавучего сооружения» по авторскому свидетельству RU 186018 от 05.10.2017 г., МПК В63В 35/36, E01D 15/14, СПК В63В 35/36 - [4], содержащее понтон с межпонтонными стыковыми устройствами, расположенными на палубе и днище, при этом днищевые межпонтонные стыковые устройства выполнены в виде уха и вилки с запорным штырем, имеющего возможность складывания с соседним звеном, снабженное якорным устройством с лебедкой, имеющее проезжую и пешеходные палубы с разделением леерами и отбойниками.
Недостатки «Звена плавучего сооружения» заключаются в том, что в целом конструкция трудозатратная и материалоемкая, сложна в сборке и требует квалифицированного персонала для установки. Также наличие большого количества сложных разъемов затрудняет процесс сборки и демонтажа моста.
Известно «Речное звено наплавного железнодорожного моста», по авторскому свидетельству RU 2575293 от 09.10.2014 г., МПК E01D 15/14 - [5], включающее понтоны, скрепленные между собой в продольном и поперечном направлениях палубными и днищевыми сцепными устройствами и рельсы железнодорожной колеи, с понтонами речного звена с вмонтированными между их поперечными шпангоутами тремя рамками с водонепроницаемыми стенками, образующими на всю ширину речного звена водопропускные каналы.
Недостатками «Речного звена наплавного железнодорожного моста» являются недостаточная надежность работы сцепленных звеньев из-за несовершенства привода запорного штыря, высокая материалоемкость и трудозатратнось конструкций, также звено требует значительное время для транспортировки конструкций к месту установки, время для монтажа и демонтажа.
Недостатки прототипа и аналогов ставят задачу создания «наплавного железнодорожного моста» для пропуска железнодорожного подвижного состава, колесной и гусеничной техники при разрушении или реконструкции капитальных мостов через широкие и глубокие водные преграды простой конструкции, позволяющей наводиться переправе за короткое время с использованием незначительных материальных затрат.
Ограничительные признаки заявленного технического решения общие с устройством прототипа следующие: наплавной железнодорожный мост, по длине выполненный из переходных частей, речной части и береговых частей, включающий понтоны, скрепленные между собой в продольном направлении сцепными устройствами и рельсами железнодорожной колеи.
Предполагается заявленный «Наплавной железнодорожный мост» использовать при устройстве наплавного моста для пропускания железнодорожного подвижного состава, колесной и гусеничной техники при разрушении или реконструкции капитальных мостов через широкие и глубокие водные преграды.
При этом для его реализации предполагается применить:
- в качестве речного звена, состоящего из понтонов - понтоны, собранные из списанных, бывших в употреблении, железнодорожных цистерн, металлических рам от цистерн, рам фитинговых платформ и рельс;
- в качестве элементов продольного закрепления - автоматическое сцепное устройство, имеющееся на металлических рамах цистерн, бывших в употреблении, а также металлические балки, изготовленные из списанных рам фитинговых платформ и рельс;
- в качестве железнодорожной колеи - бывшие в употреблении, списанные рельсы.
Сущность заявленного технического решения заключается в том, что наплавной железнодорожный мост формируется из переходных и речных звеньев, состоящих из понтонов. При этом понтоны собираются из списанных, бывших в употреблении железнодорожных цистерн, металлических рам от цистерн и фитинговых платформ и рельс. Скрепление частей моста выполняется с использованием автоматического сцепного устройство имеющегося на металлических рамах цистерн.
Технический результат - создание упрощенной конструкции временной речной железнодорожной переправы вблизи неисправного железнодорожного моста, исключающего транспортировку известных стандартных МЛЖ-ВФ-ВТ или НЖМ-56 к месту его установки, что существенно сокращает трудовые и материальные затраты, а также уменьшает время на его возведение и разборку за счет использования бывших в употреблении списанных элементов железнодорожной инфраструктуры - вагонов и железнодорожных шпал и рельс.
Бывшие в употреблении списанные вагоны и рельсы переплавляются (утилизируются) и используются для изготовления новых металлических конструкций. Процесс утилизации и изготовления новых конструкций влечет значительные трудовые, материальные и энергетические затраты, которые можно избежать, используя списанные материалы железнодорожной инфраструктуры для устройства наплавного моста. Ежегодно списывается значительное количество материалов, в 2017 году списано 10380 цистерн [4], в 2018 году РЖД заменило 2 тысяч километров железнодорожных путей [5].
В настоящее время в России насчитывается более 10 тыс. железнодорожных мостов. Значительное количество из них мосты через широкие и глубокие водные преграды, и они требуют прикрытия на случай разрушения во время ведения боевых действий или возникновения чрезвычайной ситуации. Для обеспечения непрерывности движения через широкие и глубокие водные преграды имеется парк наплавных мостов, но количество их ограничено, и они требуют значительного времени на доставку и сборку.
Использование материалов железнодорожной инфраструктуры в конкретном месте позволяет заблаговременно определить необходимые для устройства моста материалы и конструкции. При этом значительно сокращаются время возведения, а в следствии хранения наплавного моста на берегу у места его возведения, сокращаются трудовые и материальные затраты.
Заявленное техническое решение иллюстрируется чертежами:
На фиг. 1 а) представлен вид сверху переходного и речного звеньев наплавного железнодорожного моста, причал, а на фиг. 1 б) - разрез переходного и речного звеньев наплавного железнодорожного моста с причалом по а-а.
На фиг. 2 а) представлен вариант использования наплавного железнодорожного моста для пропуска железнодорожного состава, на фиг. 2 б) вариант с использованием наплавного железнодорожного моста для пропуска автотранспорта в две полосы.
На фиг. 3 а) представлен вид сверху понтона речной части, на фиг. 3 б) - разрез понтона речной части по б-б, а на фиг. 3 в) - разрез понтона речной части по в-в.
На фиг. 4 а) представлен вид сверху речного звена, на фиг. 4 б) - поперечный разрез речного звена по г-г, а на фиг. 4 в) - продольный разрез речного звена понтона речной части по д-д.
На фиг. 5 представлено автосцепка для первичного соединения понтонов при сборке моста.
На фиг. 6 представлено штатный хомут крепления цистерны к раме вагона.
На фиг. 7 представлены исходные конструкции для сборки наплавного моста - железнодорожная цистерна.
На фиг. 8 представлена исходная конструкция для сборки наплавного моста - фитинговая платформа.
На фиг. 9 представлено звено речного понтона для сборки наплавного моста.
На фиг. 10 представлена сборка понтона из 2-х звеньев.
На фиг. 11 представлено устройство настила из рам фитинговых платформ.
На фиг. 12 представлен готовый к укрупнительной сборке понтон.
На фиг. 13 представлена готовый к пропуску автомобильного и железнодорожного транспорта наплавной железнодорожный мост.
Дополнительно на фигурах 1…4, 9…12 обозначены: 1 - переходной понтон; 2 - понтон речной части; 3 - причал; 4 - локомотив; 5 - рельс; 6 - цистерны; 7 - рама цистерны, 8 - рама фитинговой платформы; 9 - автосцепка, 10 - опора переходного понтона на причал; 11 - сплачивающая балка, 12 - штатный хомут, 13 - настил для проезда автотранспорта, 14 - ограждение понтона.
Для устройства переходного понтона (1) и понтона речной части (2) наплавного железнодорожного моста (фиг. 1 и фиг. 2) применены списанные, бывших в употреблении железнодорожные цистерны (6), металлические рамы цистерн (7), штатные хомуты (12), рамы фитинговых платформ (8), сплачивающие балки (11) из металлических рам фитинговых платформ и рельсов (5). Береговая часть выполняется в виде причала (3) с опорой для переходного понтона (10). По наплавному железнодорожному мосту может передвигаться локомотив (4) или автотранспорт.
Порядок возведения наплавного железнодорожного моста.
На первом этапе выбирается место посадки наплавного железнодорожного моста, определяются его габариты в зависимости от рельефа прибрежной зоны и глубин водной преграды, составляется проект, заготавливаются необходимые материалы из бывших в употреблении вагонов и элементов пути - металлических рам цистерн (7), фитинговых платформ (8), рельсов (5), железнодорожных цистерн (б) штатных хомутов (12). Все имеющиеся в цистерне (6) технологические отверстия герметизируются.
На втором этапе устраиваются причалы (3) с двух сторон водной преграды с подъездными железнодорожными путями, которые могут выполняться как заблаговременно, так и в ходе устройства наплавного железнодорожного моста. Параллельно собираются секции понтонов (фиг. 4 и фиг. 9), которые объединяются в переходные понтоны (1) (фиг. 12) и понтоны речной части (2) (фиг. 1 и фиг. 3). Крепление цистерны (6) к раме цистерны (7) выполняется при помощи штатного хомута (12) на сварке (фиг. 9). Полученные секции (фиг. 4 и фиг. 9) объединяются при помощи рамы цистерны (7) (фиг. 10) и рам фитинговой платформы (8) (фиг. 11) на сварке в понтоны береговой (1) и речной части (2) (фиг. 3 и фиг. 12).
На плаву, катерами, понтоны (1, 2) (фиг. 12) при помощи автосцепок (9), сплачивающих балок (11) и рельсовых путей (5) на болтовых соединениях, объединяются в ленту, которую крепят к опоре (10) причала (3), по понтонам устраивается настил для пешеходов, выполненный из стенок крытых вагонов, на сварке. По краям понтонов устраивается ограждение, выполненное из лестниц от железнодорожных цистерн (14).
На заключительном этапе лента наплавного железнодорожного моста (фиг. 13) ставится на якоря для поперечного раскрепления от давления воды и ветра. После окончания эксплуатации разборка наплавного железнодорожного моста выполняется в обратной последовательности.
Таким образом, использование предложенной схемы позволяет возвести в сжатые сроки наплавной железнодорожный мост, не требующий значительных трудовых и материальных затрат с использованием списанных, бывших в употреблении элементов железнодорожного пути - металлических рам цистерн и фитинговых платформ, железнодорожных цистерн, рельсов и шпал.
При данном способе устройства наплавного железнодорожного моста получаем сооружение, не требующее для возведения дорогостоящих материалов и конструкций, что важно в условиях возникновения чрезвычайных ситуаций и снабжении войск при ведении боевых действий.
Значительное уменьшение материальных затрат средств достигается за счет использования списанных, бывших в употреблении вагонов (фиг. 7 и фиг. 8) и элементов пути - металлических рам цистерн и фитинговых платформ, рельс, емкостей железнодорожных цистерн, а с случае войны и изъятых у железной дороги.
Предлагаемое решение наплавного железнодорожного моста проверено расчетом на плавучесть и остойчивость. Расчеты показали, что понтон при пропуске железнодорожного состава обладает требуемой плавучестью и остойчивостью.
Предлагаемое техническое решение конструкции направлено на решение логистических задач при возникновении чрезвычайных ситуаций и при ведении боевых действий.
Таким образом, устройство наплавного железнодорожного моста в совокупности с признаками формулы изобретения (сущностью изобретения) является новым для наплавных мостовых сооружении, следовательно, соответствует критерию «новизна».
Вышеприведенная совокупность отличительных признаков не известна на данном уровне развития техники и не следует из общеизвестных правил конструирования наплавных железнодорожных мостов, что доказывает соответствие критерию «изобретательский уровень».
Конструктивная реализация заявляемого технического решения с указанной совокупностью существенных признаков е представляет никаких конструктивно-технических и технологических трудностей, откуда следует соответствие критерию «промышленная применимость».
Литература:
1. Понтонный парк специальный ППС-84. Книга 1. Материальная часть парка. Москва. Воениздат.1990 г.
2. Наплавной железнодорожный мост НЖМ-56. Техническое описание и инструкция по монтажу, перевозке, хранению и эксплуатации - М.: Воениздат, 1977.
3. Патент на изобретение RU 2158331 С1 от 17.04.2000, МПК E01D 15/14 - «Наплавной железнодорожный мост». – прототип.
6. Использование наплавного моста МЛЖ-ВФ-ВТ при ликвидации последствий кризисных ситуаций. - Киров, Издательство АНО ДПО «Межрегиональный центр инновационных технологии в образовании», 2019.