МОДУЛЬНОЕ ТРАНСПОРТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ СУДОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Полезная модель относится к области судостроения и судоремонта, а именно к устройствам для перемещения по рельсовым путям, расположенным в отметке территории верфи, блоков, модулей и судов как в продольном, так и в поперечном направлениях. Полезная модель предназначена для использования в качестве судовозного оборудования судостроительных и судоремонтных предприятий, а также может быть использована в других отраслях промышленности при перемещении тяжеловесных грузов (металлургия, железнодорожный транспорт, авиастроение).
На предприятиях судостроения и судоремонта России для транспортирования судов по территории предприятия в подавляющем большинстве случаев используются классические судовозные поезда, состоящие из судовозных тележек, двигающихся по рельсам только вперед или назад. Для изменения направления движения на 90°, как правило, применяется трансбордер. Помимо использования трансбордера возможно изменение направления транспортировки путем пересадки судна на тележки, установленные на перпендикулярных путях.
Основной проблемой таких предприятий является высокая трудоемкость работ при изменении направления перемещения транспортной системы с установленной на ней конструкцией.
На современных зарубежных верфях и некоторых отечественных широкое распространение получили системы транспортирования судов с поворотными тележками. Использование систем транспортирования судов данного типа позволяет отказаться от трансбордеров или операции пересадки, тем самым сократить капитальные затраты при новом строительстве или капитальном ремонте верфей.
В качестве прототипа выбрана известная модульная транспортная система для перемещения судовых конструкций (патент RU №129076, B63C 5/00, B63B 9/06, B63B 9/06, 23.01.2013), которая в определенной мере решает описанную проблему. Так, модульная транспортная система для перемещения судовых конструкций выполнена в виде самоходного рельсового судовозного поезда, перемещающегося по рельсовым путям и состоящего из приводных и неприводных стапельных тележек, соединенных грузонесущей кильблочной балкой коробчатой конструкции. При этом тележки скомплектованы в транспортные модули, каждый из которых состоит из пары четырехколесных приводных или неприводных судовозных тележек, скрепленных между собой соединительными штангами, а количество модулей определяется массой судовой конструкции, причем длина соединительных штанг обеспечивает размещение соседних тележек на расстоянии, равном расстоянию между соседними рядами поперечных путей, а все модули судовозного поезда управляются гидросистемой от общей мобильной насосной станции. Для разворота тележек транспортная система с перемещаемым по поперечным путям грузом должна быть остановлена в месте пересадки на пути перпендикулярного направления. Гидродомкраты тележек опускаются до отрыва колес от поверхности рельсовых путей и подъема их на высоту, необходимую для разворота тележек. Разворот производится при помощи механизмов поворота тележек, для чего транспортная система устанавливается на опорные поверхности кильблочной балки. После разворота тележек гидродомкраты поднимаются до высоты, на которой производится транспортирование транспортной системы с грузом.
Основным недостатком прототипа является его специфичность, поскольку в состав его конструкции входит специальная кильблочная балка, без которой невозможен разворот тележек. Таким образом, прототип не может работать с иными подкилевыми балками, что делает его не универсальным. Кроме того, наличие кильблочной балки, которая соединена с гидродомкратами усложняет всю конструкцию, делая ее более громоздкой и неудобной в эксплуатации.
Задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является создание модульного транспортного устройства для продольного и поперечного перемещения судовых конструкций различных габаритов, позволяющего достичь приведенных ниже технических результатов.
Технические результаты, достигаемые при использовании заявляемой полезной модели:
- повышение удобства при эксплуатации;
- расширение арсенала технических средств, предназначенных для продольного и поперечного перемещения судовых конструкций различных габаритов.
Технические результаты достигаются за счет того, что в модульном транспортном устройстве для перемещения судовых конструкций, выполненном в виде самоходного судовозного поезда, состоящего из гидравлической насосной станции и, как минимум, четырех поворотных стапельных тележек, каждая из которых снабжена механизмом подъема/опускания груза и связана с гидравлической насосной станцией, каждая поворотная стапельная тележка снабжена вспомогательным гидроцилиндром, предназначенным для ее подъема/опускания, а гидравлическая насосная станция снабжена системой управления на основе программируемого логического контроллера.
В качестве механизма подъема/опускания груза может быть использован гидроцилиндр.
Гидравлическая насосная станция может быть снабжена поворотными колесами.
Гидравлическая насосная станция может быть снабжена двумя парами колес, причем первая пара колес может быть установлена перпендикулярно второй паре колес и снабжена механизмом выдвижения.
Каждая поворотная стапельная тележка может быть снабжена гидропанелью передвижения.
Каждая поворотная стапельная тележка может быть снабжена гидропанелью подъема/опускания груза.
Каждая поворотная стапельная тележка может быть снабжена гидропанелью подъема/опускания этой тележки.
Каждая поворотная стапельная тележка может быть снабжена балансирной осью.
Заявленное модульное транспортное устройство для перемещения судовых конструкций содержит приводные поворотные стапельные тележки с гидроприводом, которые перемещаются по рельсам. При этом, входящие в состав заявляемого модульного транспортного устройства, тележки, за счет наличия узла поворота на 90°, позволяют изменять направление движения, что в свою очередь позволяет отказаться от использования трансбордера или выполнения операции пересадки судна на тележки, установленные перпендикулярных путях, а значит повышает удобство эксплуатации заявляемого технического решения.
Количество тележек может изменяться от 4-х (2 пары) до 24-х (12 пар) или до 100-ти (50 пар). В зависимости от массы и размеров перемещаемого изделия количество используемых пар может быть увеличено в требуемое количество раз и может превышать 50 пар.
В состав каждой поворотной стапельной тележки входит механизм подъема/опускания груза и вспомогательный гидроцилиндр, предназначенный для ее подъема и опускания. В качестве механизма подъема/опускания груза целесообразно использовать гидроцилиндр, однако для выполнения указанной функции могут применяться и иные механизмы. При этом, каждая тележка может быть снабжена двумя отдельными гидроцилиндрами - одним для подъема/опускания груза и вторым для подъема и опускания самой тележки, а может быть снабжена комбинированным гидроцилиндром, который будет включать в себя как гидроцилиндр для подъема/опускания груза, так и гидроцилиндр для подъема/опускания самой тележки. Использование одного общего гидроцилиндра упрощает конструкцию, поэтому предпочтительно использовать именно комбинированный гидроцилиндр. Тем не менее, возможен и вариант с двумя гидроцилиндрами, который отличается надежностью и простотой в обслуживании.
Заявленная конструкция поворотной стапельной тележки обеспечивает возможность ее подъема над рельсами для поворота на 90° и дальнейшее опускания на рельсы поперечного направления без демонтажа гидравлической линии и без наличия дополнительных элементов, таких как специальные кильблочные балки. Рассмотрим конструкцию прототипа, который состоит из модулей, в состав которых входит кильблочная балка и две тележки. При этом, тележки закреплены на балке. Для поворота на 90° необходимо опуститься на интегрированные в балку опоры, поднять тележки над рельсами и повернуть их за счет механизма поворота, расположенного в балке. Получается, что прототип может работать только со специализированными подкилевыми балками. В отличие от прототипа в заявляемом техническом решении специальная кильблочная балка отсутствует, а возможность поворота тележек достигается за счет наличия вспомогательных гидроцилиндров, которые при необходимости поворота приподнимают тележку над стапельным полем, и тем самым обеспечивают возможность ее поворота вручную или автоматически. Таким образом, заявляемое модульное транспортное устройство может быть использовано для перемещения любых грузов и является совместимым с любыми кильблочными или иными балками, что делает его универсальным и более удобным при эксплуатации.
Вспомогательные гидроцилиндры установлены на стапельных тележках таким образом, чтобы, опираясь на стапельное поле, поднимать тележки для их поворота. Для достижения заданной цели целесообразно располагать вспомогательные гидроцилиндры в нижней части стапельных тележек, поскольку такое расположение в данном случае является оптимальным. Кроме того, целесообразно снабжать вспомогательные цилиндры упорами, которые способны обеспечить достаточную площадь контакта вспомогательного гидроцилиндра со стапельным полем. Другими словами, упоры позволят обеспечить устойчивость тележки при ее подъеме и предотвратить повреждения стапельного поля в месте разворота. Упоры могут быть снабжены встроенными упорными подшипниками.
Для обеспечения возможности перемещения поворотной стапельной тележки предлагается снабдить ее гидравлическим приводом, например, гидромотором с планетарным редуктором.
При оснащении поворотных стапельных тележек дополнительными гидравлическими центрирующими устройствами, заявляемое техническое решение позволит осуществлять крупноблочную сборку блок-секций с позиционированием по шести осям, что несомненно повысит удобство эксплуатации заявленного устройства.
Гидравлическая насосная станция представляет собой шасси на пневмоходу или железнодорожных колесах с гидравлическим приводом движения, на котором установлены гидравлические агрегаты и пульт управления, обеспечивающие работу модульного транспортного устройства на всех режимах.
Все поворотные стапельные тележки связаны гидравлическими рукавами высокого давления с гидравлической насосной станцией. Кроме того, к гидравлической насосной станции через рукава высокого давления подключены все исполнительные гидравлические устройства. Гидравлическая насосная станция в свою очередь через рукава высокого давления запитывает тележки и управляет ими. Кроме того, гидравлическая насосная станция обеспечивает следующие функции: плавный пуск, передвижение и динамическое торможение модульного транспортного устройства; синхронизацию скорости передвижения тележек; работу исполнительных органов вне зависимости от числа пар тележек, из которых составлено модульное транспортное устройство, и фактической нагрузки на тележки; питание гидравлических центрирующих устройств при крупноблочной сборке.
Гидравлическая насосная станция снабжена программируемым логическим контроллером, который входит в состав системы управления. Указанный программируемый логический котроллер предназначен для регулировки, контроля и поддержания настроенных параметров модульного транспортного устройства. Так, в частности, наличие программируемого логического контроллера позволяет осуществить следующие функции:
- аварийное отключение системы в случае превышения заданных параметров работы модульного транспортного устройства;
- ввод данных и настройку необходимых параметров для работы модульного транспортного устройства на всех режимах оператором на дисплее пульта управления;
- контроль всех параметров (давление, температура и т.п.) на всех режимах с выводом значений параметров на дисплей;
- ручное переключение режимов работы модульного транспортного устройства с пульта управления;
- синхронизацию скорости передвижения тележек;
- блокировку включения системы после хранения модульного транспортного устройства при отрицательной температуре окружающей среды;
- отключение системы в случае нагрева рабочей жидкости до температуры, превышающей допустимую;
- автоматическое охлаждение рабочей жидкости при температуре, превышающей заданную.
Стоит особо отметить тот факт, что благодаря наличию программируемого логического контроллера оператор с пульта управления может задать различные режимы работы модульного транспортного устройства, что значительно расширяет потенциал его использования и придает ему универсальность. Так, в одном режиме все поршневые полости гидроцилиндров подъема/опускания груза в пределах каждой зоны могут быть взаимосвязаны, при этом давление в гидроцилиндрах уравнивается, а на каждую тележку в пределах каждой зоны будет действовать одинаковая нагрузка. В другом режиме подъем всех зон может осуществляться одновременно. В третьем режиме поршневые полости гидроцилиндров подъема/опускания груза, входящих в одну зону, могут быть взаимосвязаны, а поршневые полости другой зоны могут быть независимы. Четвертый режим может позволить выполнить подъем любой отдельной балки, установленной на двух тележках, независимо от остальных балок. Таких режимов может быть множество - в зависимости от характеристик груза и области использования заявляемого устройства.
Таким образом, программируемый логический контроллер позволяет оператору гидравлической насосной станции удаленно контролировать все параметры элементов модульного транспортного устройства, а также управлять ими. С учетом того, что на данный момент системы управления других гидравлических насосных станций не содержат таких контроллеров, а выполнены по другим технологиям, заявляемое техническое решение может считаться наиболее удобным, технологичным и безопасным среди аналогов.
Гидравлическая станция также содержит блок насосов, предназначенный для подачи рабочей жидкости в систему и создания в ней необходимых рабочих давлений и расходов, а также систему охлаждения рабочей жидкости, состоящую из теплообменника принудительного воздушного охлаждения с установленным дискретным датчиком температуры.
Для дополнительного повышения удобства при использовании заявляемого модульного транспортного устройства конструкция гидравлической насосной станции может быть выполнена таким образом, чтобы позволять этой насосной станции перемещаться по рельсовому пути как в продольном, так и в поперечном направлениях, то есть гидравлическая насосная станция может быть выполнена поворотной, как и стапельные тележки. Изменение направления движения гидравлической насосной станции на 90° может быть осуществлено как за счет выполнения ее колес поворотными, так и за счет использования второй пары колес, расположенной перпендикулярно первой паре колес, причем одна пара колес должна быть выполнена с возможностью выдвигания.
Для удобства работы и эксплуатации, рукава высокого давления могут быть оснащены быстроразъемными соединениями, позволяющими быстро присоединять или отсоединять магистрали без потери рабочей жидкости.
Заявленное техническое решение может быть дополнительно снабжено гидропанелями передвижения, подъема/опускания груза и подъема/опускания самой тележки, установленными на поворотных стапельных тележках. Указанные гидропанели предназначены для ручного управления работой привода тележки и процессом подъема/опускания груза, а также самой тележки. Таким образом, в экстренном случае или просто при необходимости оператор может вручную управлять поворотной стапельной тележкой, что повышает удобство эксплуатации всего технического решения.
Для обеспечения возможности работы заявленного модульного транспортного устройства на изношенных путях или путях, которые не соответствуют ГОСТу в его конструкции может быть предусмотрено наличие балансирной оси. Балансирная ось представляет собой монолитную балку переменного сечения, на концах которой установлены холостые колеса стапельной тележки. Балансирная ось в свою очередь установлена на оси качания, которая придает балансирной оси одну ограниченную степень свободы - качание в вертикальной плоскости относительно горизонтальной продольной оси тележки. Диапазон углового перемещения балансирной оси в общем случае должен быть не менее 1°, что позволяет даже на путях, не соответствующих действующим нормативным документам, всем колесам (включая колеса приводной оси) иметь постоянный контакт с рельсами, что в свою очередь обеспечивает равномерную передачу нагрузки от веса груза через все колеса на рельсовые пути. Таким образом, благодаря наличию балансирной оси заявленное модульное транспортное устройство может работать на изношенных путях или путях, которые не соответствуют «Правилам устройства и безопасной эксплуатации судовозного и судоспускового оборудования» 741-12-330-75, что придает заявляемому техническому решению универсальность и делает его наиболее удобным в эксплуатации на старых не модернизированных путях.
Поворотные стапельные тележки могут быть соединены в две продольные линии посредством межтележечных связей, например, соединительных штанг. Эти связи используются для соединения друг с другом соседних тележек с целью поддержания их взаимного расположения и укладки рукавов высокого давления.
В состав заявленного модульного транспортного устройства может быть интегрирована система «холодного пуска», снабженная датчиком контроля температуры рабочей жидкости и предназначенная для предварительного прогрева масла в холодное время года.
Заявленное техническое решение может применяться как комплектно, так и разбиваться на меньшие модули для транспортирования заказов меньших массогабаритных значений.
Полезная модель поясняется чертежами, где:
На фиг. 1 показан общий вид заявляемого устройства.
На фиг. 2 показан общий вид поворотной стапельной тележки.
На фиг. 3 показан вид поворотной стапельной тележки сбоку.
На фиг. 4 показан вид поворотной стапельной тележки сверху.
На фиг. 5 показан вид поворотной стапельной тележки спереди.
На фиг. 6 показан вид поворотной стапельной тележки сзади.
На фиг. 7 показан общий вид гидравлической насосной станции.
Согласно рисункам, модульное транспортное устройство для перемещения судовых конструкций содержит гидравлическую насосную станцию 1 и набор поворотных стапельных тележек 2, которые соединены между собой в два ряда соединительными штангами 3. Каждая поворотная стапельная тележка 2 соединена с гидравлической насосной станцией 1 рукавом высокого давления 4, который снабжен быстро разъемными соединениями. На тележках 2 установлены поперечные и продольные подкилевые балки 5, предназначенные для установки судна.
Каждая поворотная стапельная тележка 2 содержит основание 6 (раму) с платформой 7, на которой закреплены гидропанель 8 подъема/опускания груза и гидропанель 9 передвижения. Также поворотная стапельная тележка 2 содержит комбинированный гидроцилиндр, который состоит из гидроцилиндра 10, предназначенного для подъема/опускания груза, и вспомогательного гидроцилиндра 11, который предназначен для подъема и опускания самой тележки. Гидроцилиндр 10, предназначенный для подъема/опускания груза, снабжен транспортной опорой 12. Вспомогательный гидроцилиндр 11 снабжен упором 13. Кроме того, на основании закреплены четыре колеса 14 с силовыми ребордами, привод 15 и балансирная ось 16.
Гидравлическая насосная станция 1 выполнена в виде основания с шасси, на котором смонтированы съемные кожухи 17, под которыми установлены двигатель 18, гидробак 19, блок охлаждения 20 и блок гидрооборудования 21. Также на основании смонтирована кабина (площадка) оператора 22 с пультом управления.
Гидравлическая насосная станция 1 снабжена системой управления на базе программируемого логического контроллера.
Модульное транспортное устройство для перемещения судовых конструкций работает следующим образом.
Судно размещают на подкилевых балках 5, причем это могут быть любые подкилевые балки, поскольку заявляемое устройство не ограничено возможностью работы с каким-либо определенным видом балок. Для перемещения судна формируют так называемый самоходный судовозный поезд, который состоит из гидравлической насосной станции 1 и двух рядов поворотных стапельных тележек 2, которые соединены между собой соединительными штангами 3.
При помощи гидравлической насосной станции 1 и приводов 15 стапельных тележек 2 самоходный судовозный поезд завозят под подкилевые балки 5. После этого гидроцилиндр 10, предназначенный для подъема/опускания груза, начинает перемещать транспортную опору 12 вертикально вверх до момента ее контакта с килевой балкой 5. После контакта транспортной опоры 12 с килевой балкой 5 гидроцилиндр 10 продолжает поднимать транспортную опору 12 выше, поднимая при этом и килевую балку 5 с установленным на ней судном. Управление гидроцилиндром 10 осуществляется с пульта управления при помощи программируемого логического контроллера через рукава высокого давления 4.
Как только поперечная килевая балка 5 поднимется на высоту не менее 50 мм и не будет касаться площадки, ее подъем прекращается, а высота фиксируется гидроцилиндром 10. Таким образом, подкилевые балки 5 с судном на них находятся в приподнятом состоянии на транспортных опорах 12 стапельных тележек 2.
При включении приводов 15 стапельных тележек 2 самоходный судовозный поезд с установленным на нем судном начинает перемещение вдоль рельсов стапельного поля. Контроль и управление перемещением стапельных тележек осуществляется с пульта управления гидравлической насосной станции 1 при помощи программируемого логического контроллера.
Для изменения направления движения самоходного судовозного поезда с продольного на поперечное необходимо опустить транспортируемый объект, чтобы опоры поперечных балок достигли уровня стапельного поля. Это осуществляется за счет снижения транспортных опор 12 гидроцилиндрами 10. После этого, активируются вспомогательные гидроцилиндры 11 подъема/опускания тележек - они опускаются вертикально вниз до момента соприкосновения упора со стапельным полем, после чего происходит подъем тележки 2 над стапельным полем. После подъема всех тележек над рельсами, оператор вручную или автоматически поворачивает каждую тележку 2 на 90° для перестановки на перпендикулярные рельсы. Как только все тележки 2 будут перевернуты, вспомогательные гидроцилиндры 11 опускают тележки 2 на рельсы. Управление вспомогательными гидроцилиндрами 11 осуществляется с пульта управления при помощи программируемого логического контроллера через рукава высокого давления 4.
Такой механизм подъема/опускания стапельных тележек 2 позволяет заявляемому техническому решению быть применимым в различных областях производства, поскольку его конструкция не зависит от груза или от площадки, на которой этот груз установлен, поворот тележек осуществляется автономно и не связан с формой или материалом груза и балок. Более того, предлагаемая конструкция является более безопасной и удобной в эксплуатации.
После смены направления движения тележек гидроцилиндры 10 вновь поднимают балки с грузом на транспортных опорах 12 и перемещение груза продолжается.
Кроме того, при повороте тележек происходит также аналогичный поворот колес гидравлической насосной станции 1 для ее дальнейшего перемещения в перпендикулярном направлении.
При наличии дефектов на путях или в случае несоответствия путей всем требованиям, балансирная ось 16 позволяет тележке иметь постоянный контакт с рельсами.
Гидравлическую насосную станцию с программируемым логическим контроллером, гидропанели подъема/опускания груза и гидропанели передвижения возможно использовать для расширения функционала систем транспортирования судов, построенных на основе неповоротных неприводных и приводных судовозных тележек.
Заявляемое техническое решение устраняет все недостатки, имеющиеся в аналогах и, кроме того, является достаточно простым в производстве и удобным в применении.
В модульном транспортном устройстве для перемещения судовых конструкций использованы традиционные конструкционные материалы, и оно может быть изготовлено в условиях экспериментального или серийного производства.
В рамках выполнения НИОКР ОАО «Технорос» изготовлен опытный образец поворотной тележки и стенд для проведения функциональных испытаний опытных и серийных изделий. Функциональные испытания опытного образца тележки успешно проведены в мае 2016 г.