ГРУЗОНЕСУЩИЙ СОЕДИНИТЕЛЬ
CARGO BEARING CONNECTOR

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0001] Настоящее изобретение относится к соединительному элементу с распределенной нагрузкой между шкивовыми блоками крана и грузом.
ПРЕДЫСТОРИЯ
[0002] Поднимаемый краном груз часто соединен с крюком посредством строп, и/или растяжек. Если груз очень тяжелый, грузоподъемность троса дополнительно увеличивают, пропуская трос через блоки; при этом грузоподъемность определяется безопасной рабочей нагрузкой троса, умноженной на количество петель троса в блоке. На фиг.1А показан традиционный способ подъема груза L при помощи крюка 10 и пары строп 20; На фиг.1В показан традиционный способ подъема груза L при помощи строп 20, серег 30 и проушин 40.
[0003] Как видно на представленных фигурах, груз удерживается на тросе посредством пропускания троса под грузом, либо креплением его конца в проушинах 40 груза L. Не всегда можно подвести стропы под тяжелый фигурный груз. Однако удержание тяжелого фигурного груза за две или более проушины приводит к возникновению очагов напряжения и деформации в каждой проушине, в дополнение к напряжениям и деформациям самого груза. Далее, такие проушины требуют усиления не только самих проушин, но также сопряженных с ними структурных элементов. Проушины часто располагаются в неудобных местах, и не удаляются после монтажа структурного груза.
[0004] Уже делались попытки распределить напряжение и деформации в подвешенном грузе. В патенте JP 8053294 описывается подвесное устройство тяжелых грузов. Подвесное устройство оснащено множественными шарнирными деталями удлиненной формы. Каждый из находящихся в зацеплении краев и свободные края подвесных устройств соединены с канатом подъемного механизма. Дополнительно каждый шарнирный элемент соединен с тяжелым грузом другим канатом, закрепленным по краям удлиненных шарнирных элементов таким образом, что нагрузка распределена по объединенным шарнирным элементам. В результате на подвесной механизм действует равномерно распределенная по множественным подъемным механизмам нагрузка.
[0005] В патенте US 4046414 описано устройство распределения веса для подъема и перемещения вытянутой фермовой структуры. Распределение нагрузки предотвращает локальную перегрузку или перекос элементов фермы.
[0006] Обычно сборная конструкция большая и тяжелая; поднимать такую большую и тяжелую конструкцию на высоту опасно. Опасность в том числе формируется использованием множественных подъемных канатов, когда скорость подачи и длина канатов независимых подъемных механизмов не идентична, и синхронизация становится проблематичной. Нет необходимости говорить, что безопасность при подъеме и опускании больших структур при помощи множественных независимых подъемных механизмов очень важна.
[0007] Таким образом видно, что существует потребность в способе подвески тяжелого груза так, чтобы точки нагрузки несли распределенную нагрузку.
РЕЗЮМЕ
[0008] Здесь представлено упрощенное краткое описание, дающее общее представление о настоящем изобретении. Краткое описание не является подробным описанием изобретения, и не рассчитано на то, чтобы описать основные характеристики изобретения. Напротив, оно должно дать представление об идее настоящего изобретения в обобщенном виде в качестве вступления к подробному описанию, которое последует за ним.
[0009] В одной из реализаций, настоящее изобретение представляет распределенный грузонесущий соединитель. Соединитель состоит из удлиненной грузонесущей траверсы и удлиненного захвата, скользящим образом входящего в зацепление с удлиненной грузонесущей траверсой таким образом, что вес груза равномерно передается на удлиненную грузонесущую траверсу и удлиненный захват, когда груз подвешен на подъемном тросе при помощи грузонесущего соединителя.
[0010] В одной из реализаций груза, груз представлен структурой с одной или несколькими перемычками. В одной из реализации соединителя, удлиненная грузонесущая траверса соединена с увеличенной частью каждой соответствующей перемычки, в то время как удлиненный захват соединен с язычковой плитой. Раскрытие удлиненного захвата больше толщины увеличенной части перемычки, что позволяет удлиненной грузонесущей траверсе и удлиненному захвату входить в зацепление путем скольжения.
[0011] В другой реализации соединителя, удлиненный захват соединен с увеличенной частью каждой соответствующей перемычки, а удлиненная грузонесущая траверса соединена с язычковой плитой. Раскрытие удлиненного захвата больше толщины язычковой плиты, что позволяет удлиненной грузонесущей траверсе и удлиненному захвату входить в зацепление друг с другом через скольжение. В другом варианте реализации, между удлиненным захватом и язычковой плитой размещаются один или несколько элементов жесткости.
[0012] В обоих вариантах реализации соединителя, поперечное сечение грузонесущей траверсы пропорционально сечению внутренней пустой части удлиненного захвата для обеспечения скользящего вхождения в зацепление между ними.
[0013] В другом варианте реализации, настоящее изобретение представляет собой систему удержания груза на подъемном тросе, в которой груз представляет собой структуру, имеющую в своем составе одну или больше перемычек. Система включает в себя грузонесущий соединитель в соответствии с пунктом 1 заявки, или любым другим из пунктов заявки.
[0014] В другом варианте реализации настоящего изобретения, подъемный трос представлен канатом или цепью.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР
[0015] Настоящее изобретение будет описано приведением неисчерпывающих реализаций настоящего изобретения, со ссылками на соответствующие фигуры, на которых:
[0016] На фиг.1А показана обычная подъемная система с использованием строп;
на фиг.1В показана другая обычная подъемная система, использующая паук и стропы;
[0017] На фиг.2А показана подъемная система с использованием линейного груза в соответствии с одной из реализаций настоящего изобретения, и на фиг.2В показаны шкивовый блок и линейную грузонесущую траверсу, показанную на фиг.2А; и
[0018] на фиг.3A-3D показаны различные поперечные сечения линейной грузонесущей траверсы, представленной на фиг.2В.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
[0019] Теперь приведем одно или больше конкретных и альтернативных реализаций настоящего изобретения со ссылками на прилагаемые фигуры. Однако квалифицированному специалисту должно быть понятно, что настоящее изобретение можно использовать и не располагая такими специфическими сведениями. Некоторые аспекты не могут быть детально описаны, чтобы не засорять изобретение. Для удобства отсылки к фигурам, одни и те же цифры или группы цифр будут использованы на всех фигурах для обозначения одних и тех же или похожих позиций на всех фигурах.
[0020] На фиг.2А показана распределенная грузоподъемная система 100 в соответствии с одним из возможных вариантов реализации настоящего изобретения. Как показано на фиг.2А, груз L представлен большой сборной конструкцией 110. Сборная конструкция 110 может быть понтоном, или платформой буровой установки, или полуподводным судном; цистерной; балкером и т.д., либо какой-то частью любого из перечисленного. Такие конструкции 110 собирают при помощи структурных перемычек и относительно тонких мембран. Как показано на фиг.2А, распределенная грузоподъемная система 100 состоит из грузонесущей траверсы 120, соединенной с увеличенной частью перемычки 130 сборной конструкции 110 и соединителя 140, входящего в зацепление с грузонесущей траверсой 120.
[0021] На фиг.2В показаны детали соединителя 140 в соответствии с другим вариантом реализации настоящего изобретения. Как показано на фиг.2В, соединитель 140 располагает двумя щековыми плитами 142 и двумя язычковыми плитами 170. Каждая щековая плита 142 в сечении имеет форму симметричного треугольника. Как видно на фиг.2В, в каждой щековой плите 142 сверху, рядом с вершиной, просверлено отверстие 144, и отверстие немного меньшего размера 146 рядом с двумя другими углами по основанию треугольника таким образом, что нижние отверстия 146 просверлены симметрично по отношению к верхнему отверстию 144. Каждая язычковая плита 170 также имеет в сечении форму симметричного треугольника, с отверстием, просверленным возле вершины. Две щековые плиты 142 смонтированы при помощи болтов 160 и разделителей таким образом, чтобы они были расположены параллельно друг другу, но между ними было пространство; отверстия, просверленные на язычковой плите 170, совпадают с соответствующими нижними отверстиями 146, просверленными в щековых плитах 142 для того, чтобы задать две практически параллельные оси Оa, Оb, а верхние отверстия 144, просверленные в щековых плитах 142, задают третью ось Ос, практически параллельную двум другим осям Оa, Ob. Как видно на фиг.2В, на нижней кромке язычковой плиты 170 есть два челюстевидных захвата 182, закрепленные таким образом, чтобы продольные оси челюстевидных захватов 182 согласовывались между собой и находились в центральной плоскости язычковой плиты 170. Для усиления соединения челюстевидных захватов 182 с соответствующими язычковыми плитами 170, рядом с краем каждого челюстевидного захвата 182 предусмотрены усилители 186. Дополнительно, каждое просверленное отверстие 144, 146 на щековых и язычковых плитах при необходимости усиливается кольцами 148. Усилительное кольцо 148 помогает снизить нагрузку и напряжение вокруг отверстий. Как показано на фиг.2В, блок 150 расположен между щековыми плитами 142 по оси Ос.
[0022] Челюстевидные захваты 182 скользящим образом входят в зацепление с грузонесущей траверсой 120 таким образом, чтобы нагрузка 2Т на каждом блоке 150 посредством челюстевидных захватов 182 распределялась по грузонесущей траверсе 120, когда сборная конструкция 110 вывешивается на кране, например, во время монтажа сборной конструкции. Свободное пространство 184 челюстевидных захватов 182 слегка больше толщины увеличенной части перемычки 130, а каждый челюстевидный захват 182 соединителя 140 имеет полую форму, пропорциональную сечению грузонесущей траверсы 120.
[0023] Во время использования, каждый соединитель 140 при помощи шкворня соединяется с блоком 150. Благодаря симметричной форме каждой щековой и язычковой плиты нагрузка 2Т на каждый соединитель 140 равномерно распределяется между двумя язычковыми плитами 170 таким образом, что нагрузка 2Т равномерно распределяется на грузонесущей траверсе 120 через челюстевидные захваты, или захваты 182.
[0024] На фиг.3А показано круглое пустотелое сечение грузонесущей траверсы 120 в соответствии с одним из вариантов реализации настоящего изобретения, Толщина грузонесущей траверсы 120 и увеличенной части перемычки 130 подбираются таким образом, чтобы расчетные деформации и напряжения соответствовали допустимым по существующим нормам и правилам, или нормативным документам. Например, когда выбрана грузонесущая траверса 120 примерно 10 см в диаметре, и толщина перемычки составляет 15 мм, разрешенное усилие растяжения перемычки составляет примерно 100 МПа для линейного груза примерно 150 тонн/м. В одном из вариантов реализации, перемычка 130 выступает из сборной конструкции на примерно 40 см или меньше. На практике, сборная конструкция 110 подвешена или поддерживается в относительно горизонтальном положении захватами 182 соединительного захвата на грузонесущей траверсе 120 таким образом, что в перемычке 130 возникает лишь незначительное изгибающее усилие, которое сохраняется в этом относительно небольшом увеличенном элементе. Высота увеличенного элемента также невелика, что позволяет рабочему его преодолевать, например, когда грузонесущая траверса 120 размещена на платформе нефтяной установки. При использовании представленных в настоящем изобретении грузонесущей траверсы 120 и челюстевидных захватов 182, вес структуры 110 перераспределяется на перемычку (перемычки) 130, когда структура 110 подвешена при помощи соединителя 140.
[0025] Также могут использоваться другие профили грузонесущей траверсы 120. Например, на фиг.3В показана квадратная в сечении грузонесущая траверса; на фиг.3С показана грузонесущая траверса 120, составленная из двух квадратных грузонесущих траверс, по одному с каждой стороны увеличенной перемычки 130. На фиг.3D показана прямоугольная в сечении грузонесущая траверса, образующая Т-образное соединение с увеличенной перемычкой 130.
[0026] В случае большой стоимости груза L используются две или более грузонесущих траверс 120 в сочетании с соответствующими увеличенными перемычками 130. Дополнительно, грузы на различных блоках, или группах блоков 150 могут быть различными, и линейная нагрузка на соответствующие части соответствующих грузонесущих траверс 120 тоже может отличаться.
[0027] Снова обращаясь к фиг.2А и 2В, видим, что на них показаны по два челюстевидных захвата 182 на каждой язычковой плите 170. В другом варианте реализации, каждая язычковая плита 170 снабжена одним челюстевидным захватом 182. А в другом варианте реализации, каждая язычковая плита 170 снабжена тремя и более челюстевидными захватами 182.
[0028] На фиг.2А и 2В, каждый соединительный элемент 140 показан в сочетании с комплектом треугольных щечных плит 142 и язычковых плит 170, в каждой из которых просверлено по три отверстия. Каждый соединительный элемент может быть снабжен дополнительной симметричной треугольной плитой, подобной щековым плитам 142, таким образом, чтобы блоки соединялись с просверленными отверстиями в верхнем углу дополнительной треугольной плиты, и каждое отверстие, просверленное у основания дополнительной треугольной плиты, соединено с отверстиями 144, просверленными в щековой плите 142. Другими словами, дополнительные симметричные треугольные плиты соединяются в серии между язычковыми плитами 170 и щечными плитами 142. В другом варианте реализации соединительного элемента 140, блок 150 состоит из двух и более блоков. А в еще одном варианте реализации соединительного элемента 140, соседние соединительные элементы 140 закреплены соединительным шкворнем 190; соединительные шкворни 190 помогают поддерживать единообразное расстояние захватов 182 для создания единообразного давления и напряжений на грузонесущей траверсе 120.
[0029] На приведенных выше фигурах, захваты 182 соединены с соответствующими язычковыми плитами 170 в дополнение к элементам жесткости 186 при изготовлении. В другом варианте реализации, язычковые плиты 170 и соответствующие захваты 182 выступают как неотъемлемая часть конструкции и фиксируются. И еще в одном варианте реализации, язычковые плиты 170 и соответствующие захваты 182 составляют неотъемлемую часть конструкции, выковываются и фиксируются.
[0030] Хотя несколько конкретных вариантов реализации были описаны и проиллюстрированы, следует понимать, что большое количество изменений, модификаций, вариаций и комбинаций элементов могут быть реализованы на основании настоящего изобретения; например, челюстевидный захват, или захват 182 могут быть размещены на увеличенной переборке 130 груза 110, в то время как грузонесущая траверса 120 может располагаться на язычковой плите 170; дополнительно, усилительные элементы могут быть установлены между челюстевидным захватом 182 и увеличенной переборкой 130. Альтернативным вариантом может быть соединение каждой язычковой плиты 170 с подъемным канатом напрямую через серьгу, или барабан, или не напрямую через один или больше блоков. Альтернативным вариантом может служить язычковая плита 170, состоящая из двух плит. Также подъемный канат может быть представлен цепью, и в этом случае цепной блок используется вместо обычного полипласта. Далее, лебедка на кране может быть заменена на один или более пояс.