ОТБОЙНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИЧАЛЬНЫХ СООРУЖЕНИЙ Российский патент 1997 года по МПК E02B3/26 

Изобретение относится к области гидротехники, в частности, к отбойным устройствам для причальных сооружений, в том числе используемых для приема крупнотоннажных судов.

Известно отбойное устройство в виде полого цилиндрического амортизатора, выполненного из упругого материала, скрепленного при помощи фланцев одним торцом с лицевой стенкой причального сооружения, а другим, свободным торцом,
с отбойным щитом, и работающего на поперечное сжатие (см. а.с. N 336891, М. кл. E 02 B 3/22, 1969 г.)
Однако энергоемкость данного отбойного устройства, состоящего только из одного полого цилиндрического амортизатора, низка, в связи с чем такие отбойные устройства не могут использоваться при оборудовании причалов для крупнотоннажных судов.

Кроме того, это отбойное устройство не обладает достаточной надежностью, так как фланцы амортизатора выполнены из того же упругого материала, что и сам амортизатор и при воздействии касательной нагрузки от навала судов они могут получить повреждения, выводящие амортизатор из эксплуатации.

Известны также отбойное устройство, содержащее комплект амортизаторов из упругого материала, включающий основной полный цилиндрический амортизатор, скрепленный своим торцом с лицевой стенкой причального сооружения, а также дополнительный полный цилиндрический амортизатор с крышкой, частично введенный своим концом, обращенным к лицевой стенке сооружения, внутрь основного амортизатора соосно с ним и снабженный на указанном конце стаканом с отбортовкой, в дно которого он опирается своим торцом (см. а.с. СССР N 1054489 М, Кл. E 02 B 3/22, 1982 г. принято за прототип).

В рассматриваемом отбойном устройстве крышка дополнительного амортизатора выполнена в виде отбойного щита и снабжена юбкой, охватывающей основной амортизатор по его наружному диаметру. При этом дополнительный амортизатор опирается на свободный торец основного амортизатора через отбортовку стакана и соединен с лицевой стенкой сооружения через крышку.

Указанное отбойное устройство имеет недостаточную энергоемкость вследствие того, что под нагрузкой от навала судов поперечные деформации основного амортизатора ограничены юбкой крышки, а дополнительного амортизатора стенкой стакана.

Надежность данного отбойного устройства также недостаточна из-за того, что дополнительный амортизатор не скреплен с лицевой стенкой сооружения и, при возникновении качательной нагрузки от навала судов, его часть, погруженная во внутреннюю полость амортизатора вместе со стаканом, может выйти из этой полости, и тогда отбойное устройство не сможет выполнять свои функции.

Помимо этого, надежность рассматриваемого отбойного устройства низка еще и потому, что при нагрузках от навала судов крышка свободным краем своей юбки будет постоянно повреждать наружную поверхность амортизатора, который при продольной деформации сжатия всегда приобретает бочкообразную форму.

Задачей изобретения является разработка конструкции отбойного устройства большой энергоемкости и высокой надежности.

Для решения указанной задачи в известном отбойном устройстве, включающем отбойный щит и комплект, состоящий из двух амортизаторов, установленных соосно друг другу и выполненных в виде полых цилиндров из упругого материала, согласно изобретению, амортизаторы закреплены на лицевой стенке причального сооружения торцевыми частями и установлены друг относительно друга с зазором, обеспечивающим независимое поперечное деформирование каждого из амортизаторов при навале судна, при этом отбойный щит закреплен на свободном торце одного из амортизаторов, вступающем относительно свободного торца другого амортизатора.

Основной технический результат, получаемый при использовании предлагаемого отбойного устройства для причальных сооружений, заключается в увеличении его амортизирующей способности за счет создания условий для независимой работы при навале судов из цилиндрических амортизаторов, входящих в комплект, наружного и внутреннего.

Кроме того, это отбойное устройство отличается повышенной надежностью благодаря тому, что оба цилиндрических амортизатора скреплены своими торцами с лицевой стенкой сооружения, а конструкция отбойного щита прикрепленного к свободному торцу того амортизатора, который имеет большую длину, позволяет снизить силы трения, возникающие при навале судна по контакту между его бортом и отбойным щитом от касательных нагрузок. Таким образом, предотвращается возможность отрыва от лицевой стенки сооружений предлагаемого отбойного устройства при передаче на него касательных нагрузок, вызванных навалом судов.

Пример выполнения предлагаемого устройства для причальных сооружений поясняется чертежом, где на фиг.1 показано отбойное устройство, продольный разрез; на фиг.2 то же, вид спереди; на фиг.3 отбойное устройство в деформированном состоянии, вызванном навалом судна, продольный разрез.

Отбойное устройство включает отбойный щит и комплект из двух амортизаторов, наружного 1 и внутреннего 2, в виде полых цилиндров из упругого материала, установленных соосно, причем оба амортизатора, 1 и 2, закреплены на лицевой стенке 3 причального сооружения при помощи установочной рамы.

Наружный цилиндрический амортизатор 1, в данном случае, имеет большую длину, чем внутренний цилиндрический амортизатор 2.

При этом, амортизаторы 1 и 2 размещены с зазором Δ обеспечивающим при навале судна 4 независимое поперечное деформирование каждого из них.

,
где
D_в внутренний диаметр наружного амортизатора 1,
d_н наружный диаметр внутреннего амортизатора 2.

Величина зазора Δ отвечающая недеформированному состоянию обоих амортизаторов 1 и 2, должна быть такой, чтобы минимальный зазор между наружным 1 и внутренним 2 амортизаторами сохранялись бы и при деформированном состоянии, то есть чтобы между ними никогда не возникал контакт.

Указанное требование может быть удовлетворено на основе результатов поверочного расчета наружного и внутреннего полых цилиндрических амортизаторов, выбранных диаметров и длин, на основе сжатие под нагрузкой от навала судна.

При этом в расчете должны учитываться: размеры наружного D_н и внутреннего D_в диаметров наружного цилиндрического амортизатора, а также наружного D_н и внутреннего D_в диаметров внутреннего цилиндрического амортизатора; длины обоих амортизаторов; модули деформации и коэффициенты бокового расширения обоих амортизаторов.

Отбойный щит в предлагаемом отбойном устройстве закреплен на свободном торце одного амортизатора, в данном случае-наружного амортизатора 1, выступающем относительно свободного торца другого внутреннего амортизатора 2. Отбойный щит выполнен в виде круглого плоского диска 5, имеющего диаметр не менее наружного диаметра D_н наружного амортизатора 1, причем диск 5 с внутренней стороны, обращенной к лицевой стенке 3 сооружения, снабжен соосно расположенными наружным 6 и внутренним 7 кольцевыми выступами, а с наружной стороны облицован слоем материала 8 с низким коэффициентом трения, например, слоем фторопласта, полиэтилена и т.п.

Облицовка диска 5 имеет тарельчатую форму, причем слой материала 8, из которого она состоит, крепится к наружной стороне диска с помощью винтов 9, установленных впотай. При этом предусмотрено, что слой материала 8 облицовки, с учетом эстетических требований, может быть изготовлен различных цветов.

Диаметры наружного 6 и внутреннего 7 кольцевых выступов назначаются такими, чтобы отбойный щит мог быть надвинут на свободный торце наружного амортизатора 1.

Наружный 6 и внутренний 7 кольцевые выступы на диске 5 предназначены для скрепления отбойного щита со свободным торцом наружного амортизатора 1 посредством зажимных болтов 10, причем наружный 6 и внутренний 7 кольцевые выступы имеют диаметры, позволяющие надвинуть отбойный щит на свободный торец наружного амортизатора 1.

Зажимные болты 10 пропущены через отверстия, выполненные в наружном кольцевом выступе 6, а также в стенке наружного цилиндрического амортизатора 1 и ввинчены в снабженные резьбой отверстия, имеющиеся во внутреннем кольцевом выступе 7.

На внутренней стороне диска 5 отбойного щита, обращенной к лицевой стенке 3 сооружения, в центре диска 5 смонтирован вкладыш 11, диаметр которого меньше внутреннего диаметра D_в наружного амортизатора 1 и больше наружного диаметра D_н внутреннего амортизатора 2. Вкладыш 11 размещен в центре диска 5 внутри внутреннего кольцевого выступа 7, причем его положение зафиксированного концами зажимных болтов 10, упирающимися в боковую поверхность вкладыша 11.

Для сообщения внутренней полости внутреннего цилиндрического амортизатора 2, имеющей диаметр D_в, с атмосферой предусмотрен цилиндрический канал 12, проделанный в отбойном щите и вкладыше 11, причем ось цилиндрического канала 12 совпадает с продольной осью комплекта амортизаторов.

Установочная рама, служащая для скрепления отбойного устройства с лицевой стенкой 3 сооружения, выполнена в виде опорной плиты 13, которая с наружной стороны снабжена соосно расположенными наружным 14 и внутренним 15 кольцевыми выступами, причем внутренний диаметр внутреннего кольцевого выступа 15 равен наружному диаметру D_н внутреннего амортизатора 2, а внутренний диаметр наружного кольцевого выступа 14 равен наружному диаметру D_н наружного амортизатора 1.

Установочная рама скреплена с лицевой стенкой 3 сооружения посредством закладных болтов 16, заанкеренных в лицевой стенке 3 и пропущенных через соответствующие отверстия в опорной плите 8 установочной рамы.

Наружный 1 и внутренний 2 цилиндрические амортизаторы своими торцами скреплены с установочной рамой при помощи шпилек 17 с гайками 18, пропущенных через соответствующие отверстия в обоих цилиндрических амортизаторах, а также в наружном 14 и внутреннем 15 кольцевых выступах установочной рамы.

В предлагаемой конструкции отбойного устройства предусмотрено использование стандартных резиновых цилиндров разных диаметров, серийно выпускаемых предприятиями России, причем комплекты амортизаторов могут быть составлены, например, из таких сочетаний резиновых цилиндров: Д1000 и Д300; Д1000 и Д400 и т.д.

В том случае, когда причальное сооружение предназначено для приема крупнотоннажных судов, применяется отбойное устройство повышенной энергоемкости, в котором за отбойным щитом по окружности, симметрично относительно продольной оси отбойного устройства, размещено несколько комплектов амортизаторов, каждый из которых скреплен с отбойным щитом.

Предлагаемое отбойное устройство для причальных сооружений работает следующим образом.

Навал судна 4 на причальное сооружение при подходе судна 4 к сооружению или во время стоянки пришвартовавшегося судна 4 у сооружения вызывает ударную нагрузку, для гашения энергии которой служит отбойное устройство, предохраняющее как борт судна 4, так и само сооружение от возможных повреждений.

При навале судна 4 на сооружение, отбойное устройство, скрепленное с лицевой стенкой 3 сооружения при помощи установочной рамы, воспринимает нормальную составляющую возникающей нагрузки, то есть составляющую, которая приложена перпендикулярно к плоскости лицевой стенки 3 сооружения.

Нормальная составляющая нагрузки через круглый плоский диск 5 отбойного щита передается сначала на наружный цилиндрический амортизатор 1, длина которого при осевом сжатии постепенно уменьшается. При этом происходит частичное гашение энергии навала судна 4. После того, как длина деформированного наружного цилиндрического амортизатора 1 сравняется с длиной внутреннего цилиндрического амортизатора 2, увеличенного на толщину вкладыша 11, возникает контакт между тыловой стороной круглого плоского диска 5 отбойного щита со свободным торцом внутреннего цилиндрического амортизатора 2, вследствие чего в работу вступает также и внутренний цилиндрический амортизатор 2.

Правильный выбор материала вкладыша 11 и его толщины позволяет достичь необходимой плавности процесса гашения энергии навала судна 4 при последовательном включении в работу в комплекте амортизаторов сперва наружного амортизатора 1, а затем и внутреннего амортизатора 2.

Далее оба амортизатора работают уже совместно при независимом деформировании каждого из них под нагрузкой от навала судна 4, причем независимость их работы достигается за счет того, что наружный 1 и внутренний 2 амортизаторы размещены с зазором D.

В результате одновременной работы двух амортизаторов происходит дальнейшее гашение энергии навала судна 4.

При этом оставшаяся часть нормальной составляющей ударной нагрузки от навала судна через торцы наружного 1 и внутреннего 2 амортизаторов, обращенные в сторону сооружения, передается сначала на опорную плиту 11 установочной рамы, а затем и на лицевую стенку 3 сооружения.

Касательная составляющая нагрузки от навала судна 4, вызываемая перемещением судна 4 в плоскости, параллельной плоскости лицевой стенки 3 сооружения, практически не передается на отбойное устройство, а значит и на само причальное сооружение.

Этому способствует форма отбойного щита, представляющего собой круглый плоский диск 5, а также то, что наружная сторона диска 5 выполнена из слоя материала 8 с низким коэффициентом трения, например, из фторопласта или полиэтилена.

После прекращения воздействия навала судна 4 на отбойное устройство причального сооружения сразу же восстанавливаются первоначальные формы наружного 1 и внутреннего 2 цилиндрических амортизаторов, что происходит вследствие упругости материала, из которого они изготовлены. Быстрому восстановлению обоих амортизаторов в первоначальных формах способствует также то, что внутренняя полость внутреннего амортизатора 2 сообщается с атмосферой посредством цилиндрического канала 12. В таких условиях указанная внутренняя полость будет беспрепятственно заполняться наружным воздухом всякий раз после завершения очередного контакта между бортом судна 4 и отбойным щитом отбойного устройства.

Использование: при оборудовании причалов для швартовки судов различного водоизмещения. Сущность изобретения: отбойное устройство включает комплект из двух амортизаторов 1 и 2 в виде полых цилиндров из упругого материала, закрепленных соосно на лицевой стенке 3 причального сооружения. Амортизаторы установлены с зазором, обеспечивающим при навале судна независимое поперечное деформирование каждого из них. Отбойный щит закреплен на свободном торце амортизатора 1, выступающим относительно свободного торца другого амортизатора. При последовательном включении в независимую работу каждого из амортизаторов отбойное устройство способно гасить значительную энергию навала крупнотоннажных судов. 3 ил.

Отбойные устройство для причальных сооружений, включающее отбойный шит и наружный и внутренний амортизаторы, выполненные в виде полых цилиндров из упругого материала и установленные соосно и с зазором один в другом, при этом наружный амортизатор закреплен торцом на стенке причального сооружения, отличающееся тем, что внутренний амортизатор закреплен торцом на стенке причального сооружения и выполнен с длиной, меньшей длины наружного амортизатора, а зазор между амортизаторами имеет величину, обеспечивающую независимое поперечное деформирование каждого из них при навале судна, при этом отбойный шит закреплен на свободным торце наружного амортизатора, выступающем относительно свободного торца внутреннего амортизатора.