Транспортная система юницкого (варианты) и способ построения транспортной системы

 

Изобретение относится к транспортным системам с путевой структурой, близкой к путям подвесного и эстакадного типов. В системе с закрепленными соответственно на опорах и в пролетах основной и вспомогательной нитями последняя закреплена под основной нитью с предварительным прогибом. В пролете между смежными опорами имеется группа рассредоточенных по вспомогательной нити подвесных опор для основной нити и группа связанных с точками их закрепления тяг с натяжным органом в форме аппроксимирующей выпуклую дугу вписанной ломаной линии. Уровень высшей точки натяжного органа относительно точек закрепления его концов, а также кратчайшее расстояние от этих точек до вертикали, проведенной через высшую точку, удовлетворяют определенным соотношениям. При построении системы предварительно на анкерных опорах натягивают и закрепляют силовые органы вспомогательных нитей и фиксируют их на промежуточных опорах. Затем системой тяг, рассредоточенных по вспомогательной нити, каждую вспомогательную нить оттягивают вниз посредством связанного с каждой из тяг натяжного органа, и в точках соединения тяг с вспомогательными нитями на них устанавливают и фиксируют подвесные опоры. После натяжения каждой основной нити с нею жестко соединяют верхние концы подвесных опор. Группа изобретений обеспечивает увеличение пролетов между смежными опорами при сохранении скоростных характеристик системы и низкой удельной материалоемкости. 4 с. и 14 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области транспорта, в частности к транспортным системам с путевой структурой, родственной путям подвесного и эстакадного типа. Оно может быть использовано при создании скоростных дорог для больших городов и междугородных сообщений, в том числе в условиях сильно пересеченной местности, гор, пустынь, а также при построении межцеховых транспортных структур рассредоточенных производственных предприятий и их объединений - структур как многорельсовых, так и структур типа "монорельс".

Известна транспортная система с рельсовой путевой структурой, образованной парой расположенных на одном уровне рельсов, каждый из которых выполнен в виде соединенных между собой вертикальной плитой (шейкой) труб гантелевидного профиля, напоминающего рельс железнодорожного типа с двумя оппозитно расположенными головками (пат. США 5738016, кл. Е 01 В 25/00, 1998). Каждая пара труб, образующих рельс гантелевидного профиля, крепится посредством соединяющей их плиты на Т-образных опорах эстакадного типа к торцам перекладин и образует с противолежащей парой одну рельсовую колею для качения несущих и предохранительных (блокирующих) колес транспортного средства.

Известная транспортная система имеет весьма громоздкую металлоемкую конструкцию рельсовой путевой структуры, требующую для обеспечения прямолинейности (ровности) пути образования весьма малых пролетов между опорами эстакады. Увеличение же пролетов между опорами несмотря на конструкционную жесткость рельсов такого профиля ведет (при условии сохранения прямолинейности пути) к чрезмерному увеличению материалоемкости рельсовой путевой структуры и снижению ее удельной несущей способности.

Известна также транспортная система (Юницкого), содержащая закрепленную на основании на опорах, по меньшей мере, одну основную нить в виде предварительно напряженного (натяжением) силового органа, заключенного в корпус с сопряженной с ним поверхностью качения для транспортных средств, а также хотя бы одну вспомогательную нить в виде предварительно напряженного силового органа, закрепленную в пролетах между смежными опорами, на другом уровне от основной нити (пат. РФ 2080268, кл. В 61 В 5/02, 13/00, 1994) - прототип. Вспомогательные нити ("струны"), количество которых может достигать 4-х и более, располагаются либо на одном уровне с основными (несущими), либо над ними.

Способ построения транспортной системы такого типа включает в себя установку на основании анкерных и промежуточных опор, натяжение и закрепление на анкерных опорах силовых органов одной или нескольких основных нитей, а также натяжение и закрепление на другом уровне от основных нитей на анкерных опорах силовых органов соответственно одной или нескольких вспомогательных нитей и фиксацию основных и вспомогательных нитей на соответствующих уровнях промежуточных опор.

Транспортная система с путевой структурой такого типа обеспечивает высокую удельную несущую способность и низкую материалоемкость, благодаря чему позволяет создать необходимую для скоростного движения ровность (гладкость) пути при достаточно больших пролетах между смежными опорами (до 25 м). Однако в реальных условиях местности при строительстве транспортной системы встречаются весьма протяженные участки, например, занятые поймами рек или большими провалами в земной коре, которые для их преодоления требуют существенного увеличения пролетов между смежными опорами при условии сохранения необходимой ровности рельсовых нитей.

В основу изобретения положена задача обеспечения возможности увеличения пролетов между смежными опорами при сохранении скоростных характеристик транспортной системы и низкой удельной материалоемкости путевой структуры.

Решение поставленной задачи в транспортной системе Юницкого (первый вариант), содержащей закрепленную на основании на опорах, по меньшей мере, одну основную нить в виде предварительно напряженного силового органа, заключенного в корпус с сопряженной поверхностью качения для транспортных средств, а также хотя бы одну вспомогательную нить в виде предварительно напряженного силового органа, закрепленную в пролетах между смежными опорами, на другом уровне от основной нити, обеспечивается тем, что вспомогательная нить закреплена под основной нитью с прогибом между смежными опорами, при этом, по меньшей мере, в одном пролете между смежными опорами транспортная система оснащена группой рассредоточенных по вспомогательной нити подвесных опор для основной нити и соответственно группой связанных с точками их закрепления тяг с натяжным органом в форме аппроксимирующей выпуклую дугу ломаной линии, высшая точка которого связана с вспомогательной нитью, а нижняя закреплена на опоре или/и на основании, причем длины проекций натяжного органа на вертикальную и горизонтальную плоскости удовлетворяют соотношениям где Н - длина проекции натяжного органа на вертикальную плоскость, м; l₀ - длина проекции натяжного органа на горизонтальную плоскость, м; f - величина максимального предварительного прогиба вспомогательной нити в пролете между смежными опорами, м.

Выполнение путевой структуры в указанных границах соотношений позволяет обеспечить ровность заключенного между опорами участка пути за счет достижения при этом повышенной жесткости структуры при минимальной ее материалоемкости.

При H/l₀<0,2 для обеспечения требуемой жесткости путевой структуры потребовалось бы существенное увеличение поперечных сечений стержней натяжного органа, образующих ломаную линию, так как для противодействия вертикальной нагрузке от транспортного средства натяжной орган, занимающий в этом случае слишком вытянутое (пологое между опорами) положение, должен быть натянут до весьма больших усилий.

При Н/l₀>2 значительно увеличивается общая протяженность тяг и стержней натяжного органа на пролете между смежными опорами, что приводит к неоправданному увеличению удельной материалоемкости системы.

При Н/f<2 просвет под вспомогательной нитью (расстояние между вспомогательной нитью и основанием) становится настолько малым в сравнении с предварительным прогибом нити, что возникает вопрос о целесообразности использования натяжного органа вообще, т.к. предпочтительнее будет установить еще одну низкую поддерживающую опору, что уменьшит пролет и снизит требуемую величину предварительного натяжения силовых органов нитей.

При Н/f>200 относительный прогиб вспомогательной нити становится настолько малым (относительно высоты Н натяжного органа), что делает натяжной орган недостаточно устойчивым из-за его чрезмерной ажурности и слабого натяжения (о чем свидетельствует малая величина f), кроме этого, поддерживающие опоры в данном случае установлены слишком часто, что приводит к увеличению материалоемкости системы.

Решение поставленной задачи обеспечивается также тем, что подвесные опоры основной нити, рассредоточенные по вспомогательной нити, имеют возрастающую к середине пролета между смежными опорами высоту.

Благодаря такому выполнению обеспечивается высокая ровность основной нити, определяющей ровность сопряженной с ней поверхности качения, так как высота подвесных опор выполнена как разница между проектными отметками основной и вспомогательной нитей, которые и соединяются друг с другом в путевую структуру посредством подвесных опор.

Решение поставленной задачи обеспечивается также тем, что подвесные опоры основной нити, рассредоточенные по вспомогательной нити, имеют возрастающее к середине пролета между смежными опорами превышение над прямой линией, проведенной через точки закрепления основной нити на смежных опорах.

Благодаря такому выполнению рельсовой структуры ровность пути удается сохранить при увеличении пролетов между смежными опорами, так как при этом основная нить, опирающаяся на подвесные опоры, имеет упреждающую выпуклость (выгиб вверх), которая при наезде транспортного средства, деформируясь, превращается в ровную (прямолинейную) поверхность качения. Величина такой выпуклости составляет 1/100. . . 1/10000 от длины пролета L между смежными опорами.

Решение задачи обеспечивается и тем, что подвесные опоры установлены друг относительно друга с интервалом, величина которого удовлетворяет соотношению где l₁ - интервал между смежными подвесными опорами, м; l₂ - базовая длина транспортного средства, м.

При отношении l₁/l₂<0,1 расстояния l₁ между смежными подвесными опорами становятся настолько малыми в сравнении с l₂ (т.е. в сравнении с габаритами транспортного средства), что это приводит к неоправданному увеличению количества подвесных опор, тяг и стержней натяжного органа и соответственно повышению удельной материалоемкости системы, что нецелесообразно.

При отношении l₁/l₂>2 произойдет перегрузка основной нити в интервале l₁ вторым колесом транспортного средства, поэтому потребуется усиление основной нити, что приведет к увеличению ее материалоемкости.

Решение задачи обеспечивается также тем, что в пролете между смежными опорами транспортная система содержит наклонно расположенные тяги, связывающие точки закрепления подвесных опор на вспомогательной или/и основной нити с углами ломаной линии натяжного органа.

Таким выполнением путевой структуры транспортной системы обеспечивается фиксация узлов натяжного органа от продольных смещений при движении транспортных средств, а тем самым и повышается жесткость структуры, способствующая увеличению пролетов между смежными опорами.

Решение поставленной задачи в транспортной системе Юницкого (второй вариант), содержащей закрепленную на основании на опорах, по меньшей мере, одну основную нить в виде предварительно напряженного силового органа, заключенного в корпус с сопряженной поверхностью качения для транспортных средств, а также, по меньшей мере, одну вспомогательную нить в виде предварительно напряженного силового органа, закрепленную в пролетах между смежными опорами на другом уровне от основной нити, обеспечивается тем, что сопряженная с корпусом основной нити поверхность качения образована головкой рельса железнодорожного типа, соединенной с корпусом посредством подошвы, при этом вспомогательная нить закреплена под основной нитью с прогибом между смежными опорами, а транспортная система, по меньшей мере, в одном пролете между смежными опорами оснащена соответствующим числу основных нитей количеством групп рассредоточенных по вспомогательной нити подвесных опор для основной нити и соответственно количеством групп связанных с этими опорами тяг с натяжным органом в форме аппроксимирующей выпуклую дугу ломаной линии, высшая точка которого связана со вспомогательной нитью, а нижняя закреплена на опоре или/и основании, причем длины проекций натяжного органа на вертикальную и горизонтальную плоскости удовлетворяют соотношениям

где Н - длина проекции натяжного органа на вертикальную плоскость, м;
l₀ - длина проекции натяжного органа на горизонтальную плоскость, м;
f - величина максимального предварительного прогиба вспомогательной нити в пролете между смежными опорами, м.

Благодаря такому выполнению транспортной системы наряду с ровностью пути обеспечивается возможность использования ее для грузоперевозок традиционными транспортными средствами железнодорожного типа, в том числе средствами рудничного и шахтного транспорта, замена которых на другие (специальные) средства вряд ли могла быть оправдана.

Указанные границы соотношений для этого варианта транспортной системы не отличаются от указанных границ для первого объекта защиты, так как путевая структура системы остается неизменной. Такими же остаются и соображения, положенные в основу выбора границ этих соотношений.

Как и в общем случае, решение поставленной задачи обеспечивается тем, что подвесные опоры основной нити, рассредоточенные по вспомогательной нити, имеют возрастающую к середине пролета между смежными опорами высоту.

Как и для общего случая, решение поставленной задачи обеспечивается также тем, что подвесные опоры основной нити, рассредоточенные по вспомогательной нити, имеют возрастающее к середине пролета между смежными опорами превышение над прямой линией, проведенной через точки закрепления основной нити на смежных опорах.

Таким же образом, как и в общем случае, решение поставленной задачи обеспечивается и тем, что подвесные опоры установлены друг относительно друга с интервалом, величина которого удовлетворяет соотношению

где l₁ - интервал между смежными подвесными опорами, м;
l₂ - базовая длина транспортного средства, м.

Как и для первого объекта, решение задачи обеспечивается и тем, что, по меньшей мере, в одном пролете между смежными опорами транспортная система содержит наклонно расположенные тяги, связывающие точки закрепления подвесных опор на вспомогательной или/и основной нити с углами ломаной линии натяжного органа.

Для всех перечисленных средств решения поставленной задачи остаются в силе обоснования, приведенные выше для общего случая предлагаемой системы.

В транспортной системе Юницкого (третий вариант), содержащей закрепленные на одном уровне на опорах на основании, по меньшей мере, две основные нити в виде предварительно напряженных силовых органов, заключенных в отдельные корпуса с сопряженными поверхностями качения для транспортных средств, а также, по меньшей мере, две вспомогательные нити в виде предварительно напряженных силовых органов, закрепленных между смежными опорами на другом уровне от основных нитей, решение поставленной задачи обеспечивается тем, что сопряженные с корпусами основных нитей поверхности качения объединены в общую поверхность качения, образованную закрепленным на нитях пакетом поперечных балок, уложенных с зазорами между собой и скрепленных между собой в точках, рассредоточенных по зазорам в шахматном порядке, при этом вспомогательные нити закреплены под основными нитями с прогибом между смежными опорами, а транспортная система, по меньшей мере, в одном пролете между смежными опорами оснащена соответствующим числу основных нитей количеством групп рассредоточенных по вспомогательным нитям подвесных опор для основных нитей, а также соответствующим числу групп связанных с этими опорами тяг с натяжным органом в форме аппроксимирующей выпуклую дугу ломаной линии, высшая точка которого связана с вспомогательной нитью, а нижняя закреплена на опоре или/и на основании, причем длины проекций натяжного органа на вертикальную и горизонтальную плоскости удовлетворяют соотношениям


где Н - длина проекции натяжного органа на вертикальную плоскость, м;
l₀ - длина проекции натяжного органа на горизонтальную плоскость, м;
f - величина максимального предварительного прогиба вспомогательной нити в пролете между смежными опорами, м,
Указанный диапазон соотношений параметров путевой структуры транспортной системы по этому варианту, а также соображения, положенные в основу выбора границ соотношений, как это видно, остаются такими же, как и для первого варианта выполнения транспортной системы.

Как и для других вариантов выполнения транспортной системы, решение поставленной задачи обеспечивается тем, что подвесные опоры основной нити, рассредоточенные по вспомогательной нити, имеют возрастающую к середине пролета между смежными опорами высоту.

Как и для предшествующего варианта, решение поставленной задачи обеспечивается также тем, что подвесные опоры каждой основной нити, рассредоточенные по соответствующей вспомогательной нити, имеют возрастающее к середине пролета между смежными опорами превышение над прямой линией, проведенной через точки закрепления каждой основной нити на смежных опорах.

Подобным образом, решение задачи обеспечивается и тем, что подвесные опоры установлены друг относительно друга с интервалом, величина которого удовлетворяет соотношению

где l₁ - интервал между смежными подвесными опорами, м;
l₂ - базовая длина транспортного средства, м.

Как и для предшествующего варианта выполнения системы, решение задачи обеспечивается и тем, что, по меньшей мере, в одном пролете между смежными опорами транспортная система содержит наклонно расположенные тяги, связывающие точки закрепления подвесных опор на вспомогательной или/и основной нити с углами ломаной линии натяжного органа.

Для всех перечисленных средств решения поставленной задачи обоснования, приведенные для первого варианта системы, остаются в силе.

В способе построения транспортной системы, включающем установку на основании анкерных и промежуточных опор, натяжение и закрепление на разных уровнях на анкерных опорах силовых органов, по меньшей мере, одной основной и одной вспомогательной нитей, а также фиксацию основной и вспомогательной нитей на соответствующих уровнях промежуточных опор, решение поставленной задачи обеспечивается тем, что предварительно на анкерных опорах натягивают и закрепляют силовой орган вспомогательной нити и фиксируют его на промежуточных опорах, затем системой тяг, рассредоточенных по вспомогательной нити в пролете между смежными опорами, каждую вспомогательную нить посредством связанного с каждой из ее тяг натяжного органа оттягивают вниз на величину f, определяемую соотношением

где f - величина максимального прогиба вспомогательной нити в пролете между смежными опорами, м;
L - длина пролета между смежными опорами, м, в точках соединения тяг с вспомогательной нитью на ней устанавливают и фиксируют подвесные опоры, а после натяжения каждой основной нити с нею жестко соединяют верхние концы подвесных опор.

При этом силовые органы основной и вспомогательной нитей натягивают на анкерные опоры с усилиями, которые выбирают согласно соотношениям


где Т₁ - усилие натяжения силового органа основной нити, кгс;
Т₂ - усилие натяжения силового органа вспомогательной нити, кгс;
Р - нагрузка на основную нить от транспортного средства в интервале между подвесными опорами, кгс,
а вспомогательную нить оттягивают вниз системой тяг с усилиями в тягах, которые выбирают согласно соотношению

где Т₃ - усилие в одной тяге, кгс.

Помимо решения поставленной задачи, такой последовательностью операций обеспечивается удобство и технологичность монтажа, так как становится возможным использование вспомогательной нити, ставшей на порядок более жесткой благодаря оттягиванию вниз, в качестве несущей конструкции для перемещения монтажных вспомогательных средств подвесного типа, например, люлек, кареток, клетей в пролетах между смежными опорами.

Указанные пределы соотношений выделяют оптимальный диапазон усилий натяжения элементов путевой структуры, обеспечивающий необходимую жесткость структуры, а следовательно, и ее несущую способность в пролетах между опорами при минимальной материалоемкости конструкции.

Выбор величины максимального прогиба предварительно напряженной вспомогательной нити в пролете между смежными опорами в пределах

который достигается оттягиванием вниз системой тяг и натяжным органом в виде выпуклой ломаной линии, позволяет при разумных требованиях, предъявляемых к усилиям их натяжения, обеспечить необходимую жесткость и несущую способность конструкции.

Уменьшение величины максимального прогиба вспомогательной нити за пределы, определяемые указанным соотношением, приводит к необходимости использования значительных усилий для предварительного натяжения нити, что, в свою очередь, вызывает необходимость увеличения сечения ее предварительно напряженного продольного силового органа и приводит к повышению материалоемкости конструкции. Тогда как увеличение максимального прогиба за указанные пределы приводит к понижению жесткости путевой структуры и к увеличению ее материалоемкости из-за чрезмерного увеличения габаритов по высоте.

При T₁<10P силовой орган основной нити окажется натянутым слабо, а так как площадь поперечного сечения нити с учетом корпуса и сопряженной поверхности качения может быть значительной, то при повышенных температурах окружающей среды усилия сжатия в путевой структуре могут превысить усилия предварительного натяжения силового органа, что приведет к потере устойчивости системы. Кроме этого, из-за слабого растяжения основной нити для обеспечения необходимой жесткости пути она должна быть выполнена преимущественно как балка, поэтому будет иметь повышенную материалоемкость.

При T₁>1000P потребуется чрезмерное натяжение основной нити, что приведет к повышению материалоемкости системы как за счет увеличения материалоемкости основной нити, так и анкерных опор, куда она напрягается, а также промежуточных опор, которые должны нести нагрузку от более тяжелой путевой структуры.

При T₁<0,2T вспомогательная нить будет иметь избыточную прочность и жесткость (по сравнению с основной нитью), что приведет к неоправданно повышенной материалоемкости и, следовательно, к нецелесообразности.

При T₁>5T₂ основная нить будет иметь избыточную прочность по сравнению с несущей (и определяющей жесткость всей путевой структуры) вспомогательной нитью, что приведет к повышению материалоемкости системы, в том числе за счет увеличения материалоемкости анкерных опор, куда напрягаются нити, и поддерживающих опор, которые будут поддерживать более материалоемкую и соответственно более тяжелую путевую структуру.

При Т₃<0,2Р несущая способность вспомогательной нити, образующей своеобразное основание для подвесных опор основной нити, оказывается недостаточной, что приводит к ослаблению натяжений тяг, связывающих натяжной орган с вспомогательной нитью. При этом по достижении нулевых значений этих натяжений путевая структура снизит свою несущую способность и произойдет перераспределение нагрузок от транспортного модуля на соседние тяги, что повысит деформативность системы и ухудшит ровность пути.

При Т₃>5Р тяги и вспомогательная нить окажутся излишне напряжены, что потребует существенного увеличения их поперечных сечений, а следовательно, и повышения материалоемкости путевой структуры.

Изобретение иллюстрируется графическими материалами, где представлены:
фиг. 1а, 1б - возможные схемы транспортной системы при различных видах рельефа местности;
фиг.2а - фрагмент транспортной системы в пролете между смежными опорами;
фиг. 2б - фрагмент транспортной системы с подвесными опорами, имеющими возрастающее к середине пролета превышение над прямой линией;
фиг. 3а, 3б, 3в, 3г - возможные виды конструктивного выполнения основной нити;
фиг. 4а, 4б, 4в - возможные виды конструктивного выполнения вспомогательной нити;
фиг. 5а, 5б, 5в - вид путевой структуры (три проекции) с основными нитями, имеющими общую поверхность качения, образованную пакетом поперечных балок.

Предлагаемая транспортная система содержит (во всех вариантах ее выполнения) закрепленные на основании 1 между анкерными опорами 2 и промежуточными опорами 2' (фиг.1a, 1б), по меньшей мере, одну основную (рельсовую) нить 3 и одну вспомогательную нить 4, расположенную под основной нитью с прогибом f. При этом в каждом пролете между смежными опорами основная нить 3 дополнительно опирается на ряд равномерно рассредоточенных по вспомогательной нити 4 подвесных опор 5 (см. также фиг.2а, 2б), которые верхней частью жестко соединены с основной нитью, а нижней посредством крепежных узлов 6 жестко связаны с вспомогательной нитью 4 и с тягами 7, имеющими общий натяжной орган, элементы 8 которого размещены в форме ломаной линии, вписанной в выпуклую дугу. В высшей своей точке натяжной орган 8 связан с вспомогательной нитью, а нижними концами в натянутом состоянии зафиксирован на смежных опорах 2' или/и на основании между ними (см. фиг.1а, 1б, 2а, 2б). Натяжной орган 8 из-за имеющего место разнообразия рельефа местности прокладки магистрали может быть выполнен и как часть дуги, как это показано на фиг.1б, при этом его высшая точка может находиться как в центре пролета между опорами, так и в любой другой точке его, вплоть до точек сопряжения вспомогательной нити с промежуточными или анкерными опорами.

Для предотвращения продольных деформаций натяжного органа при скоростном движении транспортных средств некоторые (или все) углы его ломаной линии жестко связаны дополнительными наклонно ориентированными тягами 9 с точками соединения подвесных опор (или/и промежуточных опор, или/и анкерных опор) с вспомогательной 4 или основной 3 нитью (фиг.1а, 1б). Тяги такого назначения преимущественно используются как дополнительные к вертикальным тягам 7, но могут быть использованы и взамен вертикальных тяг (фиг.1а, крайний левый пролет), так как позволяют совместить в себе функции тяг обоих видов. При этом в группах подвесных опор 5, рассредоточенных по вспомогательной нити 4 в пролетах между смежными опорами, могут присутствовать и дополнительные подвесные опоры (стойки) 10, непосредственно не связанные с тягами 7 (фиг. 2а, 2б) натяжного органа 8.

Образующие ломаную линию элементы 8 натяжного органа выполняются в виде жестких прутков, проволок или канатов, соединенных между собой шарнирно либо жестко. Вертикально ориентированные тяги 7 и наклонно ориентированные тяги 9 могут быть выполнены как в виде прутков, так и в виде отрезков каната (троса), как витого, так и не витого. Для сохранения ровности пути в достаточно больших пролетах L между смежными опорами каждая группа подвесных опор 5 между ними установлена на вспомогательной нити с возрастающим к середине пролета превышением Δ их верхних концов над уровнем крайних подвесных опор пролета. Тем самым основная нить 3 (фиг.2б), опирающаяся на эти опоры, обретает выпуклую форму поверхности качения. Величина превышения Δ задается равной расчетному значению деформации путевой структуры под действием проезжающего транспортного средства и составляет 0,01L≤Δ≤0,0001L. Тем самым обеспечивается ровность пути при движении транспортных средств. В любом случае подвесные опоры 5 (и стойки 10, если они имеются) имеют возрастающую к середине пролета между смежными опорами высоту.

Подобным же образом (упреждением величины деформации) обеспечивается ровность пути (т.е. компенсируется возможная неровность пути) при наезде колес транспортного средства на участки основной нити, находящиеся в интервале между каждыми двумя смежными подвесными опорами. Как и в случае для пролета между смежными опорами (фиг. 2б), в интервалах между подвесными опорами 5 (эти интервалы могут достигать 5-10 м и более) сопряженная с корпусом основной нити поверхность качения расположена с возрастающим к середине интервала превышением Δʹ над прямой линией, проведенной через точки соединения основной нити с двумя соседними подвесными опорами (см. фиг.2а, превышение не показано). Такое превышение 0,01l₁≤Δʹ≤0,0001l₁ может быть создано, например, посредством изменения высоты дополнительных подвесных опор (стоек) 10, располагаемых между каждыми двумя соседними подвесными опорами 5. Необходимым условием при этом является синфазность наезда колес транспортного средства 11 на соответствующие участки основной нити 3, ограниченные интервалом l₁ (фиг.2а). Такая синфазность обеспечивается, если базовая длина транспортного средства l₂ и величина интервала l₁ между соседними подвесными опорами 5 удовлетворяет соотношению, указанному ранее.

Основная нить 3 (фиг.1a, 1б, фиг.2а, 2б) может быть образована рельсами "струнного типа" различных конструктивных видов (фиг.3а, 3б, 3в), которые могут иметь множество разновидностей и помимо тех, которые представлены на указанных чертежах. Общей особенностью рельсов такого типа является наличие полого корпуса 12 с сопряженной поверхностью качения 12' и с заключенным внутри него предварительно напряженным (растянутым) силовым органом 13. Поверхность качения 12' может быть образована поверхностью самого корпуса 12, его верхней частью, неявно выраженной головкой (фиг.3б), или головкой, выраженной явно (фиг.3а, 3в, 3г). В струнном рельсе, показанном на фиг.3а, поверхность качения образована головкой 12' накладного типа, а функции корпуса 12 выполняет спираль из высокопрочной проволоки или ленты, плотно охватывающей силовой орган 13, выполненный в виде пучка проволок.

В другом варианте системы используется конструкция, представленная на фиг.3г. В ней сопряженная с корпусом 12 поверхность качения образована головкой 12' рельса железнодорожного типа, подошва 12а которого, опирающаяся на упругую подкладку 126, жестко соединена с корпусом 12. При этом силовой орган выполнен в виде пучка высокопрочных прутьев (или проволок), заполняющих полость корпуса 12. Как видно, рельс железнодорожного типа в этой конструкции выполняет роль накладной головки, и целесообразность такого технического решения заключается в обеспечении сопрягаемости струнной путевой структуры с путевыми структурами уже эксплуатируемых транспортных систем железнодорожного типа, и особенно с путевыми структурами транспортных систем шахт и рудников и парком их транспортных средств.

Расположение вспомогательной нити в этом варианте транспортной системы под основной нитью и оснащение последней подвесными опорами с тягами и натяжным органом обеспечивают прямолинейность пути, как и в случае с иными конструкциями рельсов основной нити (фиг.3а, 3б, 3в).

Вспомогательная нить 4 может быть образована как силовым органом 13' без корпуса (фиг.4а, 4б), так и силовым органом, заключенным, как и в случае основной нити, в жесткий корпус 12 (фиг.4в) по всему пролету между опорами. При этом охваченный крепежными элементами (хомутами, зажимами) 14 силовой орган 13' может состоять из одного каната (или прута), как показано на фиг. 4в, или может включать в себя несколько силовых элементов в виде канатов (витых или невитых) или прутьев (фиг.4а, 46), а также в виде высокопрочных нитей или лент (не показано).

Выбор того или иного конструктивного выполнения основной и вспомогательной нитей определяется грузонасыщенностью проектируемой транспортной системы, климатическими условиями ее функционирования, а также ее назначением и конструктивными особенностями.

В другом частном варианте выполнения транспортной системы сопряженные корпусами основных нитей поверхности качения объединены в одну общую поверхность качения 12' (фиг.5а, 5б, 5в). Особенность общей поверхности качения при этом заключается в том, что образована она пакетом поперечных балок 15 (с покрытием 16 или без него), закрепленных на основных нитях 3 с небольшими (0,1-1 мм) зазорами δ между собой и скрепленных между собой в точках 17, рассредоточенных по зазорам в шахматном порядке (фиг.5в). Такое соединение поперечных балок между собой позволяет им прогибаться в зазорах между каждыми двумя точками соединения при температурных напряжениях, сохраняя тем самым неизменным положение крайних балок пакета. Этим обеспечивается возможность жесткого крепления (без создания температурных швов) пакета на нитях путевой структуры. Относительная величина зазора между балками находится в пределах: 0,001а≤δ≤0,1a, где а - ширина балки 6е.

Описанная транспортная система независимо от конкретного варианта ее выполнения работает следующим образом.

При появлении в пролете между смежными опорами транспортного средства 11 (фиг. 1а) по мере его продвижения от одной опоры к другой возрастает изгибающий момент, создаваемый им относительно точки крепления основной нити 3, стремящийся прогнуть эту нить. Присутствие подвесных опор 5, опирающихся на прогнутую вспомогательную нить 4, создает противодействующий момент (момент сопротивления), величина которого зависит от предварительного напряжения вспомогательной нити 4, создаваемого тягами 7 (фиг.2а) и натяжным органом 8. Величина момента сопротивления путевой структуры, установленная таким образом, сохраняется стабильной до тех пор, пока нагрузка от транспортного средства (если она превысила бы расчетную величину нагрузки) не достигнет такого значения, при котором закрепленные концы натяжного органа 8 утратят состояние растяжения. Но в заранее рассчитанном диапазоне натяжений этого произойти не может.

Небольшие величины деформаций, которые испытывает путевая структура такого вида, компенсируются с упреждением тем обстоятельством, что поверхность качения имеет в пролете между смежными опорами слегка выпуклую форму (фиг. 2б) - настолько, чтобы при наезде транспортного средства путевая структура обретала прямолинейную форму поверхности качения, опускаясь вниз в середине пролета на величину Δ. Подобный процесс деформаций происходит и при наезде колес транспортного средства 11 (фиг.2а) на участки основной нити, располагающиеся в интервале между соседними подвесными опорами 5: предварительно упруго деформированная в интервале l₂ основная нить работает при этом как жесткая нить, которая под нагрузкой Р от колеса транспортного средства прогибается вниз на величину Δʹ (не показано), создавая тем самым прямолинейный путь на этом участке. Если же в этом интервале между соседними подвесными опорами 5 расположена дополнительная подвесная опора 10, не связанная непосредственно с тягами, то воспринимаемая ею нагрузка от колеса транспортного средства будет встречена противодействием путевой структуры в большей степени, и, следовательно, величина упреждающей деформации участка нити в этом случае может быть установлена меньшей.

Способ построения транспортной системы такого типа реализуется следующим образом.

После установки анкерных 2 и промежуточных 2' опор предварительно подготовленную вспомогательную нить 4 (фиг.1a) поднимают на опоры и натягивают на анкерные опоры до заранее определенных значений. После закрепления предварительно натянутой вспомогательной нити на анкерных опорах ее на соответствующем уровне фиксируют на всех промежуточных опорах, и в каждом пролете между смежными опорами на ней посредством крепежных узлов 6 устанавливают с равномерным распределением (с учетом базы расчетного транспортного средства) подвесные опоры 5 возрастающей к середине пролета высоты. Затем на анкерных опорах над вспомогательной нитью натягивают и закрепляют основную нить 3 и фиксируют ее на соответствующем уровне на каждой промежуточной опоре. Далее системой тяг 7, соединенных с вспомогательной нитью 4 в узлах 6, при помощи натяжного органа 8 вспомогательную нить оттягивают вниз на величину 0,001≤f/L≤0,05 до тех пор, пока подвесные опоры 5 (а также стойки 10, если они присутствуют) не войдут под основную нить 3 в проектное положение, после чего концы подвесных опор соединяют с основной нитью (преимущественно сваркой). После этого натяжение концов натяжного органа 8 ослабляют до расчетной величины (для получения выгиба Δ вверх) и жестко фиксируют на смежных опорах или на подготовленных точках (анкерах) на основании.

При этом усилия натяжения элементов при построении транспортной системы устанавливают в пределах
10P≤T₁≤1000P, 0,2T₂≤T₁≤5T₂, 0,2Р≤Т₃≤5Р,
причем усилия предварительного натяжения силовых органов основной и вспомогательной нитей (Т₁ и T₂) находятся в диапазоне от 10³ кгс (для легкотипных транспортных средств и малых пролетов) до 10⁷ кгс (для тяжелых транспортных средств и больших пролетов).

Предлагаемая транспортная система с вариантами ее конкретного выполнения может найти применение при строительстве транспортных магистралей в самых различных природных условиях, так как позволяет довести пролеты между опорами до 50...100 м и более.

Формула изобретения

1. Транспортная система, содержащая закрепленную на основании на опорах, по меньшей мере, одну основную нить в виде предварительно напряженного силового органа, заключенного в корпус с сопряженной поверхностью качения для транспортных средств, а также, по меньшей мере, одну вспомогательную нить в виде предварительно напряженного силового органа, закрепленную в пролетах между смежными опорами на другом уровне от основной нити, отличающаяся тем, что вспомогательная нить закреплена под основной нитью с прогибом между смежными опорами, оснащена группой рассредоточенных по вспомогательной нити подвесных опор для основной нити и соответственно - группой связанных с точками их закрепления тяг с натяжным органом в форме аппроксимирующей выпуклую дугу ломаной линии, высшая точка которого связана с вспомогательной нитью, а нижняя закреплена на опоре или/и на основании, причем длины проекций натяжного органа на вертикальную и горизонтальную плоскости удовлетворяют соотношениям

где Н - длина проекции натяжного органа на вертикальную плоскость, м;

l₀ - длина проекции натяжного органа на горизонтальную плоскость, м;

f - величина максимального предварительного прогиба вспомогательной нити в пролете между смежными опорами, м.

2. Транспортная система по п.1, отличающаяся тем, что подвесные опоры основной нити, рассредоточенные по вспомогательной нити, имеют возрастающую к середине пролета между смежными опорами высоту.

3. Транспортная система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что подвесные опоры основной нити, рассредоточенные по вспомогательной нити, имеют возрастающее к середине пролета между смежными опорами превышение над прямой линией, проведенной через точки закрепления основной нити на смежных опорах.

4. Транспортная система по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что подвесные опоры установлены одна относительно другой с интервалом, величина которого удовлетворяет соотношению

где l₁ - интервал между смежными подвесными опорами, м;

l₂ - базовая длина транспортного средства, м.

5. Транспортная система по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что в пролете между смежными опорами транспортная система содержит наклонно расположенные тяги, связывающие точки закрепления подвесных опор на вспомогательной или/и основной нити с углами ломаной линии натяжного органа.

6. Транспортная система, содержащая закрепленную на основании на опорах, по меньшей мере, одну основную нить в виде предварительно напряженного силового органа, заключенного в корпус с сопряженной поверхностью качения для транспортных средств, а также, по меньшей мере, одну вспомогательную нить в виде предварительно напряженного силового органа, закрепленную в пролетах между смежными опорами на другом уровне от основной нити, отличающаяся тем, что сопряженная с корпусом основной нити поверхность качения образована головкой рельса железнодорожного типа, соединенной с корпусом посредством подошвы, при этом вспомогательная нить закреплена под основной нитью с прогибом между смежными опорами, а транспортная система, по меньшей мере, в одном пролете между смежными опорами, оснащена соответствующим числу основных нитей количеством групп рассредоточенных по вспомогательной нити подвесных опор для основной нити и соответственно - количеством групп связанных с этими опорами тяг с натяжным органом в форме аппроксимирующей выпуклую дугу ломаной линии, высшая точка которого связана с вспомогательной нитью, а нижняя закреплена на опоре или/и на основании, причем длины проекций натяжного органа на вертикальную и горизонтальную плоскости удовлетворяют соотношениям

где Н - длина проекции натяжного органа на вертикальную плоскость, м;

l₀ - длина проекции натяжного органа на горизонтальную плоскость, м;

f - величина максимального предварительного прогиба вспомогательной нити в пролете между смежными опорами, м.

7. Транспортная система по п.6, отличающаяся тем, что подвесные опоры основной нити, рассредоточенные по вспомогательной нити, имеют возрастающую к середине пролета между смежными опорами высоту.

8. Транспортная система по п.6 или 7, отличающаяся тем, что подвесные опоры основной нити, рассредоточенные по вспомогательной нити, имеют возрастающее к середине пролета между смежными опорами превышение над прямой линией, проведенной через точки закрепления основной нити на смежных опорах.

9. Транспортная система по любому из пп.6-8, отличающаяся тем, что подвесные опоры установлены одна относительно другой с интервалом, величина которого удовлетворяет соотношению

где l₁ - интервал между смежными подвесными опорами, м;

l₂ - базовая длина транспортного средства, м.

10. Транспортная система по любому из пп.6-9, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, в одном пролете между смежными опорами транспортная система содержит наклонно расположенные тяги, связывающие точки закрепления подвесных опор на вспомогательной или/и основной нити с углами ломаной линии натяжного органа.

11. Транспортная система, содержащая закрепленные на одном уровне на опорах на основании, по меньшей мере, две основные нити в виде предварительно напряженных силовых органов, заключенных в отдельные корпуса с сопряженными поверхностями качения для транспортных средств, а также, по меньшей мере, две вспомогательные нити в виде предварительно напряженных силовых органов, закрепленных между смежными опорами на другом уровне от основных нитей, отличающаяся тем, что сопряженные с корпусами основных нитей поверхности качения объединены в общую поверхность качения, образованную закрепленным на нитях пакетом поперечных балок, уложенных с зазорами между собой и скрепленных между собой в точках, рассредоточенных по зазорам в шахматном порядке, при этом вспомогательные нити закреплены под основными нитями с прогибом между смежными опорами, а транспортная система, по меньшей мере, в одном пролете между смежными опорами, оснащена соответствующим числу основных нитей количеством рассредоточенных по вспомогательным нитям подвесных опор для основных нитей, а также соответствующим числу групп связанных с этими опорами тяг с натяжным органом в форме аппроксимирующей выпуклую дугу ломаной линии, высшая точка которого связана с вспомогательной нитью, а нижняя закреплена на опоре или/и на основании, причем длины проекций натяжного органа на вертикальную и горизонтальную плоскости удовлетворяют соотношениям

где Н - длина проекции натяжного органа на вертикальную плоскость, м;

l₀ - длина проекции натяжного органа на горизонтальную плоскость, м;

f - величина максимального предварительного прогиба вспомогательной нити в пролете между смежными опорами, м.

12. Транспортная система по п.11, отличающаяся тем, что подвесные опоры основной нити, рассредоточенные по вспомогательной нити, имеют возрастающую к середине пролета между смежными опорами высоту.

13. Транспортная система по п.11 или 12, отличающаяся тем, что подвесные опоры каждой основной нити, рассредоточенные по соответствующей вспомогательной нити, имеют возрастающее к середине пролета между смежными опорами превышение над прямой линией, проведенной через точки закрепления каждой основной нити на смежных опорах.

14. Транспортная система по любому из пп.11-13, отличающаяся тем, что подвесные опоры установлены одна относительно другой с интервалом, величина которого удовлетворяет соотношению

где l₁ - интервал между смежными подвесными опорами, м,

l₂ - базовая длина транспортного средства, м.

15. Транспортная система по любому из пп.11-14, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, в одном пролете между смежными опорами транспортная система содержит наклонно расположенные тяги, связывающие точки закрепления подвесных опор на вспомогательной или/и основной нити с углами ломаной линии натяжного органа.

16. Способ построения транспортной системы, включающий установку на основании анкерных и промежуточных опор, натяжение и закрепление на разных уровнях на анкерных опорах силовых органов, по меньшей мере, одной основной и одной вспомогательной нитей, а также фиксацию основной и вспомогательной нитей на соответствующих уровнях промежуточных опор, отличающийся тем, что предварительно на анкерных опорах натягивают и закрепляют силовой орган вспомогательной нити и фиксируют его на промежуточных опорах, затем системой тяг, рассредоточенных по вспомогательной нити в пролете между смежными опорами, каждую вспомогательную нить посредством связанного с каждой из ее тяг натяжного органа оттягивают вниз на величину f, определяемую соотношением

где f - величина максимального прогиба вспомогательной нити в пролете между смежными опорами, м;

L - длина пролета между смежными опорами, м,

в точках соединения тяг с вспомогательной нитью на ней устанавливают и фиксируют подвесные опоры, а после натяжения каждой основной нити с нею жестко соединяют верхние концы подвесных опор.

17. Способ по п.16, отличающийся тем, что силовые органы основной и вспомогательной нитей натягивают на анкерные опоры с усилиями, которые выбирают согласно соотношениям

где T₁ - усилие натяжения силового органа основной нити, кгс;

Т₂ - усилие натяжения силового органа вспомогательной нити, кгс;

Р - нагрузка на основную нить от транспортного средства в интервале между подвесными опорами, кгс.

18. Способ по п.17, отличающийся тем, что вспомогательную нить оттягивают вниз системой тяг с усилиями в тягах, которые выбирают согласно соотношению

где Т₃ - усилие в одной тяге, кгс.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5