Цилиндр мягкой посадки
SOFT LANDING CYLINDER

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к цилиндру мягкой посадки, который поглощает ударную нагрузку в процессе установки оборудования системы подводной добычи на основание, расположенное на морском грунте, с помощью гидравлического сопротивления воды.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Используемые при установке подводных конструкций на основание, расположенное на морском дне, амортизаторы, которые демпфируют ударную нагрузку либо снижают величину ударного ускорения, раскрыты, например, в документе US 2014/0318909 А1 (опубликован 30.10.2014), а также в документе US 8256587 В2 (опубликован 04.09.2012).
Амортизатор, раскрытый в публикации US 2014/0318909 А1, содержит цилиндр и поршень, установленный с возможностью линейного перемещения в цилиндре и имеющий шток, диаметр которого незначительно больше половины диаметра поршня.
Поршень имеет верхнюю сплошную часть и нижнюю кольцевую часть, охватывающую шток поршня. В верхней части поршня выполнено множество продольных сквозных отверстий. Сверху данные отверстия покрыты мембраной, которая образована кольцевым диском, выполненным с возможностью продольного перемещения в пределах, ограниченных направляющей, имеющей уплотнительное кольцо. Указанный диск имеет два О-образных кольца для обеспечения уплотнения поршня во время его перемещения по направлению вверх.
В своей верхней части цилиндр известного амортизатора закрывается крышкой, прикрепленной к цилиндру посредством сварочного шва.
В своей нижней части цилиндр известного амортизатора имеет концевой элемент, который прилегает к цилиндру вокруг штока поршня и формирует направляющую для штока поршня. В нижней части концевой элемент снабжен кольцеобразной пластиной, содержащей запирающий стержень, который взаимодействует с полукруглым желобом в нижней части штока поршня. Посредством вращения запирающего стержня шток поршня удерживается при транспортировке и освобождается при проведении операций установки.
В нижней части цилиндра известного устройства выполнено множество входных отверстий, которые находятся в сообщении с возможностью переноса текучей среды с продольными сквозными отверстиями поршня. Отсек, образованный внутри цилиндра между поршнем в нижнем положении и верхней крышкой, снабжен множеством выходных отверстий. Диаметр данных отверстий уменьшается по направлению вверх так, что при движении поршня поперечное сечение потока, проходящего через упомянутые отверстия, будет снижаться преимущественно в геометрической прогрессии по отношению к асимптотическому значению, определяемому наиболее высоким выходным отверстием и вентиляционным отверстием, проходящим через крышку цилиндра.
В амортизаторе, известном из публикации US 8256587 В2, цилиндр в своей верхней части снабжен выступом, при этом крышка цилиндра прикреплена к выступу посредством болтового соединения. Выступ и крышка также содержат сквозные отверстия для зацепления болтов для временного соединения амортизатора с конструкцией, которую необходимо разместить на основании, расположенном на морском дне.
Известные из упомянутых публикаций амортизаторы позволяют демпфировать значительную ударную нагрузку, возникающую вследствие движения установочных устройств и перемещения подлежащей установке на основание, расположенное на морском дне, конструкции.
Тем не менее, часто при проведении операций спуска конструкции на морское дно посредством крюковой подвески крана в последней фазе спуска конструкция подвержена вертикальным смещениям, что вызывает несколько значительных вертикальных перемещений перед тем, как конструкция встанет на основание, расположенное на морском дне.
Таким образом, существует необходимость в обеспечении сохранения положения штока амортизатора при таких перемещениях, то есть в осуществлении достаточно быстрого процесса перезарядки амортизатора, с тем, чтобы обеспечить эффективное демпфирование ударной нагрузки в указанных условиях.
Кроме того, конструктивные особенности известных амортизаторов не позволяют в достаточной степени нивелировать угловые отклонения штока поршня, возникающие при его перемещении в процессе демпфирования.
Предлагаемое изобретение направлено на то, чтобы преодолеть по меньшей мере один недостаток, присущий техническим решениям уровня техники.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Технической проблемой, решаемой при создании настоящего изобретения, стало создание цилиндра мягкой посадки, конструкция которого позволяет ускорить процесс перезарядки цилиндра в условиях, когда устанавливаемая конструкция подвержена вертикальным смещениям, при одновременном обеспечении нивелирования угловых отклонений штока, возникающих при его перемещении в процессе демпфирования.
Технический результат, достигаемый при осуществлении изобретения, заключается в ускорении процесса перезарядки цилиндра мягкой посадки. Кроме того, конструкция цилиндра мягкой посадки согласно изобретению предусматривает возможность нивелирования углового отклонения штока на величину до 5 градусов. Известно, что существующие в настоящее время амортизаторы позволяют нивелировать угловое отклонение штока на величину 1,5-2,5 градуса.
Заявленный технический результат, заключающийся в ускорении процесса перезарядки цилиндра мягкой посадки, достигается за счет размещенного в крышке цилиндра узла перезарядки цилиндра.
Указанный узел перезарядки цилиндра содержит пластину, прикрепленную к крышке цилиндра с ее внутренней стороны посредством направляющего винта и выполненную с возможностью линейного перемещения вдоль указанного направляющего винта, а также размещенных в крышке цилиндра входных отверстий, поперечное сечение которых увеличивается по направлению от внутренней стороны крышки цилиндра к ее внешней стороне.
Указанное увеличение поперечного сечения входных отверстий по направлению от внутренней стороны крышки цилиндра к ее внешней стороне обеспечивает уменьшение сопротивления при заполнении цилиндра водой и увеличение коэффициента расхода воды, проходящей через указанные отверстия.
Кроме того, заявленный технический результат, заключающийся в обеспечении нивелирования углового отклонения штока, обеспечивается за счет узла нивелирования углового отклонения, размещенного в нижней части штока.
Указанный узел содержит шаровой элемент, выполненный с возможностью размещения внутри полости, образованной в нижней части штока, и прижимной гайки, выполненной с возможностью обеспечения поворотного соединения нижней части штока и шарового элемента.
Более подробно, указанная проблема и заявленный технический результат соответственно решается и достигается за счет того, что цилиндр мягкой посадки содержит:
крышку;
корпус;
поршневую камеру, образованную в корпусе и выполненную с возможностью заполнения водой посредством узла перезарядки цилиндра, размещенного в крышке, и множества выходных отверстий, выполненных в нижней части корпуса;
поршень, размещенный в поршневой камере с возможностью продольного перемещения вдоль оси поршневой камеры из нижнего положения в верхнее положение;
шток, имеющий верхнюю часть, соединенную с поршнем, и нижнюю часть, выполненную с возможностью выведения наружу из корпуса, причем нижняя часть штока дополнительно содержит узел нивелирования углового отклонения;
при этом при соударении штока и перемещении поршня из нижнего положения в верхнее положение поршневая камера образована таким образом, чтобы обеспечивать выпуск воды через множество выполненных в ней выпускных отверстий обеспечивая таким образом демпфирование ударной нагрузки.
Указанная проблема и заявленный технический результат соответственно решается и достигается также за счет того, что корпус цилиндра мягкой посадки дополнительно в своей нижней части снабжен направляющей втулкой, прилегающей к корпусу вокруг штока и формирующей направляющую для перемещения поршня, а также направляющим кольцом для обеспечения уплотнения штока при его перемещении.
Дополнительно, указанная проблема и заявленный технический результат соответственно решается и достигается за счет того, что шток в своей верхней части соединен с поршнем посредством винтового соединения, а поршень дополнительно снабжен уплотнением, размещенным в поршневой камере для обеспечения уплотнения поршня при его продольном перемещении вдоль оси поршневой камеры из нижнего положения в верхнее положение.
Кроме того, указанная проблема и заявленный технический результат соответственно решается и достигается за счет того, что выходные отверстия, выполненные в нижней части корпуса, имеют поперечное сечение, которое уменьшается по направлению от внутренней стороны корпуса к его внешней стороне.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Вышеуказанные преимущества изобретения станут более очевидными из нижеследующего описания предпочтительного варианта его осуществления, данного со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
- на фиг. 1 изображен цилиндр мягкой посадки при нахождении поршня в нижнем положении в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения,
- на фиг. 2 изображен узел перезарядки цилиндра мягкой посадки в открытом положении в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения,
- на фиг. 3 изображен узел перезарядки цилиндра мягкой посадки в закрытом положении в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения,
- на фиг. 4 изображен узел нивелирования углового отклонения в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения,
- на фиг. 5 изображен цилиндр мягкой посадки в процессе зарядки цилиндра в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения,
- на фиг. 6 изображен цилиндр мягкой посадки в процессе демпфирования ударной нагрузки в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Далее со ссылкой на прилагаемые чертежи описан цилиндр мягкой посадки в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения.
На фиг. 1 схематично представлен цилиндр мягкой посадки, содержащий корпус (1) и поршень (2), выполненный с возможностью линейного перемещения внутри поршневой камеры, образованной внутри корпуса (1).
В нижней части корпуса (1) выполнено множество выходных отверстий (3).
При этом, выходные отверстия (3) имеют поперечное сечение, которое уменьшается по направлению от внутренней стороны корпуса (1) к его внешней стороне.
Цилиндр мягкой посадки также содержит шток (4), в своей верхней части соединенный с поршнем (2).
В предпочтительном варианте осуществления изобретения, как показано на фиг. 1, упомянутое соединение штока (4) и поршня (2) обеспечено винтом (5) и шайбой (6).
В крышке (7) цилиндра мягкой посадки размещен узел перезарядки цилиндра мягкой посадки, представленный на фиг. 2 и 3.
Узел перезарядки цилиндра мягкой посадки содержит пластину (8), прикрепленную к внутренней стороне крышки (7) цилиндра посредством направляющего винта (9). Кроме того, упомянутый узел перезарядки цилиндра содержит входные отверстия (10), выполненные на крышке (7) цилиндра.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения пластина (8) дополнительно снабжена уплотнением (11), обеспечивающим уплотнение пластины (8) при ее перемещении вдоль направляющего винта (9).
Упомянутые входные отверстия (10) выполнены коническими, за счет чего достигается уменьшение сопротивления при заполнении цилиндра водой и увеличение коэффициента расхода воды, проходящей через указанные отверстия.
Указанная пластина (8) выполнена с возможностью линейного перемещения вдоль направляющего винта (9) между открытым положением, в котором через входные отверстия (10) в поршневую камеру поступает вода (представлено на фиг. 2), и закрытым положением (представлено на фиг. 3).
Шток (4) в своей нижней части содержит узел нивелирования углового отклонения (проиллюстрирован на фиг. 4), включающий в себя шаровой элемент (12), размещенный внутри полости, выполненной в нижней части штока (4), а также прижимную гайку (13), посредством которой обеспечивается поворотное соединение шарового элемента (12) и штока (4).
Как показано на фиг. 4, указанное поворотное соединение шарового элемента (12) и штока (4) обеспечивает нивелирование углового отклонения штока (4), возникающего при его соударениях в процессе демпфирования.
Кроме того, корпус (1) в своей нижней части снабжен направляющей втулкой (13), прилегающей к корпусу (1) вокруг штока (4) и формирующей направляющую для перемещения поршня (2), а также направляющим кольцом (14) для обеспечения уплотнения штока (4) при его перемещении.
Дополнительно, поршень (2) снабжен уплотнением (15), размещенным в поршневой камере для обеспечения уплотнения поршня (2) при его продольном перемещении вдоль оси поршневой камеры из нижнего положения в верхнее положение.
В процессе спуска поршень (2) со штоком (4) находятся в положении, показанном на фиг. 1. При этом вода наполняет поршневую камеру корпуса (1) преимущественно через входные отверстия (10) и выходные отверстия (3), обтекая пластину (8), находящуюся в открытом положении, показанном на фиг. 2.
При перемещении поршня (2) из нижнего положения, показанного на фиг. 5, при соударении штока (4) пластина (8) переместится в закрытое положение, обеспечивая таким образом вытеснение воды через выпускные отверстия поршневой камеры, выполненной в корпусе (1).
В случае, когда при проведении операции спуска в последней ее фазе вся конструкция подвергается дополнительным вертикальным смещениям перед окончательной установкой на основание, расположенное на морском дне, узел перезарядки цилиндра согласно настоящему изобретению, расположенный в крышке (7) цилиндра, обеспечивает быстрое и эффективное повторное наполнение поршневой камеры, выполненной в корпусе (1) с тем, чтобы обеспечить сохранение положения штока, и как следствие, эффективное демпфирование ударной нагрузки.
Необходимо понимать, что описанный выше для примера предпочтительный вариант осуществления изобретения не ограничивает объем настоящего изобретения. После ознакомления с настоящим описанием специалисты в данной области техники могут предложить множество изменений и дополнений к описанным вариантам осуществления, все из которых будут попадать в объем патентной защиты изобретения, определяемый нижеследующей формулой изобретения.