Буферное устройство

 

Изобретение относится к области морской техники и предназначено для гашения энергии динамических усилий, возникающих в буйрепе, минрепе при постановках океанографических, гидроакустических станций и якорных мин. Буферное устройство содержит подвижной барабан, установленный в раме на оси. На оси барабана закреплена скоба, к которой подсоединено коренное звено защитной цепи, ходовое звено которой соединено с огонами стропок, одна из которых выполнена из капронового, а вторая - из стального канатов. Противоположными концами эти стропки соединены с буйрепом или минрепом. В исходном состоянии указанные цепь и стропки намотаны на барабан, снабженный фрикционным тормозом. Длина стальной стропки численно равна 1,8-2,5 скорости погружения свободно тонущего в воде якоря, выраженной в тех же единицах длины в секунду, а соотношение диаметров капроновой и стальной стропок равно 2,5-3,5 при соотношении их длин 0,6-0,8. Такое выполнение устройства существенно увеличивает энергоемкость, надежность работы, компактность укладки, а также уменьшение габаритов и массы устройства. 2 ил.

Изобретение относится к области морской техники и предназначено для океанографических, гидрографических, гидроакустических станций, якорных мин, а также для других областей техники, например космической.

Так как для постановки на поверхности моря или на заданное углубление буйковых станций и якорных мин характерно применение тонких буйрепов и минрепов с небольшим запасом прочности по отношению к величине динамических усилий, возникающих при сбрасывании буев и якорей в процессе постановки буйковых станций и при периодическом стопорении в системах установки на заданное углубление, то возникает необходимость применения различного типа буферных устройств, содержащих в своей конструкции пружины, эластичные пластмассовые канаты, резиновые амортизаторы или фрикционные узлы.

Из наиболее близких к заявляемому устройству является буферное устройство якорной мины образца 1926 г., которое принято в качестве прототипа и представлено в книге: Описание мины образца 1926 г. и инструкция для приготовления и обращения с нею, Научно-техническое управление ВСНХ-СССР, Труды ОСТЕХБЮРО, Л., 1926, с. 23; Приложение. Общий вид мины образца 1926 г., черт. №2, якорь фиг.2.

Буфер 7 мины выполнен в виде металлического звена 32, в нижней части которого имеется отверстие, через которое проходит штырь, имеющий с одной стороны обух, а с другой - резьбу. На штыре установлена пружина, крепление которой осуществляется фасонной шайбой и гайкой.

Отверстие в штыре 32 и фасонная шайба являются направляющими для штыря и обеспечивают его поступательное перемещение.

Недостатками указанного устройства являются:

- использование в качестве упругого элемента пружины рационально при малых статических и динамических нагрузках, так как энергоемкость стальных пружин невелика, а в случае больших нагрузок необходимо использование пружин большой длины и диаметра, а также их параллельного крепления, что требует большой трудоемкости изготовления, больших габаритов и веса;

- укладка металлических пружин большой длины и большого диаметра, а также параллельных связок является ненадежной при распускании;

- в процессе морских работ эксплуатация буферных устройств с длинными пружинами является опасной с точки зрения техники безопасности. Целью настоящего изобретения является увеличение энергоемкости, повышение надежности работы при циклической нагрузке и распускании, улучшение эксплуатационных характеристик и компактности укладки, а следовательно, уменьшение габаритов и веса за счет правильных конструктивных соотношений размеров его частей и регламентированной укладки, исключающей запутывание и обрывы.

Известно из книги: Элементарный учебник физики, т. 1 /Под ред. акад. Г.С.Ландсберга. - М.: Наука, 1968, с. 220, что работа упругой деформации пружины равна

где А - работа,

k - коэффициент упругости (жесткость пружины),

l - деформация пружины.

Известно из книги Б.А.Бугаенко, В.А.Магула. Специальные судовые устройства. - Л.: Судостроение, 1983, с. 74, 75, что в процессе деформации капронового каната при нагрузках от 0 до 0,25 разрывной усилие с некоторой погрешностью подчиняется линеаризированному закону Гука и равно

T=E_к·F·ε,

где Т - усилие;

E_к - модуль упругости каната;

F - площадь сечения каната;

ε - относительная деформация каната;

Е_к·F=к - жесткость каната.

При нагрузках 30% от разрывной, относительное удлинение капронового каната равно 32-34%, а при 50% от разрывной равно 39-41%. Работа упругой деформации капронового каната равна

Таким образом, большая величина относительного удлинения капронового каната при больших усилиях и малых диаметрах обеспечивает: существенно большую энергоемкость по сравнению со стальными пружинами, меньшую трудоемкость при изготовлении, высокие эксплуатационные характеристики, малые габариты и вес буферного устройства.

Поставленная цель достигается тем, что корпус заявляемого буферного устройства выполнен в виде подвижного барабана, снабженного фрикционным тормозом и помещенного на оси, закрепленной в отверстиях стоек рамы, установленной на якоре. Фрикционный тормоз предназначен для ликвидации захлеста при сматывании. На барабан последовательно намотаны: защитная цепь, коренной конец которой шарнирно закреплен с осью барабана, две параллельные стропки, одна из капронового, а вторая - из стального канатов, коренные огона которых соединены с защитной цепью, а ходовые соединены с клиновым зажимом, обеспечивающим связь с буйрепом или минрепом, при этом длина стальной стропки численно равна 1,8-2,5 скорости погружения свободно тонущего в воде якоря, выраженной в тех же единицах длины в секунду, а соотношение диаметров капроновой и стальной стропок равно 2,5-3,5 при соотношении их длин 0,6-0,8.

Введенные в изобретение отличительные признаки отсутствуют у прототипа, что подтверждает его соответствие критериям "новизна" и "существенные отличия".

Изобретение поясняется чертежами одного из возможных вариантов его исполнения, прошедшего проверку в морских условиях на реальных опытных образцах якорных станций.

Буферное устройство, изображенное на фиг.1, 2, размещено на якоре 1 и содержит барабан 2, установленный в раме 3 на оси 4 и закрепленный шплинтами 5. Рама 3 состоит из двух стоек 6, приваренных к кольцу 7 и поперечины 8. Кольцо 7 имеет отверстия для крепления рамы к якорю болтами 9. Барабан 2 закрыт кожухом 10 и снабжен фрикционным тормозом, состоящим из пружины 11 и втулки 12, для обеспечения тормозного момента, препятствующего свободному сматыванию капроновой и стальной стропок 13, 14, которые в исходном состоянии, чтобы не запутаться при разматывании, скреплены марками 15 из шпагата.

На оси 4 барабана 2 закреплена скоба 16, к которой подсоединено коренное звено защитной цепи 17, а ходовое звено соединено с огонами 18, 19 стропок 13, 14 посредством ролика 20, вилки 21 и оси 22, а клиновой зажим 23 минрепа 24 также соединен с огонами стропок посредством ролика 20, вилки 21 и оси 22. В исходном состоянии цепь 17, стропки 13, 14 намотаны на барабан 2.

На стальной канат устройства надета полиэтиленовая трубка, предохраняющая капроновый канат при хранении, а также при длительном нахождении в морской воде.

При сбрасывании изделия в воду происходит разъединение корпуса буя, мины с якорем 1. Под действием положительной плавучести корпус буя, мины стремится всплыть вверх, а якорь под действием отрицательной плавучести устремляется вниз. Буйреп или минреп 24 сматывают с барабана 2 стропки 13, 14, а затем и цепь 17. Чтобы сматывание произошло плавно без рывков и запутывания, барабан 2 подторможен фрикционным тормозом.

После сматывания цепи и стропок происходит первый рывок, растягивается стропка 13 и разрываются марки, при периодическом сматывании буйрепа или минрепа, что обеспечивает механизм установки, упругий элемент буфера гасит рывки, возникающие в буйрепе или минрепе. После прихода якоря на грунт и установки буя или мины на заданное углубление рывки прекращаются.

Как показали натурные испытания, заявляемое буферное устройство работает безотказно, но для этого должны быть соблюдены соотношения, указанные в тексте и формуле изобретения. Они определены в результате длительных и многократных морских испытаний, выход за их пределы ведет к резкому снижению надежности действия буферного устройства и к отказам при постановках.

Формула изобретения

Буферное устройство, содержащее корпус, упругий элемент, отличающееся тем, что корпус выполнен в виде подвижного барабана, снабженного фрикционным тормозом и помещенного на оси, закрепленной в отверстиях стоек рамы, установленной на якоре, а на барабан последовательно намотаны защитная цепь, коренной конец которой шарнирно соединен с осью барабана, и соединенные с ее ходовым концом коренными огонами две параллельные стропки, одна - из капронового, вторая - из стального канатов, а ходовые огоны канатов соединены с клиновым зажимом, обеспечивающим связь с буйрепом или минрепом, при этом длина стальной стропки численно равна 1,8-2,5 скорости погружения свободно тонущего в воде якоря, выраженной в тех же единицах длины в секунду, а соотношение диаметров капроновой и стальной стропок равно 2,5-3,5 при соотношении их длин 0,6-0,8.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2