Приспособление для извлечения льда

Полезная модель относится к льдотехнике, а именно к устройствам для извлечения ледовых блоков из прорезей, выполненных в ледовом покрытии водоема ледорезными устройствами для образования майн, и может быть использована при проведении работ по локализации разливов нефти при установке зимних боновых заграждений в майны.
Для проведения работ по локализации разливов нефти в условиях ледового покрова на водоемах с течением применяют зимние боновые заграждения, которые устанавливают в майны. Для этого необходимо выполнить прорези во льду водоема при помощи ледорезного устройства и извлечь ледовые блоки. Извлечение ледовых блоков из ледовых прорезей для образования майн, ширина которых составляет, как правило, около 400 мм, является основной наиболее сложной, трудоемкой и продолжительной по времени операцией при установке зимних бонов, так как ледовые блоки могут иметь вес, в среднем, от 40 до 100 кг.
На реках с большой глубиной и быстрым течением в период ледостава обычно применяют устройства и способы для заталкивания ледовых блоков под воду, что сокращает время на установку боновых заграждений, но на реках или малых водотоках с низкой скоростью течения или небольшой глубиной, а также на реках с большой глубиной промерзания льда такой способ неэффективен. В таких случаях применяют приспособления для извлечения льда.
Известно устройство для резания и удаления льда из канала (SU 371302, Е02В 15/02, F25C 5/02, опубл. 22.02.1973), содержащее режущий орган с приводом, раму-сани, ударную плиту и направляющую, причем с целью повышения эффективности работы устройства, ударная плита выполнена составной из шарнирно соединенных между собой частей, на одной из которых смонтированы имеющие возможность поворота подпружиненные рычаги с укрепленными на их концах опорными лыжами. При движении устройства ударная плита наезжает на призму льда и отламывает от нее куски. Куски льда скользят вдоль ударной плиты, затапливаются, попадают под часть ударной плиты и, при помощи направляющей, отводятся в сторону от канала под ледяное поле. Недостатком устройства является невозможность удаления льда на мелководье и низкая производительность, а также избыточная сложность конструкции для применения при установке зимних бонов.
Известно устройство для извлечения ледовых блоков, которое используется в качестве дополнительного оборудования к стандартной установке «Ледорез», изготавливаемой ООО «Экосервис Ойл», г. Жуковский, Московская область (https://www.ecoserviceoil.ru/catalog/ustanovka-dlya-rezki-lda/ustroystvo-dlya-izvlecheniya-ledovykh-blokov/). Устройство содержит раму с полозьями для скольжения по льду, лебедку, блок-ролик и захватный механизм. Недостатками данного устройства являются низкая производительность и повышенная опасность вследствие возможного падения ледового блока в зоне проведения работ, что может привести к травмам людей, работающих с устройством.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство для извлечения ледовых блоков «УИЛБ-300», которым комплектуется ледорезная установка «ЛУ», изготавливаемая ООО «ЛАРН 32», г. Брянск (https://www.larn77.ru/catalog/detail585.htm). Устройство для извлечения ледовых блоков является частично разборным (для удобства доставки и снижения транспортного габарита) и состоит из рамы, оснащенной полозьями для легкого скольжения по льду, лебедки, блок-ролика и двух комплектов строп. Для извлечения первого ледового блока в нем необходимо пробурить два отверстия и с помощью первого комплекта строп с торцевым зацеплением извлечь указанный блок. Последующие ледовые блоки можно извлекать вторым комплектом строп без бурения отверстий, что ускоряет процесс извлечения. Недостатками данного устройства являются большая масса и габариты устройства, длительное время на сборку на месте проведения работ, недостаточная надежность фиксации извлекаемых ледовых блоков, обусловленная использованием захвата в виде строп, недостаточная маневренность на льду.
Технической задачей заявляемой полезной модели является создание компактного приспособления с повышенными эксплуатационными характеристиками для извлечения льда из ледовых прорезей для образования майны при проведении работ по установке зимних боновых заграждений на водоемах.
Технический результат заявляемой полезной модели состоит в увеличении производительности операции извлечения льда из ледовых прорезей для установки зимних боновых заграждений на водоемах за счет сокращения времени проведения операции.
Сокращение времени операции извлечения льда способствует сокращению времени проведения всего комплекса работ по локализации утечки нефти в ледовых условиях с использованием зимних боновых заграждений, что также повышает эффективность и положительно сказывается на экологической обстановке и здоровье человека.
Технический результат достигается тем, что приспособление для извлечения льда из прорезей в ледовом покрытии водоема содержит основание с закрепленным на нем средством для захвата, причем основание содержит направляющие с боковыми упорами и перемычки, жестко соединенные с направляющими, причем средство для захвата выполнено в виде захватно-прижимного механизма и содержит рычаги и опоры, при этом рычаги шарнирно соединены с опорами и между собой, а опоры шарнирно соединены с основанием, при этом рычаги снабжены крюками на свободном конце с передней стороны и ручкой на свободном конце с задней стороны.
Предпочтительно, чтобы боковые упоры были выполнены с возможностью перемещения и фиксации вдоль направляющих основания, ручка выполнена Т-образной.
Сущность заявленной полезной модели поясняется фигурами, где изображено приспособление для извлечения льда.
На фиг. 1 представлен общий вид приспособления.
На фиг. 2 представлен главный вид приспособления для извлечения льда в фронтальной проекции.
На фиг. 3 представлен вид приспособления для извлечения льда сверху в горизонтальной проекции.
На всех фигурах позиции указаны единообразно:
1 - направляющая;
2 - перемычка;
3 - боковой упор;
4 - боковой упор;
5 - рычаг;
6 - опора;
7 - крюк;
8 - ручка.
Приспособление для извлечения льда содержит основание и закрепленное на нем посредством шарнирных соединений средство для захвата в виде захватно-прижимного механизма (фиг. 1).
Основание, выполняющее опорную и несущую функцию, представляет собой направляющие (1) с боковыми упорами (3, 4) жестко соединенные перемычками (2) для формирования геометрии основания и обеспечения повышенной устойчивости приспособления. Перемычки (2) расположены предпочтительно перпендикулярно направляющим (1) в той же плоскости с отступом от краев направляющих (1) с обоих сторон для равномерного распределения нагрузки. Отступ от переднего края основания предназначен для удобства заведения направляющих (1) под извлекаемый ледовый блок. Отступ от заднего края основания предназначен для оптимального, эргономичного и безопасного расположения работника при использовании приспособления. Боковые упоры (3, 4), расположенные перпендикулярно на внешних боковых сторонах направляющих (1) обеспечивают дополнительную устойчивость приспособления на льду. Боковые упоры (3) выполнены неподвижными и жестко прикреплены к задней части направляющих (1). Боковые упоры (4) могут быть выполнены неподвижными посредством жесткого крепления к передним частям направляющих (1) либо подвижными посредством ползункового соединения с передними частями направляющих, с возможностью перемещения и последующей фиксации вдоль направляющих (1) в необходимом положении, что позволяет регулировать глубину заведения основания под извлекаемый ледовый блок. Соответственно, боковые упоры (4) в зафиксированном положении выступают ограничителями.
Средство для захвата в виде захватно-прижимного механизма расположено сверху на основании, закреплено шарнирно к нему и состоит из рычагов (5) шарнирно соединенных между собой и с опорами (6). На свободных передних концах рычагов жестко закреплены крюки (7) предназначенные для захвата и удержания ледового блока. На свободном заднем конце рычага жестко закреплена ручка (8), обеспечивающая тяговое усилие и предназначенная для управления системой рычагов и подъема ледового блока.
Приспособление полностью собирается предпочтительно из стальных труб и является неразборным.
Приспособление работает следующим образом. После выполнения прорезей в ледовом покрытии водоема для образования майны приспособление в наклонном положении с поднятыми вверх рычагами (5) устанавливают передним краем основания в ледовые прорези до боковых упоров (4) и основанием приподнимают ледовый блок. При этом максимальная нагрузка приходится на переднюю часть направляющих (1), соединяющую их перемычку (2) и боковые упоры (4). Далее на ледовый блок накидывают подвижные рычаги (5), шарнирно соединенные с опорами (6) и располагающиеся на них сверху и тянут за ручку (8) в направлении вверх и на себя. Подвижные опоры (6) позволяют выдвигать рычаги (5) максимально далеко за пределы основания приспособления, таким образом позволяя захватывать ледовые блоки большей длины, чем основание. При этом крюки (7) обеспечивают удержание ледового блока и предотвращают его соскальзывание. Такое движение обеспечивает появление усилия на рычагах (5) и надежную фиксацию вынимаемого ледового блока между основанием и захватно-прижимным механизмом. Ледовый блок прижимают и подтягивают рычагами (5) к центру основания приспособления. В процессе перемещения по основанию приспособления ледовый блок извлекают из прорези во льду водоема. В окончательном положении ледовый блок располагается на направляющих (1) и перемычках (2). После извлечения, ледовый блок перемещают по льду скольжением в любом необходимом направлении, при этом масса ледового блока распределяется равномерно по основанию приспособления, а максимальная нагрузка на изгиб присутствует только в начале движения ледяного блока по основанию. Конструкция основания обеспечивает легкость его скольжения по льду и дает возможность перемещать извлеченные ледовые блоки на безопасное для работы расстояние от образовавшейся майны. Управление приспособлением с помощью ручки упрощает и ускоряет проведение операции извлечения и перемещения ледового блока. Приспособление для извлечения льда имеет неразборную складную компактную конструкцию и транспортируется в сложенном виде.
Увеличение производительности операции извлечения льда из ледовых прорезей для установки зимних боновых заграждений на водоемах за счет сокращения времени проведения операции обеспечивается исключительно совокупностью конструктивных элементов заявляемого приспособления, а именно за счет:
- повышенной устойчивости и несущей способности основания с боковыми упорами. Отсутствие боковых упоров повышает риск опрокидывания приспособления, что приводит к необходимости его постоянного удерживания и контроля его положения, а соответственно, требует дополнительного времени и замедляет операцию;
- захватно-прижимного механизма из стоек, прикрепленных к основанию и рычагов с крюками, обеспечивающего не только быстрый захват ледового блока, но и оперативный и безопасный прижим и удержание ледового блока на основании на льду водоема без необходимости строповки и подъема на высоту для дальнейшего удаления из зоны проведения операции. Отсутствие захватно-прижимного механизма требует дополнительного времени на ручную операцию строповки ледового блока, а также времени для медленного вертикального подъема и опускания ледового блока при его извлечении и перемещении за пределы майны во избежание падения ледового блока на работника;
- ручки, предпочтительно Т-образной, жестко закрепленной на свободной задней части системы рычагов для передачи усилия на систему рычагов при подъеме ледового блока и его перемещении. Отсутствие ручки не позволяет работнику управлять приспособлением одной рукой и делает неудобным для работника управление системой рычагов и перемещение приспособления по льду, что замедляет всю операцию. Приспособление без ручки не эргономично для работника из-за положения рук вдоль рычага. При этом рычаг без ручки может выскользнуть из рук работника, тем самым остановив операцию и увеличив время ее проведения.
- подвижности соединений рычагов и опор с основанием, что позволяет полностью складывать приспособление, не разбирая его на отдельные детали, таким образом исключая его сборку на месте и, соответственно, сокращая время проведения всей операции по извлечению ледовых блоков;
- малого веса приспособления, обусловленного его простыми деталями, что дает возможность быстрого и свободного его перемещения по льду.
Указанные признаки существенны. Пример реализации полезной модели.
Для образования майны в ледовом покрытии водоема были вырезаны ледовые блоки шириной 400 мм и длиной 1500 мм. Максимальная расчетная масса одного блока составляла 180 кг (толщина извлекаемого блока - 400 мм ширина - 400 мм, длина - 1500 мм). Для извлечения ледовых блоков было собрано приспособление (фиг. 2, 3), имеющее следующие технические характеристики:
- основание (фиг. 3) из направляющих (1) длиной 1200 мм и перемычек (2) шириной 300 мм с установленными на нем неподвижными боковыми упорами (3) шириной 300 мм на расстоянии 200 мм от заднего края направляющих и подвижными боковыми упорами (4) шириной 400 мм на расстоянии 300 мм от переднего края направляющих;
- рычаги (5) (фиг. 2) длиной 1200 мм с крюками (7) на переднем конце;
- рычаг (5) (фиг. 2) длиной 650 мм с Т-образной ручкой (8) (фиг. 3) на заднем конце;
- опоры (6) (фиг. 2) высотой 400 мм и 600 мм.
Высота приспособления в статическом положении составила 1050 мм.
Для изготовления приспособления были использованы трубы стальные квадратные (20×20×1,5), трубы стальные квадратные (40×30×2), трубы стальные круглые (Ду32×2), лента стальная (40×2).
Основание было собрано посредством сварки для жестких соединений и посредством ползунка для соединения передних боковых упоров с направляющими. Рычаги и опоры были соединены шарнирами между собой и основанием. Крюки и ручка были приварены к рычагам.
В результате проведения испытаний разработанное приспособление показало большую скорость извлечения ледового блока, тем самым увеличив производительность и эффективность работы по сравнению с прототипом. Повышенные эксплуатационные характеристики приспособления представлены в таблице. Таким образом, было достигнуто уменьшение в 4 раза времени проведения операции извлечения ледового блока, значительное уменьшение габаритных размеров и веса приспособления. Кроме того, для проведения операции извлечения льда потребовалось в 2 раза меньше работников, что сокращает трудозатраты, при этом, приспособление позволяет проводить операцию по извлечению ледового блока одному работнику с любой стороны приспособления или двум работникам одновременно. На практике подтверждено, что трение льда по основанию приспособления минимально, так как приспособление и блок взаимодействуют с водой и в этом случае вода является своего рода смазкой, что также ускоряет проведение операции.
Сравнительные технические характеристики прототипа и разработанного приспособления для извлечения льда
Сокращение времени на извлечение льда в условиях локализации и ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов на водоемах с течением играет критическую роль, так как снижает риски, связанные с экологией и повышенной опасностью для работников при нахождении на льду. Повышение производительности операции извлечения льда из ледовых прорезей для установки зимних боновых заграждений на водоемах за счет сокращения времени проведения такой операции обеспечивается приспособлением с компактной механической подъемно-транспортной конструкцией рычажного типа. Оно имеет небольшие габаритные размеры, легко транспортируется в собранном виде даже вручную, не требует сборки на месте проведения операции, при работе с приспособлением требуется максимум 2 человека. Извлекаемые за более короткое время ледовые блоки не требуют строповки и, как следствие, исключается риск получения травм работниками при извлечении льда с использованием заявляемого приспособления.