УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ РЕМОНТНЫХ РАБОТ НА ГИДРОТЕХНИЧЕСКОМ СООРУЖЕНИИ
DEVICE FOR CONDUCTING REPAIR WORKS AT HYDROTECHNICAL STRUCTURE

Изобретение относится к области выполнения ремонта и прочих работ на гидротехнических сооружениях, таких как морские нефтегазовые буровые, пирсы, эстакады, стенки отводящих каналов, плотины, быки, опоры мостов, устои, и на других объектах с поверхностями, контактирующими с водой, с целью их очистки, ремонта и защиты от коррозии и обрастания.
Из уровня техники известно множество устройств, предназначенных для обеспечения возможности проведения ремонтных работ гидротехнических сооружений в зонах их взаимодействия с водой. Основными признаками таких устройств являются корпус, выполненный в виде полого короба с двумя смежными открытыми гранями, элементы крепления к гидротехническому сооружению, средства откачки воды из корпуса, средства уплотнения зоны контакта устройства с гидротехническим сооружением. В процессе ремонта корпус транспортируют при помощи наземных средств к месту ремонта, после чего фиксируют его при помощи элементов крепления к гидротехническому сооружению, затем откачивают воду из корпуса и, в случае необходимости, производят дополнительное уплотнение места контакта устройства с гидротехническим сооружением, после чего производят необходимые ремонтные работы в осушенной емкости корпуса устройства.
Из уровня техники известно устройство для проведения ремонтных работ на гидротехническом сооружении, отличающееся тем, что на гидротехническом сооружении при помощи резьбового соединения дополнительно закреплена П-образная рама с уплотнителем, при этом корпус закреплен на раме при помощи резьбового соединения [Патент RU №2252292, МПК Е02В 1/00, дата приоритета 31.03.2003, дата публикации 27.09.2004].
Из уровня техники известно устройство для проведения ремонтных работ на гидротехническом сооружении, отличающееся тем, что на гидротехническом сооружении дополнительно закреплена рама-шаблон, причем корпус закреплен на раме при помощи подвижных кронштейнов, также устройство снабжено двумя балластными отсеками [Патент RU №2098546, МПК Е02В 1/00, дата приоритета 08.11.1995, дата публикации 10.12.1997].
Наиболее близким техническим решением является устройство для проведения ремонтных работ на гидротехническом сооружении, которое содержит корпус, выполненный в виде полого короба с двумя смежными открытыми гранями, одна из которых снабжена уплотнителем, балластные отсеки, средство откачки воды, шарнирно соединенные с корпусом в верхней части наклонные штанги, крепежные элементы [Патент RU №157064, МПК Е02В 1/00, дата приоритета 20.05.2015, дата публикации 20.11.2015].
Недостатком вышеописанных устройств является высокая сложность и чрезмерная длительность монтажа устройства для проведения ремонтных работ на гидротехнических сооружениях. Это обусловлено тем, что при монтаже вышеописанных устройств для проведения ремонтных работ крепление производят как в верхней части корпуса, так и в нижних боковых частях, которые расположены под водой, при этом для установки элементов крепления в нижних боковых частях необходимо привлечение водолазов. Вышеописанные устройства не обеспечивают возможности монтажа без крепления в нижних боковых частях. Также вышеописанные устройства не обеспечивают средств для быстрого перемещения устройства для проведения ремонтных работ от одного ремонтируемого участка к другому в процессе эксплуатации.
Техническая задача заявляемого изобретения заключается в упрощении процесса ремонта на гидротехническом сооружении.
Технический результат - упрощение процесса монтажа и эксплуатации устройства для проведения ремонтных работ на гидротехническом сооружении.
Сущность заявляемого изобретения заключается в следующем.
Устройство для проведения ремонтных работ на гидротехническом сооружении содержит корпус не менее чем с тремя закрытыми гранями и не менее чем с двумя смежными открытыми гранями, одна из которых снабжена уплотнителем, балластные отсеки, насос, элементы крепления к гидротехническому сооружению, шарнирно соединенные с элементами крепления на корпусе. В отличие от прототипа балластные отсеки выполнены в виде понтонов, расположенных в верхней части корпуса на его наружной поверхности, элементы крепления к гидротехническому сооружению и элементы крепления на корпусе выполнены в виде кронштейнов, а шарнирное соединение элементов крепления к гидротехническому сооружению с элементами крепления на корпусе выполнено при помощи соединительного пальца с натяжным элементом.
Корпус представляет собой полую конструкцию. Внутри корпус может содержать лестницу. Корпус может быть выполнен из любых известных материалов, обладающих достаточной прочностью, например стали или ударопрочных полимеров. Форма корпуса может быть различной, например в виде куба, параллелепипеда, треугольной призмы, усеченной пирамиды, а также иметь угловую Г-образную форму. Форма корпуса может быть выбрана исходя из специфики гидротехнических сооружений. Так, например, в случае ремонта угловых участков гидротехнических сооружений, а также участков с круглым поперечным сечением целесообразно использование корпуса Г-образной формы. В случае ремонта участка гидротехнического участка, находящегося под наклоном, целесообразно использование корпуса в форме усеченной пирамиды.
Понтоны расположены на закрытых гранях корпуса. Их количество и размер могут варьироваться в зависимости от размеров самого устройства, причем внутренний совокупный объем понтонов составляет примерно 30-50% от внутреннего объема корпуса. Соединение понтонов с корпусом может быть выполнено как разъемным, так и неразъемным. Регулирование плавучести устройства производится путем заполнения понтонов водой или воздухом. В качестве средств для подачи воды могут быть использованы различные клапаны или вентили, причем они могут быть соединены с средствами откачки воды, предназначенными для осушения емкости корпуса. Также возможно использование воздушного компрессора для подачи или стравливания воздуха. Таким образом, возможно использование различных средств для регулирования плавучести устройства для проведения ремонтных работ на гидротехническом сооружении.
На понтонах может быть дополнительно расположена технологическая площадка с леерным ограждением.
Элементы крепления к гидротехническому сооружению крепятся на поверхности гидротехнического сооружения, а элементы крепления на корпусе предназначены для шарнирного соединения корпуса устройства с элементами крепления, которые закреплены на поверхности гидротехнического сооружения. В заявляемом изобретении элементы крепления выполнены в виде кронштейнов.
Кронштейны, закрепляемые на корпусе, расположены в верхней части корпуса с фронтальной стороны, контактирующей с поверхностью гидротехнического сооружения. Они могут быть соединены с корпусом как при помощи разъемного, так и при помощи неразъемного соединения. Кронштейны, закрепляемые на гидротехническом сооружении, предпочтительно закрепляются на нем при помощи анкерных болтов.
Соединительный палец с натяжным элементом предназначены для обеспечения возможности преобразования вращательного движения в поступательное, что позволяет стягивать кронштейны, сближая устройство с гидротехническим сооружением. Причем натяжной элемент продет через соединительный палец и кронштейн на корпусе, а соединительный палец продет через отверстия в кронштейне на корпусе и кронштейне, закрепляемом на гидротехническом сооружении. В качестве натяжного элемента может быть использован любой известный резьбовой элемент, например шпилька с гайками, винт, болт или шуруп с гайками или без. Соединительный палец представляет собой короткий цилиндрический стержень, в средней части которого выполнено отверстие, через которое продет натяжной элемент, причем отверстие может быть выполнено с резьбой или без, в зависимости от вида натяжного элемента (например, в случае использования в качестве натяжного элемента болта возможно исполнение отверстия с резьбой, при этом стержень с резьбой будет проходить через отверстие в кронштейне в отверстие на соединительном пальце). Стягивание производится путем затягивания натяжного элемента, при котором кронштейн на корпусе притягивается натяжным элементом к кронштейну, закрепляемому на гидротехническом сооружении. Процесс стягивания сопровождается наполнением балластных отсеков водой, что исключает возможность перекоса устройства и усиливает уровень прижатия уплотнителя к поверхности гидротехнического сооружения.
Уплотнитель закреплен по контуру открытой грани корпуса и предназначен для предотвращения затекания воды в емкость корпуса во время выполнения работ. Уплотнитель может быть выполнен в виде резиновой прокладки или в виде рукава из водонепроницаемого материала с наполнителем. Уплотнитель должен быть максимально прижат к контуру открытой грани корпуса для предотвращения вдавливания материала рукава уплотнителя в контур корпуса. Крепление уплотнителя может быть произведено известными способами, например, при помощи хомутов, веревок с люверсами. При этом в качестве наполнителя рукава из водонепроницаемого материала может быть использован материал, обладающий достаточной эластичностью, например вата, пенополиуретан, поролон, а также газ или воздух, удерживаемый под давлением, что обеспечит высокую надежность уплотнения зоны контакта устройства для проведения ремонтных работ и гидротехнического сооружения.
Насос может быть расположен в нижней части корпуса. Он предназначен для выкачивания воды из емкости корпуса перед началом проведения работ. Причем он тоже может быть соединен с понтонами.
Заявляемое изобретение обладает новыми существенными отличительными признаками, которые заключаются в том, что:
- балластные отсеки выполнены в виде понтонов, расположенных в верхней части корпуса на его наружной поверхности, что позволяет обеспечить дополнительное прижатие нижней части корпуса (в случае наполнения понтонов водой), а также плавучесть устройству для проведения ремонтных работ при его перемещении от одного ремонтируемого участка к другому в процессе его эксплуатации (в случае наполнения понтонов воздухом), что позволяет обеспечить возможность перемещения устройства для проведения ремонтных работ вручную (при помощи веревок и людских ресурсов), исключить необходимость использования специальной техники (например, краны);
- элементы крепления к гидротехническому сооружению и элементы крепления на корпусе выполнены в виде кронштейнов, а шарнирное соединение элементов крепления к гидротехническому сооружению с элементами крепления на корпусе выполнено при помощи соединительного пальца с натяжным элементом, что позволяет добиться оптимального угла и силы прижатия корпуса к гидротехническому сооружению, так как при шарнирном соединении производится регулировка угла и расстояния между корпусом и гидротехническим сооружением, при этом подвижность обеспечивает соединительный палец, а возможность регулировки расстояния - натяжной элемент, что позволяет максимально прижать корпус устройства к гидротехническому сооружению.
Наличие новых существенных отличительных признаков позволяет достичь синергетического эффекта, заключающегося в существенном упрощении процесса монтажа и эксплуатации устройства для проведения ремонтных работ на гидротехническом сооружении. Указанный синергетический эффект достигается за счет того, что в процессе монтажа устройства для проведения ремонтных работ на гидротехническом сооружении понтоны постепенно наполняют водой, что приводит к образованию угла между корпусом и гидротехническим сооружением с сопутствующим прижатием нижней части корпуса к гидротехническому сооружению, при этом зазор, образуемый между верхней частью корпуса с гидротехническим сооружением, удаляется за счет того, что угол между корпусом и гидротехническим сооружением регулируется при помощи соединительного пальца с натяжным элементом. Таким образом обеспечиваются оптимальный угол и сила прижатия устройства для проведения ремонтных работ к гидротехническому сооружению, при этом исключается необходимость в использовании боковых креплений, находящихся под водой. А при перемещении устройства для проведения ремонтных работ на другой участок в процессе эксплуатации достаточно наполнить понтоны воздухом, отсоединить элементы крепления, переместить устройство для проведения ремонтных работ на другой участок при помощи подручных средств, например зацепив устройство веревками и перетянув его на другой участок вручную, после чего повторить процесс монтажа. За счет чего достигается технический результат, который заключается в упрощении процесса монтажа и эксплуатации устройства для проведения ремонтных работ на гидротехническом сооружении.
В целях иллюстрации синергетического эффекта были проведены испытания, направленные на определение изменения скорости и качества монтажа, а также дальнейшей эксплуатации устройства для проведения ремонтных работ при применении отличительных признаков заявляемого изобретения по отдельности и совместно. В результате испытаний было выявлено, что раздельное использование отличительных признаков не обеспечивает достижения технического результата, так как использование только балластных отсеков в виде понтонов, расположенных в верхней части корпуса на его наружной поверхности, хотя и приведет к дополнительному прижатию нижней части, но при этом может привести к образованию зазора в верхней части корпуса, вследствие чего возникнет необходимость в дополнительном уплотнении, что требует дополнительных временных затрат на монтаж устройства, а в случае использования только элементов крепления к гидротехническому сооружению и элементов крепления на корпусе, выполненных в виде кронштейнов, шарнирное соединение которых выполнено при помощи соединительного пальца с натяжным элементом, не обеспечивается дополнительного прижатия нижней части корпуса к гидротехническому сооружению, поэтому без боковых элементов крепления не будет обеспечиваться надежное прижатие корпуса к гидротехническому сооружению. При этом совокупность существенных признаков и новых отличительных существенных признаков позволяет значительно упростить процесс монтажа и эксплуатации устройства для проведения ремонтных работ на гидротехническом сооружении, при этом сохраняется надежность конструкции в процессе эксплуатации. Сравнительная таблица устройств с боковыми крепления и заявляемого технического решения представлены в таблице 1.
Вышеуказанное свидетельствует о соответствии заявляемого изобретения критерию патентоспособности «изобретательский уровень».
Наличие новых отличительных существенных признаков свидетельствует о соответствии заявляемого изобретения критерию патентоспособности «новизна».
Заявляемое изобретение может быть выполнено из известных материалов с помощью известных средств, что свидетельствует о соответствии заявляемого изобретения критерию патентоспособности «промышленная применимость».
Заявляемое изобретение поясняется следующими чертежами:
Фиг. 1 - Общий вид устройства для проведения ремонтных работ на гидротехническом сооружении.
Фиг. 2 - Вид сверху устройства для проведения ремонтных работ на гидротехническом сооружении.
Фиг. 3 - Устройство для проведения ремонтных работ на гидротехническом сооружении в рабочем состоянии.
Фиг 4 - Шарнирное соединение элементов крепления и элементов крепления корпуса между собой с неотрегулированным и с отрегулированным расстоянием между ними.
Фиг. 5 - Вид сбоку устройства для проведения работ на гидротехническом сооружении до регулировки расстояния между кронштейнами.
Фиг. 6 - Вид сбоку устройства для проведения работ на гидротехническом сооружении после регулировки расстояния между кронштейнами.
Фиг. 7 - Вариант устройства для проведения ремонтных работ на гидротехническом сооружении с корпусом в форме призмы.
Фиг. 8 - Вариант углового устройства для проведения ремонтных работ на гидротехническом сооружении с корпусом Г-образной формы.
Фиг. 9 - Вариант устройства для проведения ремонтных работ на гидротехническом сооружении с корпусом в форме усеченной пирамиды.
Устройство для проведения ремонтных работ на гидротехническом сооружении содержит корпус 1, снабженный уплотнителем 2, насос 3, кронштейны 4 и 5, понтоны 6, расположенные в верхней части корпуса 1 на его наружной поверхности, причем шарнирное соединение кронштейнов 4 и 5 выполнено при помощи соединительного пальца 7 с натяжным винтом 8. В корпусе 1 расположена лестница 9. Причем насос 3 расположен у основания корпуса 1. На понтонах 6 выполнено леерное ограждение 10. Понтоны 6 снабжены воздушным компрессором 11. Крепление кронштейнов 6 к поверхности ремонтируемого гидротехнического сооружения выполнено при помощи анкерных болтов 12. Крепление кронштейнов 4 к устройству выполнено при помощи сварки. Уплотнитель 2 закреплен по контуру открытой стороны корпуса 1 при помощи веревок 13, продетых через люверсы 14 на рукаве уплотнителя 2 и заведенных за крючки 15 корпуса 1.
Заявляемое изобретение работает следующим образом.
К зоне ремонта устройство для проведения ремонтных работ на гидротехническом сооружении доставляют при помощи малого плавучего. После этого на поверхности гидротехнического сооружения высверливают отверстия под анкерные болты 12, на которых закрепляют кронштейны 5, корпус 1 закрепляют на гидротехническом сооружении путем продевания через кронштейны 4 и 5 соединительного пальца 7 и закрепления его положения натяжным винтом 8. После этого понтоны 6 наполняют водой, тем самым прижимая нижнюю часть корпуса 1 к гидротехническому сооружению, при одновременном регулировании расстояния и угла между корпусом 1 и гидротехническим сооружением при помощи соединительного пальца 7 с натяжным винтом 8, путем затягивания натяжного винта 8, вследствие чего происходит стягивание кронштейнов 4 к кронштейнам 5 и обеспечивается плотное прижатие устройства к гидротехническому сооружению.
Далее при помощи насоса 3 производят осушение емкости корпуса 1, после этого проводят проверку места соприкосновения уплотнителя 2 с гидротехническим сооружением на возможное пропускание воды. Затем проводят необходимые ремонтные работы на осушенном участке.
По окончании работ понтоны 6 наполняют воздухом, устройство для проведения ремонтных работ на гидротехническом сооружении отсоединяют от гидротехнического сооружения, путем ослабления натяжного винта 8 и извлечения соединительного пальца 7, после этого устройство при помощи веревок перемещают на другой участок, затем производят аналогичный вышеописанному процесс монтажа.