УСТРОЙСТВО ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ ГРУЗОВ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2009 года по МПК B60P7/08 B60P7/13 

Изобретение относится к перевозке грузов наземным транспортом, а именно к устройствам для перевозки особо опасных грузов, таких как контейнеры с боеприпасами, взрывчатыми радиоактивными материалами, которые могут подвергаться ударным эксплуатационным или аварийным нагрузкам.

Известны устройства крепления грузов с помощью стяжек, устанавливаемых с натягом между основанием и грузом под различными углами [1].

Такие устройства позволяют обеспечить надежное крепление груза при действии транспортных эксплуатационных нагрузок.

Однако при сильных ударных воздействиях от аварий транспортных средств ввиду малой податливости стяжек энергопоглощающие характеристики швартовки, определяющие уровни динамических нагрузок на опасном грузе и прочность его крепления, ограничены и не могут обеспечить надежное крепление груза при аварийном ударе и его последствиях.

Известно изобретение под названием «Способ крепления штабеля мягких контейнеров на транспортном средстве», в котором описано устройство для крепления грузов на транспортном средстве, содержащее гибкие стяжки (ленты), каждая из которых имеет гибкий элемент, снабженный механизмом натяжения (закрутки) промежуточным швартовочным узлом (захватный крюк с кольцами) и концевыми швартовочными узлами (захватные крюки), элементы крепления (грузовые петли) на основании (поверхность контейнеров нижележащего яруса), причем на основании элементы крепления расположены параллельными рядами, между которыми установлен груз [2].

Гибкие стяжки обвивают груз своими средними зонами и уложены по диагоналям над верхней поверхностью груза.

Данное устройство обеспечивает высокую надежность крепления мягких контейнеров с сыпучим продуктом при транспортировке.

Однако при воздействии аварийных ударных нагрузок в данном устройстве груз удерживают только те стяжки, которые работают на растяжение, т.е. половина от общего числа. При этом демпфирующие свойства устройства ограничены из-за малой податливости стяжек и малого вклада работы сил трения. Кроме того, после удара в результате смещения груза, крепление его будет ослаблено за счет исчезновения поджатия к полу. Таким образом, не обеспечивается надежное закрепление для противодействия последующих нагрузок, как правило, сопутствующих при аварии.

Данное изобретение выбрано в качестве прототипа.

Решаемая данным изобретением задача - повышение надежности крепления груза и безопасности транспортировки опасных грузов в условиях ударных эксплуатационных и аварийных нагрузок.

Сущность первого варианта изобретения заключается в том, что в известном устройстве для крепления грузов на транспортном средстве, содержащем гибкие стяжки, каждая из которых имеет гибкий элемент, снабженный механизмом натяжения, промежуточным швартовочным узлом и концевыми швартовочными узлами, элементы крепления на основании, причем на основании элементы крепления расположены параллельными рядами, между которыми установлен груз, особенностью является то, что промежуточный швартовочный узел соединен с элементом крепления груза с возможностью проскальзывания в нем гибкого элемента, концевые швартовочные узлы жестко закреплены в элементах крепления основания, причем элементы крепления на грузе и на основании размещены так, что гибкие элементы образуют треугольник с острыми углами на основании и вершиной на грузе.

Благодаря вновь введенным признакам достигается следующий технический результат. При креплении гибких стяжек на грузе с возможностью проскальзывания повышаются энергоемкость элементов крепления, а также их демпфирующие характеристики. При сильных ударах происходит значительное перемещение груза относительно основания (пола транспортного средства) в направлении удара с соответствующей потерей энергии за счет трения, что уменьшает ускорения на грузе.

В процессе этого перемещения гибкие стяжки проскальзывают с некоторым трением в промежуточных швартовочных узлах, смещая вершины треугольников, образованных стяжками. Каждая стяжка остается натянутой так, что увеличиваются усилие поджатия груза к основанию и соответственно силы трения, препятствующие перемещению груза и удерживающие его при вторичных воздействиях, которыми, как правило, сопровождается авария (опрокидывание, падение под откос и т.д.).

Тем самым повышается надежность крепления и безопасность транспортировки особо опасных грузов, к которым предъявляются высокие требования по безопасности с учетом возможных аварийных воздействий.

Сущность второго варианта изобретения заключается в том, что в известном устройстве для крепления грузов на транспортном средстве, содержащем гибкие стяжки, каждая из которых имеет гибкий элемент, снабженный механизмом натяжения, концевыми швартовочными узлами и промежуточным швартовочным узлом, элементы крепления на основании, причем на основании элементы крепления расположены параллельными рядами, между которыми установлен груз, особенностью является то, что промежуточный швартовочный узел соединен с элементом крепления основания с возможностью проскальзывания в нем гибкого элемента, концевые швартовочные узлы жестко закреплены в элементах крепления груза, причем элементы крепления на грузе и на основании размещены так, что гибкие элементы образуют треугольник с острыми углами на грузе и вершиной на основании.

Принцип действия устройства по второму варианту аналогичен работе устройства по первому варианту. А достигаемый при этом результат такой же, как и при использовании устройства по первому варианту. Отличие заключается в том, что при осуществлении устройства по второму варианту позволит увеличить прочность крепления в целом, например, в случае, если прочностные характеристики элементов крепления на грузе и основании существенно различны. Тогда концы стяжек следует закреплять в элементах крепления, обладающих меньшей прочностью, а узел, через который проскальзывает стяжка, - в элементах крепления с большей прочностью.

Сущность третьего варианта изобретения заключается в том, что в известном устройстве для крепления грузов на транспортном средстве, содержащем гибкие стяжки, каждая из которых имеет гибкий элемент, снабженный механизмом натяжения, промежуточным швартовочным узлом и концевыми швартовочными узлами, элементы крепления на основании, причем на основании элементы крепления расположены параллельными рядами, между которыми установлен груз, особенность заключается в том, что каждая гибкая стяжка снабжена несколькими промежуточными швартовочными узлами, соединенными поочередно с элементами крепления груза и основания с возможностью проскальзывания в них гибкого элемента, концевые швартовочные узлы жестко закреплены в элементах крепления основания, элементы крепления основания и груза размещены так, что гибкий элемент образует непрерывный ряд треугольников с острыми углами на основании и вершиной на грузе.

Принцип действия устройства по третьему варианту аналогичен работе устройства по первому и второму вариантам. А достигаемый при этом результат такой же, как и при использовании устройства по первому варианту. Отличие заключается в том, что при осуществлении устройства по третьему варианту, в случае, если стяжки достаточно длинные, каждая из них может снабжаться несколькими промежуточными швартовочными узлами. Крепление при этом осуществляется по принципу шнуровки с последовательным расположением этих узлов на грузе и транспортном средстве. Промежуточные швартовочные узлы соединяют поочередно с элементами крепления груза и основания с возможностью проскальзывания в них гибкого элемента, концевые швартовочные узлы жестко закреплены в элементах крепления основания. Причем элементы крепления на грузе и основании расположены так, что гибкий элемент образует непрерывный ряд треугольников с острыми углами на основании и вершиной на грузе. Это позволяет увеличить общую податливость и соответственно энергоемкость системы.

При этом принцип и механизм работы в каждом из образованных частями стяжек треугольников не меняется, а количественные силовые характеристики должны определяться с учетом граничных условий в вершинах этих треугольников геометрических характеристик.

При проведении анализа уровня техники, включающего поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, не обнаружено аналогов, характеризующихся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога, позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «новизна».

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию «изобретательский уровень» заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить в них признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлены технические решения, содержащие в совокупности признаки, сходные с отличительными признаками заявляемого изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «изобретательский уровень».

На фиг.1 и 2 изображен общий вид устройства по первому варианту.

На фиг.3 и 4 изображен швартовочный узел с тросовой стяжкой.

На фиг.5 и 6 изображен швартовочный узел с цепной стяжкой.

На фиг.7 изображено положение стяжек в исходном и смещенном состояниях.

На фиг.8 изображены силовые характеристики крепления прототипа и заявляемого устройства.

На фиг.9 изображен общий вид устройства по второму варианту.

На фиг.10 изображен общий вид устройства по третьему варианту.

Предлагаемое устройство для крепления грузов по первому варианту содержит гибкие швартовочные стяжки, каждая из которых имеет гибкий элемент 1, снабженный механизмом натяжения 2, промежуточным швартовочным узлом 3 и двумя концевыми швартовочными узлами 4.

Промежуточный швартовочный узел 3 каждой гибкой стяжки соединен с элементом крепления 5 груза 6 с возможностью проскальзывания в нем гибкого элемента 1. Концевые швартовочные узлы 4 жестко закреплены в элементах крепления 7 транспортного средства 8 (основания). Элементы крепления 7 транспортного средства 8 расположены параллельными рядами на основании, между которыми установлен груз 6. При этом каждый гибкий элемент образует треугольник с острыми углами при основании и вершиной на грузе (фиг.1, 2).

Механизм натяжения 2 представляет собой резьбовой тандер и позволяет регулировать длину швартовочной стяжки и обеспечивать исходное поджатие груза 6 к основанию (полу транспортного средства).

Элемент крепления 3 груза 6 выполнен в виде специальной серьги 9 с фрикционом 10, позволяющим регулировать зажатие и соответственно трение скольжения в ней гибкой тросовой стяжки 1 (фиг.3, 4). А также может быть выполнен в виде серьги 9 с блоком (или блоком с фрикционом 11), позволяющим регулировать усилие проворота блока при перемещении цепной стяжки 1. При этом серьга 9 может подвешиваться на элементе крепления 5 груза жестко или через податливый элемент 12, например резиновую втулку (фиг.5, 6).

Устройство по второму варианту содержит гибкие швартовочные стяжки, каждая из которых имеет гибкий элемент 1, снабженный механизмом натяжения 2, промежуточным швартовочным узлом 3 и двумя концевыми швартовочными узлами 4 (фиг.9).

Промежуточный швартовочный узел 3 каждой гибкой стяжки соединен с элементом крепления 7 транспортного средства 8 (основания) с возможностью проскальзывания в нем гибкого элемента 1. Концевые швартовочные узлы 4 жестко закреплены в элементах крепления 5 груза 6. Элементы крепления 7 транспортного средства 8 расположены параллельными рядами на основании, между которыми установлен груз 6. При этом каждый гибкий элемент образует треугольник с острыми углами на грузе и вершиной на основании.

Устройство по третьему варианту содержит гибкие швартовочные стяжки, каждая из которых имеет гибкий элемент 1, снабженный механизмом натяжения 2, промежуточными швартовочными узлами 3 и двумя концевыми швартовочными узлами 4 (фиг.10).

Промежуточные швартовочные узлы 3 каждой гибкой стяжки соединены поочередно с элементами крепления 5 груза 6 и элементами крепления 7 транспортного средства 8 (основания) с возможностью проскальзывания в них гибкого элемента 1. Концевые швартовочные узлы 4 жестко закреплены в элементах крепления 7 транспортного средства 8 (основания). Элементы крепления 7 транспортного средства 8 расположены параллельными рядами на основании, между которыми установлен груз 6. При этом каждый гибкий элемент образует непрерывный ряд треугольников с острыми углами на основании и вершиной на грузе.

Устройство работает следующим образом.

Транспортируемый груз 6, имеющий не менее четырех элементов крепления 5, устанавливают на полу (основании) транспортного средства 8 симметрично относительно элементов крепления 7.

Груз 6 устанавливают так, что гибкие элементы 1 при креплении образуют треугольник с острыми углами на транспортном средстве в элементах крепления 7 и вершиной в узле 3, закрепляемого на элементе крепления 5 груза. Концевые швартовочные узлы 4 гибких стяжек жестко закрепляют на транспортном средстве 8 в элементах крепления 7 и соединяют с грузом 6 посредством узла 3 в элементах крепления 5 с возможностью проскальзывания.

Рабочая длина гибких стяжек между двумя концевыми швартовочными узлами 4 задается исходя из расстояний между соответствующими элементами крепления 5 груза и разнесенными элементами крепления 7 на полу транспортного средства 8.

Углы α и β между сторонами треугольника, образованного стяжками, и основанием, представляющим собой расстояние между использованными элементами крепления 7 должны быть острыми и, по возможности, близкими друг к другу по значению.

После установки таким образом всех стяжек последние затягиваются с помощью механизма натяжения 2, установленного в стяжке. При необходимости регулируют усилие зажатия стяжки в промежуточном узле 3 посредством устройств 10 или 11, имеющих характеристики фрикциона или блока.

Необходимое количество гибких швартовочных стяжек, но не менее двух в одном ряду, а также усилие поджатия и положение фрикционов выбираются с учетом массы груза, количества элементов крепления на нем, возможности обеспечения достаточного поджатия груза к основанию (полу транспортного средства), а также прочностных характеристик всех основных элементов швартовки и требований по допустимым ускорениям на грузе.

При нормальных транспортных нагрузках в направлении движения на груз 6 действуют следующие силы: инерционные силы F_ин ^гр со стороны груза массой М от ускорения А (F_ин ^гр=А·М), силы трения F⁰ _тр между полом транспортного средства и грузом, а также силы трения F^с _тр в узле 3, зависящие от усилий в этих связях и коэффициентов трения (фиг.7).

До тех пор, пока , ускорения А на грузе 6 и транспортном средстве 8 будут совпадать и их относительные смещения δ отсутствуют.

Данное условие (1) обеспечивается за счет количества стяжек, их начального натяжения и коэффициентов трения.

При сильных (аварийных) воздействиях и, следовательно, происходит относительное перемещение δ груза 6 относительно пола транспортного средства 8.

Гибкие стяжки 1 после преодоления сил трения проскальзывают в швартовочных узлах 3, смещая вершины треугольников, образованных каждой из стяжек.

В этом случае ускорение А на грузе 6 определяется реакционными силами Р со стороны стяжек и пола транспортного средства 8, т.е. силовой характеристикой системы швартовки с учетом трения.

Поскольку траектории движения точек перегиба стяжек в узлах 3 всегда отличны от эллипса (например, в случае абсолютно неподатливых проушин 5 груза и концевых узлов швартовки 4 перемещение происходит по прямой), то стяжки при движении груза 6 остаются натянутыми усилиями T₁ слева и Т₂ справа от узла 3. Тем самым увеличивается усилие поджатия груза 6 к полу и, следовательно, значение сил трения F⁰ _тр и F^с _тр, препятствующих перемещению груза 6, что приводит к увеличению энергоемкости всей системы крепления.

На примере аналога работа реакционных сил Р определяется потенциальной энергией деформации собственно стяжек, работающих на растяжение, и других силовых элементов в пластической области вплоть до их разрушения Р=Р_пр, что происходит на относительно малых перемещениях δ₁, как показано на кривой I фиг.8. После остановки груза 6 в этом случае сила реакций от стяжек становится неуравновешенной и исчезает, т.е. груз остается практически незакрепленным.

В предлагаемом изобретении реализуется силовая характеристика крепления, позволяющая снизить динамические нагрузки на грузе 6 при прямом ударе за счет увеличения ее податливости и погасить большую кинетическую энергию при ударе за счет увеличения энергоемкости системы крепления при том же количестве задействованных элементов крепления 7 транспортного средства 8 (кривая II фиг.8). Перемещение δ_к, определяющее работу сил трения, может быть увеличено введением податливого элемента 12.

Как видно из фиг.8, определяющая энергоемкость системы площадь под кривой II существенно больше, чем площадь под кривой I, т.е. предлагаемое устройство позволяет обеспечить крепление груза при больших скоростях удара при авариях, что повышает надежность крепления.

В предлагаемом устройстве после остановки груз 6 остается поджатым к полу транспортного средства 8 той силой Р_к, которая реализовалась в стяжках на момент остановки. При этом конечная сила Р_к больше предельной силы Р_пр из условия прочности стяжек, т.к. в силовой схеме участвуют обе ветви каждой стяжки. Это наряду с повышением податливости также обеспечивает большую энергоемкость системы крепления в заявляемом устройстве.

Для смещения груза в противоположном направлении необходимо преодолеть силы трения в швартовочном узле 3 (и фрикциона, при его наличии) и силу трения между полом и грузом 6, а в направлении на отрыв - силу поджатия. При этом характеристики крепления Р¹ _к груза после удара при условии сохранения несущей способности стяжек и узлов швартовки 4 будут не ниже первоначальных Р⁰ (фиг.8), т.е. система является самозатягивающейся. Это также повышает надежность крепления при авариях, которые, как правило, сопровождаются вторичными эффектами в виде опрокидываний, переворотов и т.д.

Таким образом, жесткое закрепление концов гибких стяжек на транспортном средстве, а с грузом - с возможностью проскальзывания, привели к повышению надежности крепления груза и безопасности транспортировки опасных грузов в условиях ударных эксплуатационных и аварийных нагрузок.

За счет повышения энергоемкости элементов крепления и их демпфирующих характеристик, а также увеличения в результате нагружения усилия поджатия груза к полу транспортного средства, препятствующего перемещению груза, повышают надежность крепления при перевозке особо опасных грузов и безопасность их транспортировки с учетом возможных аварий.

Преимущество изобретения состоит в том, что надежность крепления опасных грузов в транспортном средстве в условиях ударных воздействий при авариях достигается без изменения количества элементов крепления и стяжек швартовки за счет перераспределения реакционных сил и использования сил трения, увеличивающихся в зависимости от уровня воздействия.

Средство, воплощающее заявленное устройство при его осуществлении, предназначено для использования в области разработки средств транспортировки опасных грузов, к которым предъявляются повышенные требования по надежному закреплению в условиях возможных транспортных аварий.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «промышленная применимость».

Источники информации

1. Технические условия погрузки и крепления грузов, М., 1990 г., Транспорт, с.14.

2. А.с. РФ №1364512, МКИ 4 В60Р 7/08, 1985 г.

Изобретение относится к устройствам для крепления грузов на транспортном средстве. Устройство для крепления грузов на транспортном средстве содержит гибкие стяжки, каждая из которых имеет гибкий элемент (1), снабженный механизмом натяжения (2), промежуточным швартовочным узлом (3) и концевыми швартовочными узлами (4), элементы крепления на основании (7), расположенные параллельными рядами, между которыми установлен груз. Промежуточный швартовочный узел выполнен в виде серьги с фрикционом и соединен с элементом крепления груза с возможностью проскальзывания в нем гибкого элемента. Элементы крепления на грузе и на основании размещены так, что гибкие элементы образуют треугольник с острыми углами на основании и вершиной на грузе. Концевые швартовочные узлы в первом варианте жестко закреплены в элементах крепления основания. Во втором варианте концевые швартовочные узлы жестко закреплены в элементах крепления груза, а в третьем варианте концевые швартовочные узлы соединены поочередно с элементами крепления груза и основания. Изобретения повышают надежность крепления груза и безопасность транспортировки опасных грузов в условиях ударных эксплуатационных и аварийных нагрузок. 3 н.п. ф-лы, 10 ил.

1. Устройство для крепления грузов на транспортном средстве, содержащее гибкие стяжки, каждая из которых имеет гибкий элемент, снабженный механизмом натяжения, промежуточным швартовочным узлом и концевыми швартовочными узлами, элементы крепления на основании, расположенные параллельными рядами, между которыми установлен груз, отличающееся тем, что промежуточный швартовочный узел выполнен в виде серьги с фрикционом и соединен с элементом крепления груза с возможностью проскальзывания в нем гибкого элемента с регулируемым усилием, концевые швартовочные узлы жестко закреплены в элементах крепления основания, причем элементы крепления на грузе и на основании размещены так, что гибкие элементы образуют треугольник с острыми углами на основании и вершиной на грузе.2. Устройство для крепления грузов на транспортном средстве, содержащее гибкие стяжки, каждая из которых имеет гибкий элемент, снабженный механизмом натяжения, промежуточным швартовочным узлом и концевыми швартовочными узлами, элементы крепления на основании, расположенные параллельными рядами, между которыми установлен груз, отличающееся тем, что промежуточный швартовочный узел выполнен в виде серьги с фрикционом и соединен с элементом крепления основания с возможностью проскальзывания в нем гибкого элемента с регулируемым усилием, концевые швартовочные узлы жестко закреплены в элементах крепления груза, причем элементы крепления на грузе и на основании размещены так, что гибкие элементы образуют треугольник с острыми углами на грузе и вершиной на основании.3. Устройство для крепления грузов на транспортном средстве, содержащее гибкие стяжки, каждая из которых имеет гибкий элемент, снабженный механизмом натяжения, промежуточным швартовочным узлом и концевыми швартовочными узлами, элементы крепления на основании, расположенные параллельными рядами, между которыми установлен груз, отличающееся тем, что каждая гибкая стяжка снабжена несколькими промежуточными швартовочными узлами, выполненными в виде серьги с фрикционом, и соединенными поочередно с элементами крепления груза и основания с возможностью проскальзывания в них гибкого элемента с регулируемым усилием, концевые швартовочные узлы жестко закреплены в элементах крепления основания, элементы крепления основания и груза размещены так, что гибкий элемент образует непрерывный ряд треугольников с острыми углами на основании и вершиной на грузе.