Плавающая землеройная машина

Плавающая землеройная машина
Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к плавающим экскаваторам, служащим для очистки и углубления дна водоемов. Полезная модель также может быть использована в качестве нодъемно-транснортного устройства для работы на водоемах.
Уровень техники
В настоящее время не решена задача буксировки плавающей машины по суши на сцепке при переезде на относительно небольшие расстояния от одного рабочего объекта (водоема) до другого, в том числе с изменением клиренса в зависимости от дорожных условий. Кроме того, не решена задача ее погрузки на трейлер (прицеп, полуприцеп) без помощи крана для перевозки на большие расстояния, а также не решена задача самостоятельного съезда плавающей машины с берега на воду и ее выезда из воды на берег.
Аналоги
Известно транспортное средство, содержащее устройство для крепления рычага на раме, которое состоит из жестко закрепленного на раме кронщтейна и шарнирно соединенного с ним с возможностью поворота в вертикальной плоскости рычага с плоским опорным элементом на конце, фиксируемого от поворота с помощью штанги, соединяющей рычаг с кронштейном (Авторское свидетельство СССР № 724431, МПК ВббС 23/78, 1980).
Недостаток данного транспортного средства состоит в том, что его невозможно буксировать на сцепке, грузить на трейлер без помощи крана, а также невозможны его самостоятельный спуск на воду и выезд из воды на берег.
Известно подъемно-транспортное средство, содержащее рычаг в виде силового гидроцилиндра, который наклонно закреплен на раме, и опорный элемент в виде колеса, шарнирно связанного с концом штока силового гидроцилиндра, причем рычаг снабжен неравноплечим рычагом, шарнирно закрепленным со штоком силового гидроцилиндра и тягой, один конец которой шарнирно связан с корпусом силового гидроцилиндра, причем на коротком плече упомянутого рычага установлен опорный элемент, а длинное плечо рычага шарнирно связано со свободным концом тяги (Авторское свидетельство СССР № 872439, МПК В66С 23/78, 1981).
Недостаток данного подъемно-транспортного средства состоит в том, что угол колеса по отношению к грунту приближается к прямому только в одном, строго определенном положении штока и только при одной высоте вывешивания подъемно-транспортного средства. При вывешивании транспортного средства с помощью гидроцилиндра на меньшую или
МПКВ66С 23/78
большую высоту опорное колесо встает по отношению к грунту под острым или тупым углом, что не позволяет его использовать в качестве опоры для буксировки транспортного средства при изменении дорожного просвета в зависимости от дорожных условий, а также не позволяет его использовать в качестве рычага при опирании на изменяемое по глубине дно водоема во время работы машины. Недостаток такого подъемнотранспортного средства состоит также в невозможности его буксировки по криволинейной траектории ввиду неповоротности колес и в невозможности погрузки машины на трейлер без помощи крана, поскольку поперечно расположенные тяги и рычаги не позволят трейлеру проехать между ними под рамой машины; а также в невозможности самостоятельного спуска на воду и выезда из воды на берег.
Прототип
Известна также плавающая машина AQUAMOG SRX 109, состоящая из понтона на палубе которого смонтированы силовая установка, движитель судна с двумя гребными колесами по бортам понтона с возможностью их опускания на воду и подъема из воды над палубой понтона с помощью шарнирно установленной на нем рамы и силовых гидроцилиндров и экскаваторное оборудование с грейфером, а к каждому борту понтона в его кормовой части внизу с возможностью поворота в поперечной вертикальной плоскости шарнирно прикреплен рычаг со сдвоенным колесом на конце. Каждый рычаг, в свою очередь, дополнительно соединен с понтоном с помощью силового гидроцилиндра, шарнирно установленного своим корпусом вверху на понтоне, а штоком - на рычаге (Проспект США на плавающую машину AQUAMOG 8ЮС 109).
Данная плавающая машина является наиболее близкой к полезной модели по технической сущности и достигаемому эффекту.
Недостаток рассматриваемой конструкции плавающей машины состоит в том, что ее рычаги и опорные элементы не имеют возможности поворота в горизонтальной плоскости, что не позволяет их устанавливать продольно и использовать для буксировки по дорогам и во внедорожных условиях, а также использовать для спуска плавающей машины на колесах на воду и самостоятельного ее выезда из воды на берег. Наличие двух боковых рычагов не обеспечивает устойчивого положения плавающей машине на суше и не позволяет вывешивать ее на рычагах для погрузки на трейлер без помощи крана.
Сущность полезной модели
В основу полезной модели положена задача придания плавающей землеройной машине возможности передвигаться не только по воде, но и самостоятельно съезжать с берега на воду и выезжать из воды на берег, а кроме того возможности буксировки плавающей машины на колесных опорах и самостоятельной погрузки машины на трейлер без помощи крана.
Поставленная задача достигается тем, что в плавающей землеройной машине, содержащей понтон, на палубе которого установлены силовая установка, движитель судна и экскаваторное оборудование, а на каждом борту в его кормовой части шарнирно установлен рычаг с колесной опорой на конце, снабженный гидроцилиндром его поворота в вертикальной плоскости, дополнительно каждый рычаг вместе с гидроцилиндром его поворота установлен на понтоне посредством вертикальной оси с возможностью поворота их в горизонтальной плоскости, а в носовой части понтона дополнительно установлен опорно-поворотный круг с верхней и нижней поворотными частями, верхняя часть которого соединена с понтоном посредством шарнирного параллелограмма и двух силовых гидроцилиндров, а к его нижней части присоединены: спереди - сцепка, а внизу - колесный мост. Кроме того, каждый рычаг установлен на вертикальной оси с возможностью фиксации в продольном и поперечном положении относительно понтона. Преимущественно рычаг установлен на вертикальной оси посредством кронштейна тавровой формы на виде сверху с отверстиями с вертикальной осью, выполненными в полке тавра кронштейна по разные стороны от его стенки, а в понтоне также выполнены отверстия с вертикальной осью, с которыми при продольном или поперечном положении рычагов относительно оси понтона могут быть совмещены отверстия кронштейна с возможностью помещения в совмещенные отверстия переставного пальца. Дополнительно опорно-поворотный круг содержит фиксатор взаимного углового положения его верхней и нижней частей. Предпочтительно движитель судна выполнен в виде двух гребных колес, расположенных по бортам понтона, каждое из которых установлено на шарнирно соединенной с понтоном раме с возможностью опускания гребного колеса в воду и подьема из воды с помощью силового гидроцилиндра, причем каждое гребное колесо снабжено независимым и реверсивным приводом. В этом случае предпочтительно гребные колеса выполнены в виде полых многогранных призм, а именно в виде полых шестигранных призм. Помимо этого экскаваторное оборудование выполнено в виде грейфера, шарнирно установленного на телескопической стреле, смонтированной на вертикальной колонне, установленной на понтоне. В этом случае предпочтительно грейфер установлен на телескопической стреле шарнирно с возможностью его фиксации от поворота в шарнире относительно стрелы.
Плавающая землеройная машина, благодаря конструкции передней подвески с колесным мостом и опорно-поворотным кругом, а также конструкции поворотных в горизонтальной плоскости рычагов с колесным опорами, способна вывешиваться на колесах на необходимую высоту над грунтом и при их продольном положении перемещаться по суши, съезжать с суши на воду или выезжать из воды на берег путем отталкивания рабочим органом или быть отбуксированной тягачом от одного места работы к другому. При этом, в зависимости от дорожных условий, при буксировке
может быть выбран любой рациональный дорожный просвет между днищем понтона и грунтом при постоянном горизонтальном положении опорно-поворотного круга. При нахождении на воде при поперечном расположении рычагов и опирании колесами на дно водоема, плавающая землеройная машина обладает достаточной поперечной устойчивостью для выполнения землеройных работ на воде, а на суше - самостоятельно, без помощи крана, вывешиваться над настилом заехавшего под нее трейлера и грузиться на него.
Перечень фигур чертежей.
Полезная модель поясняется следующими чертежами, где: на фиг. 1 - плавающая землеройная машина на воде, экскаваторное оборудование установлено на поворотной колонне и расположено вдоль палубы, вид сбоку;
на фиг. 2 - то же, экскаваторное оборудование уложено на корме; на фиг. 3 - плавающая землеройная машина на воде, вид сверху; на фиг. 4 - крепление рычагов с колесными опорами к понтону (кормовая
часть машины), вид сбоку; на фиг. 5 - то же, вид сверху; на фиг. 6 - крепление колесного моста к понтону (носовая часть машины);
вид сбоку;
на фиг. 7 - то же, вид сверху;
на фиг. 8 - сечение по А-А на фиг. 7 (сечение по опорно-поворотному кругу);
на фиг. 9 - плавающая землеройная машина в рабочем положении при углублении дна водоема; вид сбоку; на фиг. 10 - то же, при поперечном положении рабочего оборудования;
вид со стороны кормы; на фиг. 11 - самостоятельный выезд плавающей землеройной машины из
воды на берег, вид сбоку; на фиг. 12 - буксировка плавающей землеройной машины на жесткой
сцепке, вид сбоку;
на фиг. 13 - то же, при повороте налево, вид сверху; на фиг. 14 - то же, при повороте направо;
на фиг. 15 - начало погрузки плавающей землеройной машины на транспортное средство без помощи крана (машина вывешена на колесном мосту и колесных опорах над настилом полуприцепа), вид сбоку;
на фиг. 16 - сечение по Б-Б на фиг. 14; на фиг. 17 - завершение погрузки плавающей землеройной машины на
транспортное средство, вид сбоку.
Плавающая землеройная машина (фиг. 1,2,3) состоит из герметичного понтона 1, на налубе которого в носовой части смонтирована силовая установка 2, стойка 3 и движитель судна, состоящий из двух гребных колес 4 с независимым реверсивным приводом, смонтированных с возможностью опускания на воду по бортам понтона 1, а на его корме установлено экскаваторное оборудование 5 с телескопической стрелой и землеройным рабочим органом, например, с грейфером 6 на конце. В средней части понтона 1 размещена рубка 7 с гидроуправлением, а также предусмотрена свободная площадка для перевозки сменного рабочего органа для очистки дна водоема, например, двухчелюстных граблей 8. На каждом борту понтона 1, в его кормовой части (фиг.4, 5), шарнирно, на закрепленной на понтоне 1 вертикальной оси 9, установлен кронштейн 10 тавровой формы на виде сверху с возможностью его поворота в горизонтальной плоскости на 90° с продольной и поперечной фиксацией своего положения с помощью переставного пальца 11, для которого в кронштейне 10 предусмотрены отверстия 12, 13, а в понтоне 1 отверстия 14, 15. К каждому кронштейну 10 внизу шарнирно прикреплен рычаг 16с возможностью его поворота в вертикальной плоскости, а вверху - силовой гидроцилиндр 17, шток которого также шарнирно соединен с рычагом 16. На конце каждого рычага 16 установлена колесная опора в виде сдвоенного колеса с возможностью его вращения вокруг своей горизонтальной оси. К торцу носовой части понтона 1 (фиг. 6, 7, 8) прикреплен установленный горизонтально опорноповоротный круг 19, который состоит из верхней 20 и нижней 21 частей, взаимное вращение которых происходит в подшипниках 22. В верхней 20 и нижней 21 частях опорно-поворотного круга 19 выполнены расположенные напротив отверстия, в которые может быть вставлен стопорный палец (на фиг. 8 показан пунктиром). Верхняя часть 20 опорно-поворотного круга 19 с помощью шарнирного параллелограмма 23 и двух силовых гидроцилиндров 24 соединена с носовой частью понтона 1, а нижняя часть 21 прикреплена к колесному мосту 25, на концах которого установлены колеса 26. К нижней части 21 опорно-поворотного круга 19 впереди шарнирно прикреплена буксирная сцепка 27 с возможностью ее фиксации в вертикальном положении.
Плавающая землеройная машина работает следующим образом.
Передвижение плавающей землеройной машины по воде производится при вращении ее гребных колес 4. При этом экскаваторное оборудование 5 с грейфером 6 переводят в транспортное положение, развернутое вдоль понтона 1 над его палубой и устанавливают на стойке 3 (см. фиг. 1, 3), или, как вариант, складывают на корме понтона 1 (см. фиг. 2), а грейфер 6 устанавливают на верхней неповоротной части 20 опорно-поворотного круга 19. Гребные колеса 4, расположенные над палубой (на фиг. 1,3 показано штрих-пунктирной линией) спускают на воду (см. фиг. 1, 2, 3), а рычаги 16 со сдвоенными колесами 18с помошью силовых гидроцилиндров
17 и колесный мост 25 с колесами 26 с помощью силовых гидроцилиндров 24 и шарнирного параллелограмма 23 поднимают над водой. При этом нижняя поворотная часть 21 опорно-поворотного круга 19 фиксируется в неподвижном положении относительно его поворотной части 20. При вращении гребных колес 4 в одну или другую сторону происходит передвижение плавающей землеройной машины вперед или назад. Изменение курса ее движения производится отключением одного из гребных колес. При вращении гребных колес в противоположные стороны происходит ее разворот на месте в ту или другую сторону, что обеспечивает хорошую маневренность на воде.
Работа плавающей землеройной машины на воде по углублению или очистке дна водоемов осуществляется с помощью экскаваторного оборудования 5 грейфером 6 (фиг. 9, 10). При этом гребные колеса 4 опускают на воду, колесный мост 25 с колесами 26 поднимают над водой с помощью силовых гидроцилиндров 24, а рычаги 16 с помощью кронштейнов 10 на оси 9 переводят в поперечное положение при вынутых пальцах 11 из отверстий 13, 15 и установке их в отверстия 12, 14 (на фиг. 5 показано штрих-пунктиром) и опускают с помощью силовых гидроцилиндров 17 до упора сдвоенных колес 18 в дно водоема (см. фиг. 9, 10) при зафиксированном поперечном положении кронштейнов 10. Изменение глубины копания грейфера 6 и его углового положения в горизонтальной плоскости обеспечено конструкцией экскаваторного оборудования 5. Перемещение плавающей землеройной машины в процессе ее работы и маневрирование обеспечивается вращением гребных колес 4 при приподнятых относительно грунта рычагах 16 и колесных опор 18с помощью силовых гидроцилиндров 17, или, как вариант, путем отталкивания от грунта экскаваторным оборудованием 5 с грейфером 6. При изменении глубины водоема положение сдвоенных колес 18 при опирании их на дно водоема регулируется поворотом рычагов 16с помощью силовых гидроцилиндров 17 в вертикальной плоскости.
Самостоятельный выезд плавающей землеройной машины из воды на сушу на пологий берег осуществляется на колесных опорах 18 и колесах 26 отталкиванием от грунта экскаваторным оборудованием 5 с грейфером 6 при его зафиксированном от поворота положении и зафиксированной от поворота нижней части 21 опорно-поворотного круга 19 (фиг. 11). Понтон 1 вывешивают относительно грунта в носовой части на высоту П на колесном мосту 25 с помощью силовых гидроцилиндров 24 при поднятых над палубой гребных колесах 4, а в кормовой части - на высоту И2 на колесных опорах 18 посредством силовых гидроцилиндров 17 и зафиксированных в продольном положении рычагах 16. Самостоятельный выезд плавающей землеройной машины из воды на более крутой берег производится при работе экскаваторного оборудования 5 и грейфера 6 в сочетании с работой силовых гидроцилиндров 17 и 24 по подъему понтона 1 на колесных опорах 18 и колесах 26 и обратному опусканию его на грунт. Так, после отталкивания от грунта экскаваторным оборудованием 5 и грейфером 6, перед втягиванием стрелы, во избежание откатывания плавающей землеройной машины на колесах назад, колесный мост 25 и рычаги 16 приподнимают вверх до опускания днища понтона 1 на грунт. В таком положении она удерживается на месте при втягивании стрелы экскаваторного оборудования 5 за счет силы трения понтона 1 о грунт. При отталкивании грейфером 6 от грунта путем выдвижения стрелы плавающая землеройная машина снова должна быть вывешена на колесных опорах 18 и колесах 26 относительно грунта. Таким образом, цикл движения повторяется до ее полного выезда на сушу.
Буксировка плавающей землеройной машины осуществляется на жесткой сцепке 27 с помощью тягача при расфиксированной нижней поворотной части 21 опорно-поворотного круга 19 (фиг. 12). При этом экскаваторное оборудование 5 и гребные колеса 4 устанавливают над палубой в транспортное положение, плавающую землеройную машину вывешивают с помощью силовых гидроцилиндров 17, 24, рычагов 16 и шарнирного параллелограмма 23 на колесных опорах 18 и колесах 26 над поверхностью грунта на высоту Пз, соответствуюшую необходимому дорожному просвету, а сцепку 27 расфиксируют и переводят из вертикального положения в горизонтальное и подсоединяют к тягачу. При ухудшении дорожных условий при буксировке, например, при выезде с дороги с покрытием на проезжую часть без покрытия или во внедорожные условия, дорожный просвет между днищем понтона 1 и грунтом увеличивают путем выдвижения штоков силовых гидроцилиндров 17, 24, воздействуя через рычаги 16 и шарнирный параллелограмм 23 соответственно на колесные опоры 18 и колесный мост 25, при этом опорно-поворотный круг 19 и сцепка 27 сохраняют необходимое горизонтальное положение относительно поверхности грунта за счет шарнирного параллелограмма 23. Возможность изменения дорожного просвета повышает проходимость плавающей землеройной машины при ее буксировке во внедорожных условиях. В процессе буксировки плавающей землеройной машины при помощи сцепки 27при повороте влево (фиг. 13) или вправо (фиг. 14) происходит поворот в ту же сторону нижней поворотной части 21 опорно-поворотного круга 19 относительно верхней неповоротной части 20 и поворот колесного моста 25 относительно своей вертикальной оси на любой угол. Поворот плавающей землеройной машины на угол 90° влево или вправо относительно продольного положения (см. фиг. 13,14) обеспечивает ей малый радиус поворота и высокую маневренность при буксировке.
При перевозке плавающей землеройной машины на транспортном средстве, например, на полуприцепе, не требуется грузоподъемный кран для ее погрузки. Перед погрузкой экскаваторное оборудование 5 с грейфером 6 и гребные колеса 4 переводят в транспортное положение, сцепку 27
фиксируют в вертикальном положении, а рычаги 16 с кронштейнами 10 переводят в поперечное положение. С помощью силовых гидроцилиндров 17, 24 плавающая землеройная мащина самостоятельно вывешивается на колесных опорах 18 и колесах 26 над уровнем грунта на высоту Н4 в носовой части и HS в кормовой части, причем высота Н4 не превышает Нз, но превыщает уровень настила транспортного средства на величину гарантированного зазора S между ним и днищем понтона 1 (фиг. 15, 16). Транспортное средство, находясь на одной линии с плавающей землеройной мащиной, со стороны ее кормы заезжает задним ходом под днище понтона 1 до упора задним бампером в ее колеса 26 (см. фиг. 15). При задвигании штоков силовых гидроцилиндров 17 и 24 понтон 1 плавно садится на настил транспортного средства (фиг. 17), при этом колесные опоры 18 на рычагах 16 и колесный мост 25 с колесами 26 на шарнирном параллелограмме 23 приподнимаются вверх до своего транспортного положения, а затем рычаги 16с колесными опорами 18 с помощью кронштейнов 10 переводят в продольное верхнее положение или опускают в продольном положении на настил транспортного средства (на фиг. 17 показано штрих-пунктиром).
При буксировке плавающей землеройной машины и при перевозке на трейлере ее габариты входят в разрешенные правилами дорожного движения размеры для перевозки по дорогам.
Плавающая землеройная машина выполнена на уровне технического предложения. В настоящее время разрабатываются рабочие чертежи для изготовления опытного образца.