РАМНО-ВИНТОВОЙ ЯКОРЬ

Полезная модель относится к грунтовым якорям и может быть использована для восприятия горизонтальных нагрузок от плавучих средств в двух противоположных направлениях, в том числе для поперечного закрепления наплавных мостов от течения воды и ветра.
Известен дельтовидный складной якорь [1], включающий лапу с боковыми плитами, которые могут поворачиваться в петлях для уменьшения габаритных размеров якоря в транспортном положении, веретено, которое можно закрепить под разными углами к лапе в зависимости от вида грунта дна, в том числе положить на нее в транспортном положении. К недостаткам якоря относятся необходимость использования гибкой тяги (якорной цепи или каната) длиной не менее восьми глубин, конец которой для присоединения к плавучему средству изменяет свое положение в плане при изменении уровня воды, осадки плавучего средства и нагрузки на него от течения и ветра, а также низкая точность его установки в плане из-за необходимости протаскивания якоря по дну для того, чтобы он внедрился в грунт и набрал удерживающую силу.
Известен забивной якорь [2], основными элементами которого являются его погружаемая часть и отсоединяемый составной стержень. Погружаемая часть состоит из веретена, трех нижних и трех верхних ребер с выдвижными пластинами, между которыми находится хомут для крепления якорного троса. К недостаткам якоря относятся необходимость использования гибкой тяги (якорной цепи или каната) длиной не менее восьми глубин, конец которой для присоединения к плавучему средству изменяет свое положение в плане при изменении уровня воды, осадки плавучего средства и нагрузки на него от течения и ветра, а также необходимость использовать сваебойную машину (копер) для погружения якоря в дно.
Общим недостатком всех донных якорей с гибкими тягами при закреплении наплавных мостов является то, что перемещение точки закрепления в горизонтальном направлении поперек оси моста при изменении уровня воды, осадки моста и нагрузки на него от течения и ветра приводит к возникновению горизонтального изгибающего момента в несущих конструкциях моста.
Наиболее близким по технической сущности заявляемой полезной модели является рамно-винтовой анкер [3], состоящий из ряда свай круглого сечения с винтовой лопастью на нижнем конце и погруженных в грунт вертикально на одинаковом расстоянии друг от друга, стоек, размещенных на стволах свай и жестко соединенных с ними разборным соединением, горизонтальных и диагональных связей, соединенных со стойками разборными соединениями, горизонтального силового пояса, соединенного со стойками разборными соединениями. Анкер имеет рамную конструкцию и возможность изменения высоты приложения нагрузки.
Недостатком данного технического решения является невозможность автоматического изменения высоты приложения горизонтальной нагрузки, так как для этого нужно отсоединить силовой пояс от стоек, переместить его на нужную высоту и снова соединить со стойками.
Задачей, на которую направлена полезная модель, является постоянное положение или несущественное отклонение точки якорного закрепления в плане над водой при изменении ее уровня, а также при изменении осадки закрепляемого плавучего средства и горизонтальной нагрузки на него, исключение или существенное сокращение длины гибких тяг (якорных цепей или канатов), автоматическая регулировка высоты приложения горизонтальной нагрузки при изменении уровня воды и при изменении осадки закрепляемого плавучего средства.
Технический результат достигается тем, что рамно-винтовой якорь, состоящий из пары свай, имеющих ствол круглого сечения с винтовой лопастью на нижнем конце и погруженных в грунт дна вертикально, пары стоек, имеющих прямоугольное сечение и сквозное продольное отверстие, через которое они размещены на стволах свай, низ каждой стойки лежит на дне, а верх соединен со сваей разборным соединением, горизонтальных и диагональных связей, жестко закрепленных на стойках разборными соединениями, образуя раму, снабжен плавучим кронштейном, состоящим из пары параллельных пятиугольных листов, симметричных относительно их горизонтальной оси, одна из сторон пятиугольного листа вертикальна, а примыкающие к ней стороны горизонтальны, расстояние между листами в свету больше габаритной толщины рамы, двух вертикальных рядов осей с роликами, соединяющих листы, один ряд вблизи вертикальной стороны, другой ряд вблизи концов горизонтальных сторон, противоположных вертикальной стороне, расстояние между рядами роликов в свету больше габаритной ширины рамы, проушины для закрепления плавучего средства, жестко соединенной с пятиугольными листами вблизи вершины, противоположной вертикальной стороне, на внешней поверхности каждого пятиугольного листа закреплен поплавок для обеспечения плавучести кронштейна.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен рамно-винтовой якорь, вид в изометрии; на фиг. 2 изображена свая и винтовой наконечник, вид с разнесенными частями; на фиг. 3 изображены узлы присоединения сваи и связей к стойке, вид в изометрии; на фиг. 4 изображено присоединение стыковой накладки к секциям, вид в изометрии; на фиг. 5 изображен плавучий кронштейн, вид с разнесенными частями; на фиг. 6 изображена буксировка плавучего средства с нижним блоком якоря к месту установки; на фиг. 7 изображено завинчивание свай в месте установки якоря; на фиг. 8 изображено наращивание рамы после завинчивания свай; на фиг. 9 изображена установка плавучего кронштейна на раму якоря.
Рамно-винтовой якорь включает две винтовые сваи, раму и плавучий кронштейн (на фигуре не обозначены).
Свая состоит из винтового наконечника (на фигуре не обозначен), не менее одного вкладыша (на фигуре не обозначен), и не менее одной трубы 1 круглого сечения. Винтовой наконечник включает ствол 2 и винтовую лопасть 3, жестко закрепленную на нижней части ствола 2, например, сваркой. Ствол 2 выполнен из круглой трубы одинакового диаметра с трубой 1, в верхней части ствола находится пара соосных отверстий 4 для соединения с вкладышем.
Вкладыш выполнен из круглой трубы переменного сечения. Его средняя часть 5 имеет внешний диаметр, равный внешнему диаметру трубы 1. Внешний диаметр крайних частей 6 меньше внутреннего диаметра трубы 1. Каждая крайняя часть 6 имеет пару соосных отверстий 7, оси пар соосных отверстий 7 крайних частей 6 параллельны. В середине средней части 5 есть пара соосных отверстий 8, ось которых перпендикулярна осям пар соосных отверстий 7 крайних частей 6. Расстояние от пары соосных отверстий 7 в крайних частях 6 вкладыша до торца средней части 5 равно расстоянию от крайней пары соосных отверстий 4 трубы 1 до ее торца. Крайние части 6 вставлены в торцы ствола 2 винтового наконечника и трубы 1. Ствол 2 и труба 1 соединены через вкладыш штырями 9.
Труба 1 круглого сечения полая внутри имеет два ряда отверстий 10 на равных расстояниях друг от друга, оси отверстий 10 одного ряда перпендикулярны осям отверстий 10 другого ряда, причем параллельные отверстия 10 смещены по вертикали относительно перпендикулярных им отверстий 10 на половину расстояния между парой параллельных отверстий 10.
Две сваи вертикально завинчены в грунт. Один ряд отверстий 10 каждой сваи расположен вдоль ряда свай, а перпендикулярный им ряд отверстий 10 - поперек ряда свай.
Рама состоит из пары стоек, включающих секции 11 и стыковые накладки 12, связей, включающих накладки 13, горизонтальных связи 14, диагональные связи 15, фасонки 16, муфты 17, четыре набора прокладок 18 и два штыря 19.
Секция 11 представляет собой прямоугольную трубу с диафрагмами (на фигуре не обозначены) на торцах и внутри нее с отверстием (на фигуре не обозначено) на каждой диафрагме диаметром больше диаметра трубы 1. Каждая из двух противоположных вертикальных сторон секции 11 большей ширины имеет ряд прямоугольных отверстий 20 с закругленными краями, расположенный на продольной оси стороны, противоположные отверстия 20 двух рядов соосны, и два ряда круглых отверстий 21, расположенных симметрично относительно ряда отверстий 20. Расстояние между отверстиями 20 в ряду равно расстоянию между параллельными отверстиями 10. Расстояние между отверстиями 21 в ряду кратно меньше расстояния между параллельными отверстиями 10.
Каждая из четырех стыковых накладок 12 представляет собой прямоугольную пластину, ее длинные стороны вертикальны. На стыковой накладке 12 расположены два вертикальных ряда круглых отверстий 22 симметрично относительно ее вертикальной оси. Расстояние между рядами 22 и отверстиями в них равно соответственно расстоянию между рядами 21 и отверстиями в них. Диаметры отверстий в рядах 21 и 22 равны.
Каждые две секции 11 жестко соединены торцами с помощью стыковых накладок 12 и болтовых соединений через отверстия 21 и 22, образуя стойку. Расстояние между стойками рамы равно расстоянию между сваями, их соответствующие торцы находятся на одной плоскости. Соответствующие стороны стоек, на которых расположены отверстия 20 и 21, находятся в одной плоскости.
Каждая из накладок 13 имеет прямоугольную форму, ее длинные стороны вертикальны, а короткие стороны больше длинной стороны сечения секции 11. Накладка 13 имеет два вертикальных ряда круглых отверстий 23.
Расстояние между рядами отверстий 23 равно расстоянию между рядами отверстий 21, расстояние между отверстиями 23 в ряду равно расстоянию между отверстиями 21 в ряду. Один из рядов отверстий 23 расположен вблизи вертикальной стороны накладки. Кроме того, накладка 13 имеет пару отверстий 24, расположенную горизонтально между вертикальным рядом 23 и длинной стороной и две пары отверстий 25, расположенных диагонально вблизи ее углов выше и ниже пары отверстий 24. Накладки 13 размещены парами на противоположных сторонах каждой стойки и жестко закреплены болтовыми соединениями через отверстия 21 и 23. Расстояние между парами накладок 13 вдоль стойки одинаковое. Расстояние между торцами стоек и низом нижних пар соответствующих накладок одинаковое. Накладки 13 обращены вертикальной стороной вблизи отверстий 24 и 25 к противоположной стойке.
Каждая горизонтальная связь 14 представляет собой равнобокий уголок с четырьмя парами отверстий (на фигуре не обозначены), расположенными вблизи торцов на каждой полке параллельно продольной оси уголка. Расстояние между отверстиями равно расстоянию между отверстиями 24. Каждая горизонтальная связь 14 жестко присоединена к паре накладок 13, расположенных на соседних стойках 11 с одной стороны на одной высоте, к поверхностям, обращенным к стойке 11, болтовыми соединениями через отверстия вблизи их торцов (на фигуре не обозначены) и отверстия 24.
Каждая диагональная связь 15 представляет собой равнобокий уголок с четырьмя парами отверстий, расположенными вблизи торцов на каждой полке параллельно продольной оси уголка. Расстояние между отверстиями равно расстоянию между отверстиями 25.
Каждая диагональная связь 15 жестко присоединена к паре накладок 13, расположенных на соседних стойках 11 с одной стороны на разной высоте, к поверхностям, обращенным к стойке 11, болтовыми соединениями через отверстия вблизи их торцов (на фигуре не обозначены) и отверстия 25.
Каждая из четырех фасонок 16 имеет прямоугольную форму, ее длинные стороны - вертикальны. В центре имеется прямоугольное отверстие 26 с утолщением вокруг него, длинная сторона отверстия параллельна вертикальной стороне. Длина длинной стороны отверстия не менее суммы половины расстояния между параллельными отверстиями 10 и длины короткой стороны. В фасонке 16 расположены два вертикальных ряда круглых отверстий 27 симметрично относительно вертикальной оси фасонки 16. Расстояние между рядами и отверстиями 27 в них равно соответственно расстоянию между рядами 21 и отверстиями в них. Диаметры отверстий в рядах 21 и 27 равны. На утолщении вблизи каждой короткой стороны прямоугольного отверстия 26 имеются по две проушины 28 с вертикальными отверстиями, соосными на противоположных сторонах. В пары соосных проушин вставлены шпильки 29.
Муфта 17 квадратной формы со стороной, равной короткой стороне отверстия 26, ее толщина равна утолщению вокруг отверстия 26, в центре имеется круглое отверстие диаметром, равным диаметру отверстия 10. Набор прокладок 18 состоит из прямоугольных листовых прокладок разной толщины, длинная сторона равна короткой стороне отверстия 26, короткая сторона равна его утолщению. Общая толщина набора прокладок 18 равна разности между длинной стороной отверстия 26 и стороной муфты 17. Муфта 17 вставлена в отверстие 26, ход муфты 17 в отверстии 26 равен не менее половины расстояния между отверстиями 10 в одной плоскости. В проемы между горизонтальными сторонами муфты 17 и короткими сторонами отверстия 26 вставлен набор прокладок 18, разделенный на две части требуемой толщины. Количество и толщина прокладок (на фигуре не обозначены), входящих в набор прокладок 18, позволяют установить муфту 17 в любом месте отверстия 26.
Стойки надеты на сваи через отверстия в диафрагмах. Через каждое отверстие 10, которое совпадает с парой соосных отверстий 20, парой соосных отверстий 26 и парой соосных отверстий в муфтах 17 проходит цилиндрический штырь 19. Положение стоек на сваях отрегулировано с помощью набора прокладок 18, чтобы пара фасонок 16 на разных стойках 11 находились на одной высоте выше последних двух пар накладок 12.
Плавучий кронштейн состоит из двух одинаковых стенок 30, осей 31, роликов 32, проушины 33 и двух поплавков 34. Каждая стенка 30 имеет пятиугольную форму, симметричную относительно ее продольной оси, которая, в свою очередь, горизонтальна. Одна из сторон стенки вертикальна, а стороны, примыкающие к ней горизонтальны, и имеют по два выступающих участка 35 на горизонтальных сторонах длинных стенок, которые загнуты наружу. Расстояние между участками соответствует расстоянию между стойками, а их длина совпадает с шириной накладок 13.
Вблизи вертикальной стороны и вблизи противоположных концов вертикальных сторон стенок 30 имеется по вертикальному ряду из трех отверстий (на чертежах не показаны).
Шесть осей 31 закреплены горизонтально разборными соединениями через соответствующие отверстия в стенках 30.
Расстояние в свету между внутренними поверхностями стенок 30 больше чем габаритная толщина рамы.
На каждую ось 31 надет ролик 32. Диаметр ролика 32 меньше чем расстояние между соседними осями 31. Высота ролика 32 равна ширине стойки 11. Горизонтальное расстояние между роликами 32 в свету больше чем ширина рамы.
Проушина 33 представляет собой прямоугольную пластину, одна короткая сторона пластины закруглена. Пластина имеет отверстие вблизи закругленной стороны.
Проушина 33 жестко закреплена горизонтально между стенками 30 на оси их симметрии напротив вертикальной стороны стенки 30, так что сторона с отверстием направлена наружу от вершины стенок 30.
Каждый поплавок 34 имеет форму прямоугольной призмы, ее длина и ширина соответствуют длинам горизонтальной и вертикальной стороны стенки 30. Каждый поплавок 34 прилегает большой гранью к стенке 30 со стороны отогнутых участков и жестко закреплен на ней. Ребра граней поплавка 34, не прилегающих к стенке 30, закруглены.
Якорь доставляется к месту установки в разобранном виде. Сначала на берегу собирается нижний блок рамы, состоящий из пары секций 11, восьми накладок 13, четырех горизонтальных связей 14, двух диагональных связей 15. Также собираются две сваи путем соединения винтового наконечника и одной трубы 1 с помощью вкладышей и штырей 9, после чего каждая винтовая свая вставляется в соответствующую секцию 11.
После этого нижний блок рамы с винтовыми сваями закрепляется на плавучем средстве так, чтобы он находился за бортом, и доставляется к месту установки (фиг. 6).
На месте установки сваи наращиваются на необходимую длину в зависимости от глубины воды, опускаются на дно и завинчиваются (фиг. 7), с наращиванием при необходимости. После завинчивания каждую сваю поворачивают, чтобы обеспечить перпендикулярность одного из рядов отверстий 10 каждой сваи широким сторонам секции 11.
Затем с помощью стыковых накладок 12 рама наращивается необходимым числом секций в зависимости от глубины воды с постановкой горизонтальных и диагональных связей 14 и 15 и опускается вниз на дно (фиг. 8).
После этого на раму якоря надевается плавучий кронштейн (фиг. 9), и верх каждой стойки закрепляется на сваях с помощью фасонок 16, муфт 17, наборов прокладок 18, штырей 19 и шпилек 29.
К проушине 33 присоединяется плавучее средство, которое должен удерживать якорь.
Якорь может быть разобран в обратной последовательности, перевезен и установлен в другом месте.
Источники информации
1. Патент на полезную модель Российской Федерации №205916 «Дельтовидный складной якорь», приоритет от 23.03.2021 г., МПК В63В 21/24, В63В 21/32, В63В 21/38. Авторы: Орехов М.П., Порожнякова А.С., Аксенов Л.В., Сергеев А.Д., опубликовано: бюл. №23 от 12.08.2021 г.
2. Патент на полезную модель Российской Федерации №195279 «Извлекаемый забивной якорь» приоритет от 22.10.2019 г., МПК В63В 21/24. Авторы: Орехов М.П., Порожнякова А.С., Аксенов Л.В., Сергеев А.Д., опубликовано: бюл. №3 от 22.01.2020 г.
3. Патент на полезную модель Российской Федерации №207720 «Рамно-винтовой анкер», приоритет от 23.03.2021 г., МПК E02D 5/80. Авторы: Орехов М.П., Порожнякова А.С., Аксенов Л.В., Сергеев А.Д., опубликовано: бюл. №32 от 12.11.2021 г.