УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ ПОГРУЖАЕМОЙ ТУННЕЛЬНОЙ СЕКЦИИ
DEVICE TO POSITION SUBMERGED TUNNEL SECTION

Данное изобретение относится к устройству для позиционирования погружаемой туннельной секции.
Одной из проблем, которые встречаются при создании туннеля под водой путем погружения и соединения последовательных погружаемых туннельных секций, является обеспечение надлежащего расположения туннельной секции относительно части туннеля (туннельных секций), уже расположенной на дне моря, реки и т.п. Вследствие таких внешних условий, как волны, течение и ветер, надлежащее позиционирование туннельной секции является чрезвычайно трудным или вообще невозможным и часто требует сложных перемещений для переустановки после начального размещения туннельной секции на дне моря, реки и т.п. Очевидно, что, среди прочего, вследствие очень большого веса и громоздкости указанных секций такие перемещения требуют специального оборудования, являются трудоемкими и часто создают опасные для работы условия.
Таким образом, целью данного изобретения является создание усовершенствованного устройства для позиционирования погружаемой туннельной секции.
В соответствии с данным изобретением устройство для позиционирования погружаемой туннельной секции содержит раму с двумя по существу вертикально проходящими опорными стойками, верхние концы которых соединены по существу горизонтально проходящей балкой, причем указанная рама выполнена с возможностью раздвижения таким образом, что ее опорные стойки проходят в наружном направлении от двух противоположных боковых сторон туннельной секции, а ее балка проходит над сводом туннельной секции, при этом рама снабжена подвесными средствами, на которые может быть подвешена туннельная секция, нижние концы опорных стоек выполнены с возможностью вертикального перемещения относительно погружаемой туннельной секции, и каждая опорная стойка содержит зажимные элементы, предназначенные для взаимодействия с указанными противоположными боковыми сторонами туннельной секции и выполненные с возможностью регулировки по существу в плоскости, ограниченной опорными стойками и балкой рамы.
При использовании предложенного устройства туннельная секция может быть приподнята со дна моря, реки и т.п. путем перемещения нижних концов опорных стоек рамы вертикально вниз относительно нижней части туннельной секции и ниже нее. Вследствие значительного веса туннельной секции нижние концы стоек прочно присоединяются ко дну моря, реки и т.п. и занимают весьма устойчивое положение относительно него. Такое устойчивое положение опорных стоек обуславливает такое же устойчивое положение туннельной секции благодаря взаимодействию зажимных элементов с ее боковыми стенками. Таким образом, с одной стороны, зажимные элементы могут обеспечивать устойчивое положение туннельной секции при ее позиционировании (например, во время последнего этапа ее опускания) относительно уже установленной на место части туннеля. С другой стороны, зажимные элементы также могут использоваться для коррекции положения туннельной секции относительно уже установленной части туннеля, например, для обеспечения возможности их надлежащего взаимного выравнивания и для оптимизации работы имеющегося между ними уплотнения.
Несмотря на возможность выполнения опорных стоек с постоянной длиной и осуществление относительного перемещения туннельной секции и нижнего конца стоек путем подъема указанной секции с помощью подвесных средств, в предпочтительном варианте выполнения предложенного устройства длина стоек рамы может изменяться. Это означает, что указанные стойки выполнены с возможностью увеличения или уменьшения их длины. При увеличении длины стоек туннельная секция автоматически поднимается, когда нижние концы стоек входят в контакт с дном моря, реки и т.п.
С конструктивной точки зрения имеется возможность образования нижним концом каждой стойки подошвы, выполненной с возможностью перемещения относительно остальной части стойки. Это означает, что большая часть опорной стойки имеет неизменную конфигурацию и только ее нижняя часть (подошва) перемещается с обеспечением изменения длины стойки для перемещения ее нижнего конца (подошвы) относительно туннельной секции.
Для получения такого перемещения подошвы в одном варианте выполнения она может быть присоединена к остальной части опорной стойки с помощью по меньшей мере одного цилиндро-поршневого механизма. Было доказано, что цилиндро-поршневые механизмы надежно работают в подводных условиях, при этом они могут создавать большие усилия. Однако специалисту должно быть понятно, что для перемещения подошвы могут также использоваться другие приводные механизмы.
Передача усилий может быть оптимизирована при выполнении зажимных элементов на указанных подошвах опорных стоек. Это означает, что имеет место непосредственная передача усилия в направлении от дна моря, реки и т.п. (с которым взаимодействуют подошвы рамы) к туннельной секции.
Кроме того, в соответствии с еще одним предпочтительным вариантом выполнения предложенного устройства нижний конец опорных стоек имеет выступы, предназначенные для усиления захвата дна моря, реки и т.п. В случае использования таких выступов они могут быть выполнены, например, на нижней стороне подошв.
Предпочтительно зажимные элементы содержат цилиндро-поршневые механизмы. Их преимущества изложены выше в отношении цилиндро-поршневых механизмов, предназначенных для перемещения подошв.
Когда в соответствии с еще одним вариантом выполнения предложенного устройства опорные стойки шарнирно присоединены к балке, их положение относительно балки (и, следовательно, относительно туннельной секции) может быть оптимизировано в соответствии с нагрузками, действующими на раму и в раме, например, путем приведения стоек в слегка наклонное положение (например, с отклонением от вертикали в направлении вниз).
В таком случае также имеется возможность складывания опорных стоек в положение, при котором они проходят по существу параллельно балке вблизи нее. В таком положении рама имеет компактную форму, удобную для ее транспортировки, например, с помощью плавающего понтона (как в варианте выполнения, описанном ниже).
В этом случае устройство предпочтительно содержит приводные средства, предназначенные для обеспечения относительного поворотного перемещения опорных стоек и балки, например, цилиндро-поршневые механизмы или подъемные средства, проходящие между балкой и стойками.
Для повышения устойчивости положения опорных стоек, особенно когда зажимные элементы находятся в процессе переустановки туннельной секции, нижние концы опорных стоек могут быть взаимно соединены растяжкой, например, тросом.
Пределы применения предложенного устройства могут быть расширены, если длина балки является изменяемой. В результате устройство может удовлетворять допускам на изготовление туннельных секций и использоваться с туннельными секциями различной ширины.
Если в соответствии с вариантом выполнения предложенного устройства в верхней части рамы выполнены упоры, предназначенные для соединения с туннельной секцией, то нежелательные силы, действующие на участки туннельной секции, с которыми взаимодействуют подвесные средства, могут быть сведены к минимуму, особенно в случаях, когда опорные стойки не проходят точно по вертикали.
Предпочтительно такие упоры являются регулируемыми.
Использование предложенного устройства облегчается в случае, если подвесные средства балки выполнены с возможностью взаимодействия со стандартными подъемными проушинами туннельной секции. Это означает, что для обеспечения возможности взаимодействия туннельной секции с предложенным устройством нет необходимости в ее адаптации или требуется минимальная адаптация. Это снижает стоимость использования устройства и сокращает время, необходимое для установки соединения между туннельной секцией и устройством.
В одном варианте выполнения предложенное устройство дополнительно содержит плавающий понтон, содержащий подъемные средства, прикрепленные к раме. Такой понтон может перемещать устройство весьма надежным способом как во время транспортировки туннельной секции от места ее создания к месту эксплуатации, так и во время погружения туннельной секции, по существу известного.
В этом случае предпочтительно указанные подъемные средства выполнены с возможностью взаимодействия со стандартными подъемными проушинами туннельной секции. Таким образом, рама входит в соединение с указанными проушинами с помощью подъемных средств.
Наконец, предложен вариант выполнения, в котором указанный понтон содержит два комплекта подъемных средств, которые отстоят друг от друга (в продольном направлении понтона) и каждый из которых прикреплен к отдельной раме. Указанные рамы выполнены с возможностью соединения с туннельной секцией вблизи ее обоих противоположных в продольном направлении концов. Таким образом, туннельная секция занимает устойчивое положение на протяжении всех этапов ее погружения и позиционирования.
Далее приведено описание данного изобретения со ссылкой на чертежи, на которых:
фиг.1 изображает вид спереди варианта выполнения предложенного устройства, установленного на туннельной секции,
фиг.2 изображает вид сбоку в направлении стрелки II на фиг.1,
фиг.3 изображает вид сверху в направлении стрелки III на фиг.1, и
фиг.4-8 изображают схематические виды, иллюстрирующие последовательные этапы использования предложенного устройства.
Прежде всего, приведено описание варианта выполнения устройства для позиционирования погружаемой туннельной секции со ссылкой на фиг.1-3. В целом указанное устройство содержит раму 1 с двумя по существу вертикально проходящими опорными стойками 2, верхние концы которых соединены по существу горизонтально проходящей балкой 3.
Следует отметить, что, несмотря на изображенный конкретный вариант выполнения, опорные стойки 2 и балка 3 рамы 1 могут иметь различные другие конфигурации при условии, что опорные стойки могут занимать (почти) вертикальное положение и при этом соединены указанной балкой. Соответственно, несмотря на то, что на фиг.1 показана балка, в средней части которой имеются элементы, взаимодействующие с верхней частью туннельной секции, такие элементы, например, могут отсутствовать.
Как лучше всего показано на фиг.1, рама 1 выполнена с возможностью раздвижения таким образом, что ее опорные стойки 2 проходят в направлении наружу от двух противоположных боковых сторон 4 туннельной секции 5, а ее балка 3 проходит (по существу горизонтально) над сводом 6 секции 5.
Рама 1 снабжена подвесными средствами 7, на которые может быть подвешена туннельная секция 6. Указанные подвесные средства 7 балки 3 выполнены с возможностью взаимодействия со стандартными подъемными проушинами туннельной секции 6 (на чертежах подробно не показаны). Собственно рама 3 подвешена на подъемных средствах 8 (таких как, например, лебедки 9 с подъемными тросами 10), установленных на плавающем понтоне 11 (показан только на фиг.1). Эти подъемные средства 8 в целом тоже выполнены с возможностью взаимодействия с указанными проушинами туннельной секции.
Следует отметить, что в большинстве случаев предложенное устройство используется для перемещения длинных туннельных секций (длиной до нескольких десятков метров), и, соответственно, понтон обычно содержит два комплекта подъемных средств 8 (каждый комплект содержит два подъемных средства 8), которые отстоят друг от друга в продольном направлении понтона 11 (на фиг.1 - перпендикулярно чертежу) и каждый из которых прикреплен к отдельной раме 1. Таким образом, в этом случае имеется две рамы 1, которые взаимодействуют с противоположными в продольном направлении концами туннельной секции 5.
Нижний конец каждой опорной стойки 2 образует подошву 12, предназначенную для взаимодействия с дном моря, реки и т.п. Каждая подошва 12 выполнена с возможностью вертикального перемещения относительно остальной части стойки 2, то есть нижние концы стоек могут перемещаться вертикально относительно погружаемого туннеля 5 и длина стоек 2 рамы 1 может изменяться. В изображенном варианте выполнения подошвы 12 присоединены к остальной части соответствующих стоек 2 с помощью цилиндро-поршневых механизмов 13, которые при приведении в действие изменяют положение подошвы 12 относительно стойки 2 и, соответственно, относительно туннельной секции 5.
Каждая подошва 12 содержит зажимные элементы 14, предназначенные для соединения с противоположными боковыми сторонами 4 туннельной секции 5. Указанные элементы 14 в изображенном варианте выполнения содержат цилиндро-поршневые механизмы, так что зажимные элементы могут регулироваться по существу в плоскости, ограниченной опорными стойками и балкой рамы (в направлении к боковым сторонам 4 секции 5 и от них).
Несмотря на то что в изображенном варианте выполнения элементы 14 выполнены на указанных подошвах 12 стоек 2, также возможно прикрепление зажимных элементов к стойкам 2 на участке, расположенном выше подошв 12.
Как показано на фиг.1, нижний конец подошв 12 имеет выступы 15, предназначенные для усиления захвата дна моря, реки и т.п.
Опорные стойки 12 присоединены к балке 3 с помощью шарнирных средств 16 (лучше всего видны на фиг.1). В результате положение стоек 2 относительно балки 3 (а также относительно туннельной секции 5) может изменяться. Например, стойки 2 могут быть сложены в положение, при котором они проходят по существу параллельно балке 3 вблизи нее (см. фиг.4), при этом облегчается транспортировка рамы (которая может производиться на большие расстояния, от места эксплуатации туннельных секций к месту их изготовления).
Обычно имеются приводные средства, предназначенные для обеспечения относительного поворотного перемещения опорных стоек 2 и балки 3, например (в изображенном варианте выполнения), цилиндро-поршневые механизмы 17. Однако указанные приводные средства также могут содержать подъемные средства, проходящие между балкой и стойками, например, тросы (не показаны), присоединенные одним концом к нижним концам стоек, а другим концом - к лебедке или аналогичному приспособлению, установленному на балке (или на понтоне).
Нижние концы стоек 2 (подошвы 12) могут быть соединены растяжкой, например, тросом (не показан), который в этом случае проходит под туннельной секцией 5 и придает дополнительную устойчивость раме 1 в целом и стойкам 2 в частности.
Кроме того, длина балки 3 может быть изменяемой для удовлетворения допусков на изготовление туннельных секций.
В верхней части рамы имеются упоры 18, которые предназначены для соединения с туннельной секцией и могут быть выполнены с возможностью регулировки (например, с помощью цилиндро-поршневых механизмов).
Далее приведено объяснение работы указанного устройства со ссылкой на схематические фиг.4-8.
На фиг.4 рама 1 подвешена на понтоне 11 с помощью подъемных средств 8. Стойки 2 повернуты в положение, при котором они проходят по существу параллельно балке 3 (в данном случае шарнирные средства не показаны, однако они видны на фиг.1). В этой конфигурации понтон 11 может транспортировать устройство без туннельной секции.
На фиг.5 стойки 2 проходят по существу вертикально, а туннельная секция 5 размещена между стойками 2 под балкой 3. Подъемные тросы 10 присоединены к раме и, следовательно, к туннельной секции 5, которая в этом положении может транспортироваться к месту ее эксплуатации и может быть погружена на дно моря, реки и т.п. рядом с уже установленной там частью туннеля (туннельными секциями).
На фиг.6 изображена туннельная секция, уже достигшая дна моря, реки и т.п. 3атем (см. фиг.7) подошвы 12 стойки 2 опускают, в результате чего туннельная секция 5 слегка приподнимается со дна моря, реки и т.п. В этом положении, при котором рама заняла устойчивое положение (при помощи веса туннельной секции), зажимные элементы 14 на подошвах приводятся в действие для соединения с туннельной секцией 5. Например, указанные элементы 14 могут приводиться в действие (вытягиваться и втягиваться) таким образом, что туннельная секция у соответствующего конца перемещается в поперечном направлении (например, для достижения надлежащего выравнивания относительно предварительно установленной туннельной секции или для улучшения уплотнения между ними). На фиг.8 пунктирными линиями проиллюстрировано боковое смещение туннельной секции 5' (путем выдвижения зажимного элемента 14 с одной стороны туннельной секции и одновременного втягивания другого зажимного элемента с другой стороны).
Если требуемая коррекция туннельной секции в боковом направлении превышает возможное перемещение зажимных элементов, то можно переместить указанные элементы в их предельное положение, опустить туннельную секцию путем перемещения вверх подошв, переместить зажимные элементы обратно в исходное положение, а затем снова поднять туннельную секцию, после чего зажимные элементы могут быть повторно приведены в действие. По существу, устройство может пошагово «ходить» в боковом направлении.
Наконец, для подтягивания туннельной секции к предшествующей секции может использоваться средство натяжения, перекрывающее место соединения между двумя последовательными туннельными секциями. Такое средство натяжения (не показано) может содержать по существу известные цилиндро-поршневые механизмы.
Данное изобретение не ограничено вышеописанными вариантами выполнения, которые могут быть в значительной степени изменены в пределах объема правовой охраны, определенного прилагаемой формулой изобретения.