СПУСКОПОДЪЁМНОЕ УСТРОЙСТВО
LAUNCHING AND LIFTING DEVICE

Изобретение относится к подъемно-транспортному машиностроению, а именно к спускоподъемным устройствам, и может быть использовано, в частности, в судовой технике для спуска на глубину или подъема с глубины различного оборудования или устройств, а также может быть использовано в любой другой области техники, где требуется поднять или опустить груз с помощью устройства, аналогичного заявленному.
На сегодняшний день судовые спускоподъемные устройства в зависимости от назначения и исполнения представляют из себя сварную металлоконструкцию с установленными на ней узлами и устройствами для перемещения грузов с палубы корабля-носителя в воду на заданную глубину или грунт.
Известные перемещаемые спускоподъемные устройства по форме несущей конструкции отличаются от судового грузового крана П-образной рамой и позволяют перемещать грузы в вертикальной плоскости.
Общими недостатками существующих спускоподъемных устройств (СПУ) являются, в частности, длительное время переведения СПУ из транспортного положения в рабочее, необходимость дополнительного грузоподъемного оборудования на корабле для того, чтобы, например, достать СПУ из контейнера, требуется дополнительное пространство для выгрузки СПУ на палубу.
В общем случае процесс приведения СПУ в рабочее положение заключается в установке контейнера с СПУ на палубе корабля, выгрузке СПУ на место работы на палубе корабля, закреплении СПУ на месте работы, подготовке к работе (проверка систем СПУ, подготовка груза и т.п.)
Другой вариант - это выгрузка СПУ из контейнера на берегу и установка его на место эксплуатации на судне сразу в доке. В этом случае СПУ остается не защищенным от воздействия внешних вредных факторов, имеющих место на акватории. Еще одной проблемой может стать отсутствие у СПУ узлов крепления для стандартной такелажной оснастки, входящей в состав судна.
Из существующего уровня техники известно спускоподъемное устройство, имеющее установленные на корме судна подъемную и кабельную лебедки, а также компенсаторное устройство, снабженное подъемно-опускной рамой. Две ветви троса подъемной лебедки огибают прикрепленные к подъемно-опускной раме два грузовых блока и два уравнительных блока, прикрепленные к верхней части подводной зарядной станции. Поперечная качка судна сопровождается вращением уравнительных блоков, при этом продольная качка зарядной станции отсутствует. Привод подъемно-опускной рамы вместе с акселерометром и двумя интегрирующими фильтрами, которые измеряют ускорение, скорость и перемещение оси крепления этой рамы, образует систему автоматического управления углом ее наклона. При нахождении зарядной станции под водой подъемно-опускная рама совершает движения, противоположно направленные перемещению судна, вызванному его продольной качкой (Патент РФ №2513343, МПК В63В 27/10, 2012) [1].
Достижению требуемого результата в данном аналоге препятствует то, что данное спускоподъемное устройство (СПУ) не является мобильным, а его конструкция сложна и многоэлементна.
Из существующего уровня техники также известно спускоподъемное устройство, содержащее установленную на палубе судна поворотную грузовую стрелу с основанием и с шарнирно закрепленной вспомогательной стрелой. Устройство имеет шарнирно установленную на грузовой стреле качалку, на которой закреплена вспомогательная стрела. Жесткая рама с роликом и вилочным упором шарнирно установлена на вспомогательной стреле. Вилочный упор закреплен с возможностью поворота в горизонтальной плоскости. Тяги, соединенные с качалкой, жесткой рамой и с основанием грузовой стрелы, образуют шарнирные параллелограммы с грузовой и вспомогательными стрелами, между которыми, в свою очередь, установлен пружинный упор (Авт. св. СССР №1063700, МПК В63В 27/36, 1982) [2].
Достижению требуемого результата в данном аналоге препятствует то, что данное СПУ является стационарной конструкцией со сложными механизмами в сочетании с многофункциональной системой управления.
Из существующего уровня техники также известно спускоподъемное устройство для контейнеров с исследовательской аппаратурой, содержащее лебедку с грузовым тросом, барабан с кабелем и механизм выноса, который, в свою очередь, выполнен с направляющими, закрепленными на судне, подвижной платформой с обводными блоками и опорными катками, установленной посредством последних с возможностью перемещения на упомянутых управляющих, а также приводом платформы.
Спуск контейнера с аппаратурой, связанного с концами кабеля и грузового каната, осуществляется травлением последнего (Авт. св. СССР №1594060, МПК В63В 27/00, 1987) [3].
Достижению требуемого результата в данном аналоге препятствует опять же сложность конструкции, ограниченность возможностей применения СПУ, а также преобладание тросово-лебедочных механизмов в конструкции, что снижает ее надежность.
Наиболее близким техническим решением, выбранным за прототип, является судовое спускоподъемное устройство, содержащее опорное основание, поворотный силовой элемент, шарнирно установленный на опорном основании, и шарнирно установленный на опорном основании по крайней мере один шатун с приводом, установленным так, что один конец привода шатуна соединен с опорным основанием, а другой конец привода шатуна соединен с шатуном.
Выносная несущая траверса в устройстве выполнена в виде сплошной платформы, сопрягающейся с помощью задраивающего устройства и уплотнения с верхней кромкой проема помещения, снабженного упором в торцевой части (Авт. св. СССР №474461, МПК В63В 23/30, 1972) [4].
Достижению требуемого результата в данном аналоге препятствует то, что данное СПУ является стационарным; оно постоянно установлено на судне, имеет громоздкую конструкцию и не обеспечивает мобильность использования. Данная конструкция не может быть оперативно снята с корабля и мобильно доставлена в другую требуемую точку.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание мобильного спускоподъемного устройства, которое может быть автономно доставлено к месту использования, установлено и мобильно развернуто в заданном месте, приведено в эксплуатационное положение с использованием собственных систем, а после использования могло быть свернуто в транспортное положение и перемещено в другое место.
Техническим результатом, получаемым от реализации изобретения, является упрощение конструкции устройства по отношению к прототипу и повышение надежности устройства при обеспечении мобильности его использования.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что спускоподъемное устройство, содержащее опорное основание, поворотный элемент, шарнирно установленный на опорном основании, и шарнирно установленный на опорном основании по крайней мере один шатун с приводом, размещенным так, что один конец привода шатуна соединен с опорным основанием, а другой конец привода шатуна соединен с шатуном, согласно изобретению спускоподъемное устройство выполнено мобильным и размещено в жестком каркасе, имеющем по крайней мере одну горизонтальную опорную поверхность и одну вертикальную стенку, так, что опорное основание устройства установлено на горизонтальной опорной поверхности жесткого каркаса, поворотный элемент устройства выполнен в виде поворотной опоры, а шатун, одним концом шарнирно установленный на опорном основании, снабжен тягой, соединяющей его свободный конец с поворотной опорой, при этом спускоподъемное устройство снабжено подъемной рамой, шарнирно установленной на поворотной опоре и снабженной, в свою очередь, приводом, соединенным с одной стороны с поворотной опорой, а с другой стороны - с подъемной рамой, по крайней мере одним блоком и по крайней мере одним роликом, взаимодействующим с ответной ему направляющей, размещенной на вертикальной стенке жесткого каркаса со стороны спускоподъемного устройства.
В спускоподъемном устройстве поворотная опора, шарнирно установленная на опорном основании, может быть выполнена в виде поворотной рамы.
В спускоподъемном устройстве поворотная опора, шарнирно установленная на опорном основании, может быть выполнена ступенчатой.
Шатун в спускоподъемном устройстве может быть выполнен профилированным, а его привод соединен с шатуном и опорным основанием шарнирно.
Опорное основание спускоподъемного устройства может быть выполнено в виде опорной рамы.
Соединения тяги шатуна с шатуном и поворотной опорой в спускоподъемном устройстве могут быть выполнены шарнирными.
Привод же шатуна, одним концом соединенный с опорным основанием, другим концом соединен со свободным концом шатуна.
Подъемная рама в спускоподъемном устройстве может быть выполнена П-образной.
Блок, также как и ролик подъемной рамы спускоподъемного устройства, может быть установлен на свободном конце подъемной рамы.
Соединения привода подъемной рамы с ней и с поворотной опорой могут быть выполнены шарнирными.
Подъемная рама спускоподъемного устройства может быть снабжена ограничителем подъемной рамы, соединяющим ее с поворотной опорой и выполненным в виде цепи или троса.
Привод шатуна спускоподъемного устройства может быть выполнен или в виде гидропривода, или в виде пневмопривода, или в виде червячного механизма.
Привод же подъемной рамы может быть выполнен в виде гидропривода или в виде пневмопривода.
Ролик поворотной рамы, установленный на свободном ее конце, может быть установлен с внешней стороны поворотной рамы.
Спускоподъемное устройство может быть снабжено автономной гидравлической станцией, установленной на опорном основании.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображено спускоподъемное устройство (СПУ) в сложенном состоянии при виде сбоку;
на фиг. 2-4 - этапы развертывания СПУ при виде сбоку;
на фиг. 5 - СПУ в развернутом положении;
на фиг. 6-8 - кинематическая схема СПУ поэтапно;
на фиг. 9-11 - СПУ с полезной нагрузкой в сложенном, промежуточном и развернутом состояниях;
на фиг. 12 - СПУ в диагональной проекции без жесткого каркаса.
Спускоподъемное устройство содержит опорное основание 1, поворотный элемент в виде поворотной опоры 2, шарнирно установленный на опорном основании 1, и шарнирно установленный на опорном основании по крайней мере один шатун 3 с приводом 4.
Привод 4 шатуна 3 размещен так, что один его конец соединен с опорным основанием 1, а другой его конец соединен с шатуном 3.
Спускоподъемное устройство выполнено мобильным и размещено в жестком каркасе, имеющем по крайней мере одну горизонтальную опорную поверхность 5 и одну вертикальную стенку 6.
Опорное основание 1 устройства установлено на горизонтальной опорной поверхности 5 жесткого каркаса.
Шатун 3, одним концом шарнирно установленный на опорном основании 1, снабжен тягой 7, соединяющей его свободный конец с поворотной опорой 2.
Спускоподъемное устройство снабжено подъемной рамой 8, шарнирно установленной на поворотной опоре 2.
Подъемная рама 8 снабжена приводом 9, соединенным с одной стороны с поворотной опорой 2, а с другой стороны - с подъемной рамой 8.
Подъемная рама 8 имеет по крайней мере один блок 10 и по крайней мере один ролик 11, взаимодействующий с ответной ему направляющей 12, размещенной на вертикальной стенке 6 жесткого каркаса со стороны спускоподъемного устройства.
Поворотная опора 2, шарнирно установленная на опорном основании 1, может быть выполнена в виде поворотной рамы и может быть выполнена ступенчатой.
Шатун 3 может быть выполнен профилированным, а его привод 4 соединен с шатуном 3 и опорным основанием 1 шарнирно.
Опорное основание 1 может быть выполнено в виде опорной рамы, а соединения тяги 7 шатуна 3 с шатуном 3 и поворотной опорой 1 выполнены шарнирными.
Привод 4 шатуна 3, одним концом соединенный с опорным основанием 1, другим концом соединен со свободным концом шатуна 3.
Подъемная рама 8 может быть выполнена П-образной, а ее блок 10 и ролик 11 установлены на ее свободном конце.
Соединения привода 9 подъемной рамы 8 с ней и с поворотной опорой 2 выполнены шарнирными.
Сама же подъемная рама 8 спускоподъемного устройства может быть снабжена ограничителем 13, соединяющим ее с поворотной опорой 2 и выполненным, в свою очередь, в виде цепи или троса.
Привод 4 шатуна 3 может быть выполнен или в виде гидропривода, или в виде пневмопривода, или же в виде червячного механизма.
Привод 9 подъемной рамы 2 может быть выполнен в виде гидропривода или в виде пневмопривода.
Ролик 11 поворотной рамы 2 может быть установлен с внешней стороны поворотной рамы.
Спускоподъемное устройство может быть снабжено автономной гидравлической станцией, которая установлена на опорном основании 1, и иметь собственную лебедку 14.
Спускоподъемное устройство работает следующим образом.
Основным назначением заявленного спускоподъемного устройства (СПУ) является поддержание жизнедеятельности личного состава аварийной подводной лодки, лежащей на грунте, путем передачи в ее отсеки с помощью глубоководных пеналов пищи, медикаментов, средств регенерации воздуха, спасательного снаряжения подводников и другого имущества.
Непосредственная передача глубоководных пеналов осуществляется с помощью технических средств выполнения подводных работ: обитаемых подводных аппаратов, телеуправляемых подводных аппаратов, а также с применением нормобарических скафандров или при участии водолазов.
Заявленное СПУ автономно доставляется к месту использования в конфигурации, представленной на фиг. 1.
Это может быть обеспечено за счет того, что СПУ установлено и закреплено, например, в транспортном 10-футовом контейнере, что обеспечит удобство транспортировки и увеличит защищенность всех систем СПУ.
В этом случае транспортный 10-футовый контейнер выполняет функции жесткого каркаса, имеющего горизонтальную опорную поверхность 5 и вертикальную стенку 6.
Однако жесткий каркас СПУ, имеющий по крайней мере одну горизонтальную опорную поверхность 5 и одну вертикальную стенку 6, может быть выполнен как-то иначе, например, открытым и с использованием, например, в качестве вертикальных стенок 6 жестких треугольных рам и т.п. Сверху же СПУ может быть покрыто защитным чехлом.
После автономной доставки СПУ к месту использования (автомобилем, судном), оно устанавливается на требуемое для проведения работ место и происходит его разворачивание в рабочее положение.
Кинематическая схема, заложенная в конструкцию изобретения, позволяет перевести СПУ из транспортного положения в рабочее следующим образом.
Привод 4 шатуна 3, выполненный, например, в виде гидроцилиндра, по команде рабочего давления от автономной гидравлической станции СПУ (не показана), которая входит в комплект СПУ и может быть установлена, например, на опорном основании 1, втягивает шток и поворачивает шатун 3 относительно оси его шарнирного крепления к опорному основанию 1.
Через тягу 7 шатуна 3, шарнирно соединяющую шатун 3 и поворотную опору 2, вращение передается на поворотную опору 2, и она поворачивается относительно оси своего шарнирного крепления к опорному основанию 1 (фиг. 2).
Повернувшись на 90°, поворотная опора 2 (фиг. 3) выкладывается из контейнера со всем установленным на ней оборудованием (фиг 10).
Во время поворота поворотной опоры 2 привод 9 подъемной рамы 8, который может быть выполнен, например, также в виде гидроцилиндра, освобожден и позволяет подъемной П-образной раме 8 свободно вращаться относительно узла ее шарнирного крепления с поворотной опорой 2.
Таким образом, во время поворота поворотной опоры 2 вес подъемной рамы 8 распределен между узлом ее шарнирного крепления с поворотной опорой 2 и роликом 11 подъемной рамы 8, который, в свою очередь, опирается и двигается по ответной ему направляющей 12, размещенной на вертикальной стенке 6 жесткого каркаса со стороны спускоподъемного устройства.
После того как поворотная опора 2 выложена на палубу (фиг. 3), гидроцилиндр привода 9 подъемной рамы 8 по команде рабочего давления от автономной гидравлической станции СПУ начинает выдавливать шток и поворачивать подъемную раму 8 со всем установленным на ней оборудованием относительно узла ее шарнирного крепления с поворотной опорой 2 (фиг. 4).
Поворот совершается до тех пор, пока подъемная рама 8 не окажется вывешенной на ограничителе 13, соединяющим ее с поворотной опорой 2 и выполненным, в свою очередь, в виде цепи или троса (фиг. 5).
Во время совершения описанных выше операций кассета 14 с полезной нагрузкой, например с глубоководными пеналами, остается закрепленной на поворотной раме 8 вплоть до достижения состояния, показанного на фиг. 10.
По достижении указанного состояния обслуживающий персонал освобождает кассету 14, тем самым оставляя ее просто «стоять» на поворотной опоре 2 (фиг. 10).
Оператор затем при помощи лебедки 15 приподнимает кассету 14 над поворотной опорой 2 и перемещает подъемную раму 8 в положение, показанное на фиг. 11, потравливая трос с лебедки 15.
После того как подъемная рама займет положение по фиг. 11, оператор переключает лебедку 15 на положение «спуск», и кассета 14 с пеналами идет вниз, а трос лебедки 15 скользит по блоку 10 подъемной рамы 8. Подъем кассеты 14 из воды и приведение устройства в транспортное положение производится в обратном порядке.
На фиг. 6-8 показана кинематическая схема СПУ по этапам разворачивания устройства в рабочее положение, иллюстрирующая работоспособность системы в соответствии с теорией машин и механизмов.
После выполнения СПУ своих функций установка может быть свернута.
По команде рабочего давления от автономной гидравлической станции СПУ гидроцилиндр привода 9 подъемной рамы 8 начинает втягивать шток и поворачивать подъемную раму 8 в обратном направлении.
При достижении положения, показанного на фиг. 3, гидроцилиндр привода 9 подъемной рамы 8 отключается.
По команде рабочего давления от автономной гидравлической станции СПУ привод 4 шатуна 3 выдавливает шток и поворачивает шатун 3 относительно оси его шарнирного крепления к опорному основанию 1, а за ним и поворотную опору 2 через тягу 7.
При таком обратном движении ролик 11 входит во взаимодействие с ответной ему направляющей 12, размещенной на вертикальной стенке 6 жесткого каркаса со стороны спускоподъемного устройства, и участвует в организации траектории дальнейшего движения СПУ в транспортное положение (фиг. 1).
Назначение заявленного устройства заключается в обеспечении как можно более быстрой и как можно менее трудоемкой доставки партии пеналов с судна-носителя под воду к месту нахождения подводной лодки в сочетании со служащим той же цели удобством транспортировки всего комплекса в силу его компактности.
Описываемое в данной заявке устройство позволяет одновременно решить следующие задачи:
- разместить СПУ, например, в транспортном 10-футовом контейнере, который в данном случае используется в виде жесткого каркаса что обеспечит удобство транспортировки и увеличит защищенность всех систем СПУ;
- устранить необходимость выгружать СПУ из транспортного контейнера, что сократит время на приведение СПУ в рабочее положение;
- самостоятельно перевести СПУ из транспортного положения в рабочее без дополнительного грузового, гидравлического и иного оборудования;
- сократить потребное пространство для транспортировки/хранения СПУ в габаритах, например, стандартного морского транспортного 10-футового контейнера.
Заявленная конструкция СПУ позволяет упростить конструкцию по сравнению с прототипом, следовательно, повысить ее надежность и обеспечить при этом решение поставленной задачи - создать мобильное спускоподъемное устройство, которое может быть автономно доставлено к месту использования, установлено и мобильно развернуто в заданном месте, приведено в эксплуатационное положение с использованием собственных систем, а после использования может быть также мобильно и автономно свернуто в транспортное положение и перемещено в другое место.
Спускоподъемное устройство выполнено из традиционных конструкционных материалов и может быть изготовлено в условиях серийного или экспериментального производства.