СУДОПОДЪЕМНИК

Полезная модель относится к области судостроения и судоремонта, а именно к устройствам для подъема судов с целью их ремонта и спуска судов обратно на воду. Полезная модель предназначена для управляемого вертикального спуска или подъема судов, блок-секций и корпусов при их изготовлении или ремонте со стапельных линий в воду, а также может быть использована в других отраслях промышленности при вертикальном перемещении тяжеловесных грузов (металлургия, железнодорожный транспорт, авиастроение).
На предприятиях судостроения и судоремонта России в качестве судоподъемного (судоспускового) оборудования в настоящее время используются слипы, передаточные доки или сухие доки.
Слипы (наклонные судоподъемники) являются старейшим типом подъемно-спускового сооружения, способного обеспечивать спуск на воду или подъем на берег судов, строящихся или ремонтируемых на нескольких береговых стапельных местах. Относительно небольшая грузоподъемность слипов ограничивает возможности их применения при работе с крупными и средними судами. Комплексы с передаточными плавучими доками, будучи по общим затратам на их возведение близки к комплексам с наливными док-камерами, отличаются от последних более рациональным использованием территории предприятий, гораздо меньшими объемами строительно-монтажных работ и соответственно меньшими сроками строительства, меньшей длительностью выполнения доковых операций. (Ю.М. Гуткин, Н.А. Чеклецов «Перспективы создания отечественных вертикальных судоподъемников». Судовые Технологии. 05.02.2004).
Среди основных недостатков описанных систем можно выделить следующие: громоздкость и сложность конструкций, зависимость процесса подъема и спуска судов от колебания уровня акватории, а также относительная медлительность подъемно-спусковых операций.
Использование вертикальных судоподъемников позволяет избежать указанных проблем.
Первые вертикальные судоподъемники появились, по-видимому, в Германии, где в начале 40-х годов был построен гидравлический судоподъемник с коротко-ходовыми гидродомкратами грузоподъемностью около 500 тонн. Широкое распространение за рубежом вертикальных судоподъемников начинается в 60-х - 70-х годах и связано с использованием тросовых судоподъемников, преимущественно системы «Синхролифт». Первые несколько судоподъемников этого типа были построены во второй половине 50-х годов XX века и обладали подъемной силой от 100 до 300 тонн. В 1990 г.сообщалось о вводе в эксплуатацию судоподъемника типа «Синхролифт» грузоподъемностью уже 32000 тонн и о наличии проекта аналогичного сооружения подъемной силой 45000 тонн. К этому времени во всем мире было возведено более 175 устройств подобного типа, а к 2000 г.их количество достигло примерно 220 единиц. Столь быстрое и широкое распространение вертикальных судоподъемников объясняется рядом их несомненных достоинств. Это, прежде всего, их компактность, быстрота подъемно-спусковых операций, независимость этих операций от колебаний уровней акватории, малые эксплуатационные затраты, возможность интенсификации сооружения, умеренные объемы строительно-монтажных работ и относительная быстрота возведения. Ряд этих достоинств в не меньшей степени присущ и передаточным плавучим докам, но последние заметно уступают вертикальным судоподъемникам в условиях значительных колебаний уровней воды в акватории и больших превышений отметки территории верфи над расчетными уровнями акватории, а также по численности обслуживающего персонала и эксплуатационным затратам. (Ю.М. Гуткин, Н.А. Чеклецов «Перспективы создания отечественных вертикальных судоподъемников». Судовые Технологии. 05.02.2004)
В качестве прототипа выбран известный способ спуска судна и устройство для его осуществления (патент RU №2051836, В63С 3/06, 28.06.1991), которое содержит вертикальный тросовый судоподъемник, имеющий платформу с несущими поперечными балками и блочными обоймами, установленными на концах этих несущих балок и расположенными вдоль продольных сторон платформы, а также лебедки с тросами, установленные на опорных площадках судоподъемника по обеим продольным сторонам платформы, при этом упомянутые тросы запасованы в соответствующие блочные обоймы платформы, выполненной с консольным свесом въездной части, относительно крайней поперечной несущей балки, и отличается тем, что расстояние между крайними блочными обоймами определено конкретным соотношением, при этом расстояние от кромки консольного свеса до ближайшей поперечной балки равно максимальному свесу кормы спускаемого судна с опоры, а противоположный край платформы выполнен с противовесом, масса которого равна массе упомянутой консоли.
Задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является создание судоподъемного (судоспускового) устройства вертикального типа, предназначенного для управляемого автоматизированного спуска и подъема судов, позволяющего достичь приведенного ниже технического результата.
Технический результат, достигаемый при использовании заявляемой полезной модели, заключается в расширении арсенала технических средств, предназначенных для управляемого автоматизированного вертикального спуска и подъема судов.
Технический результат достигается за счет того, что в судоподъемнике, содержащем платформу, состоящую из связанных между собой по меньшей мере двух поперечных балок и двух продольных балок, при этом на каждом конце каждой поперечной балки установлена блочная обойма с лебедкой, дополнительно содержатся устройство управления, состоящее из кабины электрооборудования и кабины управления, и как минимум четыре вертикальные направляющие, каждая из которых состоит из пары роликов, установленных на устоях и пары направляющих лыж, связанных с платформой, которая содержит настил.
Судоподъемник может дополнительно содержать устройство блокировки, состоящее из по меньшей мере четырех механических стопорных устройств, каждое из которых установлено на раме соответствующей блочной обоймы.
Каждое стопорное устройство может быть оборудовано приводом.
Каждое стопорное устройство может быть оборудовано конечным выключателем, исключающим работу лебедок при зафиксированной платформе.
Платформа может быть снабжена рельсами.
Рельсы могут быть установлены вдоль платформы.
Рельсы могут быть установлены поперек платформы.
Рельсы могут быть установлены вдоль и поперек платформы.
Настил платформы может быть выполнен из стальных листов.
Настил платформы может быть выполнен из просечных металлических листов.
Настил платформы может быть выполнен из деревянного погонажа.
Заявленный судоподъемник предназначен для управляемого автоматизированного вертикального спуска и подъема судов.
В целом вертикальный судоподъемник представляет собой жесткую горизонтальную платформу для спуска судов с уровня стапеля на воду или подъема судов из воды. Вертикальное перемещение платформы осуществляется с помощью системы специализированных синхронизированных лебедок.
Платформа представляет собой конструкцию, состоящую из связанных между собой продольных и поперечных балок. В процессе работы платформа погружается под воду и поднимается из воды вместе с судном.
Целесообразно выполнять балки, как продольные, так и поперечные, из металла, поскольку это наиболее прочный и долговечный материал. При использовании металлических балок удобно выполнять конструкцию платформы сварной, поскольку данный способ соединения металла является наиболее прочным и простым в исполнении. Тем не менее, при соединении балок могут использоваться и иные способы, обеспечивающие необходимую прочность и жесткость конструкции, в том числе разъемные соединения. Количество продольных и поперечных балок может быть разным и зависит от необходимого размера платформы. При минимальном размере платформы целесообразно использовать как минимум две продольные балки и две поперечных балки. Именно при таком минимальном количестве балок достигается необходимая жесткость конструкции. При увеличении размеров платформы количество балок также может быть увеличено.
Помимо продольных и поперечных балок платформа также содержит набор блочных обойм и вспомогательные элементы. Блочные обоймы расположены на концах поперечных балок, причем обоймы, расположенные на концах одной и той же поперечной балки, образуют пару блочных обойм. Соответственно, количество пар блочных обойм, находящихся на платформе и образующих набор блочных обойм, зависит от количества поперечных балок.
Кроме того, на платформе могут быть установлены рельсы для передвижения системы транспортировки судов. В случае применения пневмоколесных транспортеров рельсовые пути могут отсутствовать. Для дополнительного удобства при транспортировке судов рельсы на платформе могут быть расположены в трех вариантах. В зависимости от конфигурации верфи могут использоваться следующие направления подачи судов на платформу: продольное, поперечное и комбинированное. Таким образом, рельсы могут быть расположены на платформе также в трех вариантах. В первом варианте рельсы установлены продольно, то есть подача судна на платформу осуществляется вдоль платформы. Во втором варианте рельсы установлены поперечно, то есть подача судна на платформу осуществляется поперек платформы. В третьем варианте рельсы установлены продольно и поперечно, то есть подача судна на платформу может осуществляться как вдоль, так и поперек платформы. Итоговое положение рельсов на платформе зависит от требований заказчика и конфигурации верфи. Таким образом, заявляемое техническое решение позволяет осуществлять подъем и спуск судна относительно любой конфигурации верфи, что значительно расширяет область его применения.
Настил платформы необходим для удобства эксплуатации заявляемого судоподъемника. Без настила, например, в судоподъемнике-прототипе, платформа представляет собой решетчатую конструкцию, состоящую из продольных и поперечных балок. В данном случае обслуживание самой платформы является затруднительным, поскольку ремонтникам во время проведения технического обслуживания необходимо перемещаться только по балкам, что является не удобным и не безопасным. Наличие настила позволяет повысить удобство и безопасность ремонтников во время проведения технического обслуживания судоподъемника, поскольку по поверхности настила любой человек сможет свободно перемещаться в любую точку платформы без угрозы падения. Кроме того, настил позволяет производить работы на заявляемом судоподъемнике при помощи модульных системам транспортирования судов.
Настил платформы может быть выполнен по типу закрытой стальной палубы из плоских стальных листов. В этом случае возможно выполнение технического обслуживания судна прямо на платформе судоподъемника, что делает заявляемое техническое решение более универсальным и удобным при эксплуатации. Помимо стальных листов возможно изготовление настила из просечного металлического листа или деревянного погонажа. Материал настила может быть определен требованиями заказчика в зависимости от окружающих условий и условий эксплуатации заявляемого судоподъемника.
Платформа заявляемого судоподъемника может позиционироваться на следующих уровнях:
- уровень территории (предназначен для перемещения судов со стапельного места на платформу и в обратном направлении);
- нижний уровень (предназначен для вывода судов с платформы в акваторию и в обратном направлении);
- сервисный уровень (платформа поднята выше уровня территории, при этом нижняя часть платформы находится выше уровня воды). На этом уровне может производиться обслуживание и ремонт платформы и нижних блочных обойм.
Вертикальные направляющие предназначены для обеспечения стабилизации положения платформы в плане при сильном ветре и волнении. Это позволяет безопасность заявляемого судоподъемника.
Количество вертикальных направляющих зависит от размера платформы. При минимальном размере платформы целесообразно использовать как минимум четыре вертикальные направляющие, поскольку данное количество является минимально необходимым для обеспечения прочности всей конструкции заявляемого судоподъемника. При увеличении размеров платформы количество вертикальных направляющих может быть увеличено.
Каждая вертикальная направляющая состоит из пары роликов, установленных на устоях и пары направляющих лыж, связанных с платформой. При подходе платформы к верхнему положению, лыжи наезжают на ролики и тем самым обеспечивают стабильное положение платформы в плане. Целесообразно направляющие лыжи выполнять металлическими, поскольку это наиболее прочный и крепкий материал.
Устройство блокировки предназначено для фиксации платформы на уровне причала при накатке судов, и на уровне техобслуживания, ориентировочно 0,5 м от нижнего края платформы до уровня воды.
Устройство блокировки содержит по меньшей мере четыре механических стопорных устройства, оборудованные приводом и установленные на раме соответствующей блочной обоймы. В качестве привода может быть использован электропривод, гидравлический или электромеханический привод. В целом целесообразно использовать механические стопорные устройства по количеству блочных обойм, поскольку в данном случае фиксация платформы на том или ином уровне будет осуществляться более точно и надежно.
Принцип фиксации платформы при использовании заявляемого технического решения осуществляется следующим образом. При подходе платформы к требуемому положению, платформа останавливается и осуществляется механическое зацепление, тем самым обеспечивая фиксированное положение платформы в вертикальном направлении при накатке судов.
Каждое стопорное устройство может быть оборудовано конечным выключателем, исключающим работу лебедок при зафиксированной платформе. Это дополнительно повышает удобство при работе с заявляемым техническим решением.
Лебедки предназначены для подъема и опускания платформы. Подъем платформы осуществляется на канатах, запасованных на блоках, объединенных в блочные обоймы, установленные на платформе и на балках у лебедок.
Каждая лебедка включает в себя следующие узлы: верхняя блочная обойма; грузовой барабан на опорах; открытая зубчатая передача (при необходимости); редуктор; электродвигатель; два тормоза; электрооборудование; защитный кожух. Барабан с зубчатым колесом установлен на опорах и приводится во вращение через редуктор электродвигателем. Электродвигатели могут быть оборудованы встроенными дисковым тормозами с контролем срабатывания и износа. Возможна установка дополнительных колодочных тормозов с электрогидравлическими толкателями.
Каждая лебедка оснащена концевыми выключателями, предназначенными для ограничения крайнего верхнего и крайнего нижнего положений платформы.
Целесообразно использовать уже готовые лебедки в сборе.
Устройство управления состоит из кабины электрооборудования и кабины управления. Указанное устройство предназначено для управления платформой; плавного набора и снижения скорости спусковой платформы, с ускорением, не превышающим заданное оператором; автоматического и ручного выравнивания платформы; регулировки скорости движения спусковой платформы; автоматического контроля скорости движения и положения платформы; автоматического контроля перекоса платформы; осуществления режима наладки с возможностью независимого управления каждой лебедкой; управления торможением платформы при аварии питания; диагностики состояния электроприводов; обеспечения работы предпусковой, пусковой, рабочей и аварийной световой и звуковой сигнализации; ведения журнала событий. Все указанные функции необходимы для упрощения работы заявляемого судоподъемника. Кроме того, благодаря контролю за указанными параметрами заявляемый судоподъемник обеспечивает повышение удобства и безопасности при его эксплуатации.
Таким образом, заявляемое техническое устройство позволяет расширить арсенал технических средств, предназначенных для управляемого автоматизированного вертикального спуска и подъема судов. А, кроме того, оно позволяет обеспечить высокую скорость и высокую контролируемость подъемно-спусковых операций, малую вероятность деформации корпуса судна, а также возможность работы с современными модульными системами транспортирования судов.
Полезная модель поясняется чертежами, где:
На фиг. 1 показан вид заявляемого судоподъемника сверху.
На фиг. 2 показан вид заявляемого судоподъемника сбоку.
На фиг. 3 показаны возможные направления накатки судна на платформу.
На фиг. 4 показана платформа без настила.
На фиг. 5 показан общий вид заявляемого судоподъемника.
Согласно рисункам, судоподъемник предназначен для управляемого вертикального спуска или подъема судов, блок-секций и корпусов при их изготовлении или ремонте со стапельных линий в воду.
Судоподъемник в общем случае включает в себя стальную подъемную платформу 1, грузовые лебедки 2, а также вспомогательные устройства и механизмы, предназначенные для осуществления безопасной работы судоподъемника.
Платформа 1 представляет из себя сварную металлоконструкцию, состоящую из связанных между собой продольных 3 и поперечных 4 балок открытого, как правило двутаврового сечения, стального или деревянного настила 5, блочных обойм и вспомогательных элементов. На платформе установлены поперечные рельсовые пути 6 для передвижения стапельных тележек.
На поперечных балках 4 платформы 1 смонтированы элементы вертикальных направляющих 7, предназначенных для стабилизации положения платформы в плане при сильном ветре и волнении.
Грузовые лебедки 2 установлены на фундаментах гидротехнического сооружения по двум сторонам платформы 1.
Платформа 1 соединена с лебедками 2 посредством канатно-блочной системы.
Лебедки 2 оборудованы механическими или электромеханическими устройствами жесткой фиксации платформы на уровне стапеля, а также (при необходимости) на сервисном уровне, при котором нижняя часть платформы находится выше уровня воды.
Устройство управления 8 состоит из кабины электрооборудования и кабины управления.
Кабина управления представляет собой остекленную кабину, в которой располагается кресло-пульт оператора. В кабине установлены мониторы устройства управления, на которых в виде мнемосхемы показан судоподъемник и в реальном времени отображаются данные о текущем положении платформы, нагрузке, воспринимаемой каждой из лебедок, параметры электродвигателей и другая информация. Так же кабина управления оборудована постом технологического видеонаблюдения, обеспечивающим обзор рабочей зоны. Для обеспечения связи оператора со спусковой командой и бригадой обеспечения кабина управления оборудована системой радиосвязи.
Силовое оборудование устройства управления размещено на панелях, закрепленных на внутренних поверхностях стен кабины электрооборудования.
Работает заявляемый судоподъемник следующим образом.
Спуск судна со стапеля в воду осуществляется следующим образом. Синхронным включением лебедок 2 «на спуск» платформа 1 устанавливается из сервисного уровня на уровень стапеля и блокируется от смещения в плане и горизонте устройствами фиксации. Рельсовые пути 6 платформы соединяются с путями стапельных линий откидными рельсовыми перемычками, перекрывающими зазоры между платформой 1 и стапельным полем. С помощью стапельных тележек на платформу 1 по рельсовым путям 6 накатывается судно, установленное на поперечных балках 4. Гидравлические цилиндры стапельных тележек опускают судно на опоры поперечных балок 4, после чего стапельные тележки выкатываются с платформы 1 на стапель. Далее рельсовые перемычки откидываются. Синхронным включением лебедок 2 «на подъем» платформа 1 поднимается над уровнем стапеля на 30…50 мм, достаточным для разблокировки устройств фиксации платформы 1. Синхронным включением лебедок 2 «на спуск» платформа 1 с судном опускается в воду на расчетную глубину, при которой возможен выход судна из камеры судоподъемника. После выхода судна платформа 1 возвращается на уровень стапеля. Рельсовые пути 6 платформы 1 соединяются с путями стапельных линий откидными рельсовыми перемычками, перекрывающими зазоры между платформой 1 и стапельным полем. На платформу 1 подаются стапельные тележки, которые увозят поперечные балки. Платформа 1 возвращается в исходное, так называемое, «сервисное» положение и устанавливается на упоры устройств фиксации. Включение и выключение лебедок 2 осуществляется устройством управления 8.
Подъем судна из воды на стапель осуществляется следующим образом. Синхронным включением лебедок 2 «на спуск» платформа 1 устанавливается из сервисного уровня на уровень стапеля и блокируется от смещения в плане и горизонте устройствами фиксации. Рельсовые пути 6 платформы 1 соединяются с путями стапельных линий откидными рельсовыми перемычками, перекрывающими зазоры между платформой 1 и стапельным полем. На палубе платформы 1 в расчетных местах с помощью стапельных тележек устанавливаются поперечные балки 4, после чего стапельные тележки откатываются на стапель. Далее рельсовые перемычки откидываются. Синхронным включением лебедок 2 «на подъем» платформа 1 поднимается над уровнем стапеля на 30...50 мм, достаточным для разблокировки устройств фиксации платформы. Синхронным включением лебедок 2 «на спуск» платформа 1 опускается в воду на расчетную глубину, при которой возможен безопасный заход судна в камеру судоподъемника. За тем осуществляется вход и позиционирование судна в камере. Синхронным включением лебедок 2 «на подъем» платформа 1 с судном поднимается над уровнем стапеля на 30…50 мм, достаточным для блокировки устройств фиксации платформы. Синхронным включением лебедок 2 «на спуск» платформа 1 с судном опускается на упоры устройств фиксации. При этом уровень платформы 1 совпадает с уровнем стапеля. Рельсовые пути 6 платформы 1 соединяются с путями стапельных линий откидными рельсовыми перемычками, перекрывающими зазоры между платформой 1 и стапельным полем. На платформу 1 под поперечные балки 4 подаются стапельные тележки, которые после поднятия штоков гидродомкратов увозят судно с платформы на стапель. Рельсовые перемычки откидываются. Платформа 1 возвращается в исходное, так называемое, «сервисное» положение и устанавливается на упоры устройств фиксации. Включение и выключение лебедок осуществляется устройством управления 8.
В целях обеспечения синхронности работы лебедок и контроля положения платформы устройство управления лебедками построено на базе программируемого логического контроллера. Управление электродвигателями лебедок производится с помощью частотно-регулируемых преобразователей с микропроцессорным управлением. Для обеспечения точности управления все электродвигатели оборудованы энкодерами.
Заявляемое техническое решение устраняет большинство недостатков, имеющихся в аналогах, дополняет ряд подобных судоподъемников и, кроме того, является достаточно простым в производстве и удобным в применении.
В заявляемом судоподъемнике использованы традиционные конструкционные материалы, и он может быть изготовлено в условиях экспериментального или серийного производства.