ПОНТОННЫЙ МОДУЛЬ Российский патент 2024 года по МПК B63B35/34 E02B17/00 

Изобретение относится к фундаментам в виде понтонов, плавучим платформам [E02B 17/00; B63B 35/34; E02D 27/06].

Из уровня техники известно ГИБРИДНОЕ МОДУЛЬНОЕ ПЛАВСРЕДСТВО НА БАЗЕ СБОРНО-РАЗБОРНЫХ БЛОК-МОДУЛЕЙ [RU2746626 опубл. 19.04.2021], представляющее собой гибридное модульное плавсредство на базе сборно-разборных блок-модулей, которое включает верхнюю палубу и днище, снабженные по углам контейнерными угловыми креплениями - фитингами и по периметру узлами болтового крепления вертикальных стоек и стоек замков крепления блок-модулей, а также диагональных растяжек. Во внутренний объем блок-модулей устанавливаются вкладные герметичные пневматические эластичные цистерны-баллоны для обеспечения плавучести гибридного блок-модуля.

К недостаткам аналога относятся малая устойчивость плавсредства из-за отсутствия бетонного тела и малая жёсткость конструкции.

Также из уровня техники известно РАЗБОРНОЕ НАПЛАВНОЕ СООРУЖЕНИЕ [RU2776630 опубл. 22.07.2022], представляющее собой плавучий блок, образованный группой наплавных элементов коробчатого типа с проушинами, выполненными для каждого наплавного элемента как единое целое вместе с корпусом наплавного элемента и соединенных между собой через отверстия проушин крепежными элементами. Верхнее покрытие включает группу несущих плит верхнего покрытия и присоединяется к плавучему блоку при помощи крепежных элементов. Соединение плавучего блока в сборе и верхнего покрытия с группой несущих плит верхнего покрытия в сборе является групповым резьбовым соединением. Групповое резьбовое соединение образовано телом крепежных элементов из первой группы крепежных элементов и стержневой частью крепежных элементов из второй группы крепежных элементов.

Недостатками аналога являются малая устойчивость по причине отсутствия жёсткого основания для размещения груза.

Наиболее близким по технической сущности аналогом является ПОНТОННЫЙ МОДУЛЬ [RU182194 опубл. 07.08.2018], состоящий из полого металлического корпуса в форме уплощенного параллелепипеда со скошенными снизу торцевыми стенками, палуба которого окантована с четырех сторон фальшбортами, являющимися продолжением бортов. Каждый фальшборт с двух сторон по краям имеет вырезы до уровня палубы для установки поперечных и продольных соединительных элементов, а также соединительные отверстия.

Основной технической проблемой прототипа является малая устойчивость конструкции в связи с отсутствием бетонного тела, что подразумевает вероятность потопления или переворота конструкции; громоздкость конструкции и, как следствие, сложности с транспортировкой.

Задача изобретения состоит в устранении недостатков прототипа.

Технический результат изобретения состоит увеличении остойчивости понтонного модуля на воде.

Указанный технический результат достигается за счёт того, что понтонный модуль состоит из полимерного блока плавучести в виде прямоугольного параллелепипеда с квадратным основанием и бетонного тела с армирующим каркасом, при этом бетонное тело покрывает пять из шести граней полимерного блока плавучести, не затрагивая днище полимерного блока плавучести, а между полимерным блоком плавучести и бетонным телом расположена резиновая прокладка, в то же время на верхних углах бетонного тела расположены полости, которые выполнены в форме куба с бетонными стенками и армирующим каркасом внутри, смежными со стенками бетонного тела, также в верхних углах бетонного тела, на расстоянии от угла, расположены полости для закладных конструкций в форме параллелепипедов с квадратным основанием, а полости при этом выполнены с возможностью установки узла крепления понтонных модулей между собой через сквозные отверстия в боковых стенках

В частности, длина бетонного тела 1200мм-2400мм.

В частности, высота бетонного тела 550мм-1800мм.

В частности, толщина стенок бетонного тела 60-80мм.

В частности, длина внутренней поверхности соединительной полости 125мм-250мм.

В частности, толщина стенок соединительной полости 60-80мм.

В частности, длина отверстий соединительной полости 23мм-57мм.

В частности, высота полости для закладных конструкций 50мм.

В частности, длина полости для закладных конструкций 20мм.

Краткое описание чертежей:

На фиг. 1 - вид понтонного модуля спереди;

На фиг. 2 - вид понтонного модуля сверху;

На фиг. 3 - вид соединительной полости спереди;

На фиг. 4 - вид соединительной полости сверху;

На фиг. 5 - вид сцепленных понтонных модулей спереди;

На фиг. 6 - вид сцепленных понтонных модулей сверху.

На фигурах представлены: 1 - бетонное тело; 2 - полость; 3 - полость для закладных конструкций; 4 - соединительная полость; 5 - отверстие соединительной полости; 6 - полимерный блок плавучести; 7 - армирующий каркас; 8 - стенки соединительной полости; 9 - днище понтона; 10 - резиновая прокладка.

Осуществление изобретения

Понтонный модуль представляет собой полимерный блок плавучести 6 в форме прямоугольного параллелепипеда с квадратным основанием, окружённый бетонным телом 1 и имеющим в себе полость 2. Бетонное тело покрывает пять из шести граней, не затрагивая днище понтона 9. Между бетонным телом и полимерным блоком плавучести расположена резиновая прокладка 10. Бетон тела имеет внутри армирующий каркас 7. На верхних углах бетонного тела расположены соединительные полости 4, выполненные с возможностью установки узла крепления понтонных модулей между собой через сквозные отверстия 5 по бокам бетонного тела. Сами полости выполнены в форме кубов с бетонными стенками 8. Стенки соединительной полости 8 также имеют внутри себя армирующий каркас 7 и смежены со стенками бетонного тела. На верхних углах бетонного тела, на расстоянии от самого угла бетонного тела, расположены полости для закладных конструкций 3 в форме параллелепипедов с квадратным основанием. Понтонный модуль имеет следующие параметры - бетонное тело 1, с армирующим каркасом 7 внутри, в форме прямоугольного параллелепипеда с квадратным основанием, длиной 2400мм, высотой 1400мм, окружающее полимерный блок плавучести 6 со стороны пяти граней, не затрагивая днище 9. Стенки бетонного тела имеют толщину в 80мм. Между полимерным блоком плавучести 6 и бетонным телом 1 расположена резиновая прокладка 10 для предотвращения истирания блока плавучести. На верхних углах бетонного тела расположены соединительные полости 4, выполненные с возможностью установки узла крепления понтонных модулей между собой через сквозные отверстия 5. Стенки соединительных полостей 8 имеют внутри себя армирующий каркас 7 и смежены со стенками бетонного тела, их толщина составляет 60мм. Соединительные полости 4 имеют длину внутренней стороны в 250мм, квадратные отверстия соединительных полостей 5 имеют длину в 57мм. Также, на верхних углах бетонного тела, на расстоянии в 127мм по диагонали от самого угла бетонного тела, расположены полости для закладных конструкций 3 в форме параллелепипедов с квадратным основанием. Длина полости для закладных конструкций 3 составляет 20мм, высота составляет 50мм. Общий вес понтонного модуля составляет 0,5 тонны.

В альтернативных вариантах исполнения изобретения длина бетонного тела составляет 1200мм-2400мм, высота 550мм-1800мм. Длина внутренней поверхности соединительной полости составляет 125мм-250мм, длина отверстий соединительной полости составляет 23мм-57мм. Толщина стенок бетонного тела 60-80мм, толщина стенок соединительной полости 60-80мм. Общий вес понтонного модуля составляет 0,5-1т.

Представленные варианты реализации заявленного изобретения позволяют достичь технического результата, так как обеспечивается повышение остойчивости конструкции на воде.

Непосредственно перед началом размещения понтонных модулей и дальнейшей сборки площадки из них, производят составление плана будущей конструкции. Подготавливаются эскизы и чертежи, производятся расчёты массы самого понтона и размещаемого на нём оборудования, устанавливается вес конструкции, которая будет размещена на понтоне. Плавучесть численно равна весу воды в объеме, вытесненном погруженной частью корпуса понтонного модуля. Расчёт массы и размеров понтонного модуля, при которых будет обеспечиваться плавучесть, проводят по формуле С=F_b-F_т, где F_b=V_s×D, F_b — выталкивающая сила, V_s — объем части тела, погруженной в жидкость, D – плотность воды; F_т=mg, где m - масса объекта, g - сила тяжести, F_т - вес объекта. Причём понтонный модуль будет обладать плавучестью при С>0. Далее начинают непосредственное размещение понтона на воде. Для этого понтон спускают на воду и производят заякоривание понтона путём закрепления одного конца цепи на дне водоёма и другого конца на соединительной проушине. Далее, после заякоривания понтона, производят установку необходимого оборудования/груза на самом понтоне. Понтон готов к эксплуатации.

Пример использования понтона для создания плавучей вертолётной площадки. Для применения понтонных модулей как плавучей вертолётной площадки, предварительно подготавливают расчёты массы и размеров отдельного понтона, площадки, которая будет собрана из понтонов, и размещаемого на нём вертолёта массой 955кг. Для такой цели применяют понтонный модуль, блок плавучести которого выполнен из поливинилхлорида, а бетонное тело выполнено из бетона марки М700. Понтонный модуль будет иметь параметры длины бетонного тела 2400мм, высоты 1800мм, с длиной внутренней поверхности соединительной полости 250мм и длиной отверстий соединительной полости 57мм. Толщина стенок бетонного тела понтонного модуля 60мм и толщина стенок соединительной полости 60мм. Масса одного понтонного модуля в данном случае составляет 0,7т. Таким образом, плавучесть отдельного понтонного модуля в данном случае будет составлять (в соответствии с формулой С=F_b-F_т,) С=2,4*2,4*1,8*1000-(700+955)*9,8=-5851, следовательно для организации плавучей вертолётной площадки будет применено 4 понтонных модуля, следовательно формула плавучести будет выглядеть следующим образом: С=4*(2,4*2,4*1,8)*1000-(700*4+955)*9,8=4673, что больше ноля. Следовательно, применяют четыре понтонных модуля с данными параметрами. Далее начинают непосредственное размещение понтонного модуля на воде. Для этого модуль спускают на воду и производят заякоривание модуля путём закрепления одного конца цепи на дне водоёма и другого конца на соединительной проушине. Далее, после заякоривания, на понтон спускают вертолёт массой 955кг.

Пример использования понтона для создания плавучей грузовой платформы при проведении работ на воде. Для применения понтонного модуля как плавучей грузовой платформы, предварительно подготавливают расчёты массы и размеров отдельного понтона, площадки, которая будет собрана из понтонов, и размещаемого на нём груза массой 720кг. Для такой цели применяют понтонный модуль, блок плавучести которого выполнен из полиэтилена низкого давления, а бетонное тело выполнено из бетона марки М700. Понтонный модуль будет иметь параметры длины бетонного тела 2000мм, высоты 1100мм, с длиной внутренней поверхности соединительной полости 125мм и длиной отверстий соединительной полости 23мм. Толщина стенок бетонного тела понтонного модуля 80мм и толщина стенок соединительной полости 70мм Масса одного понтонного модуля в данном случае составляет 0,5т. Таким образом, плавучесть отдельного понтонного модуля в данном случае будет составлять (в соответствии с формулой С=Fb-Fт,) С=2*2*1,1*1000-(500+720)*9,8=-7556, следовательно для организации плавучей вертолётной площадки будет применено 4 понтонных модуля, следовательно формула плавучести будет выглядеть следующим образом: С=4*(2*2*1,1)*1000-(500*4+720)*9,8=5605, что больше ноля. Далее начинают непосредственное размещение понтона на воде. Для этого понтон спускают на воду и производят заякоривание понтона путём закрепления одного конца цепи на дне водоёма и другого конца на соединительной проушине. Далее, после заякоривания, на понтоне размещают груз массой 720кг.

Демонстрация технического результата.

Технический результат состоит в повышении остойчивости понтонного модуля на воде.

Указанный технический результат достигается за счёт того, что понтонный модуль состоит из полимерного блока плавучести в виде прямоугольного параллелепипеда с квадратным основанием и бетонного тела с армирующим каркасом, при этом бетонное тело покрывает пять из шести граней полимерного блока плавучести, не затрагивая днище полимерного блока плавучести, а между полимерным блоком плавучести и бетонным телом расположена резиновая прокладка, в то же время на верхних углах бетонного тела расположены полости, которые выполнены в форме куба с бетонными стенками и армирующим каркасом внутри, смежными со стенками бетонного тела, также в верхних углах бетонного тела, на расстоянии от угла, расположены полости для закладных конструкций в форме параллелепипедов с квадратным основанием, а полости при этом выполнены с возможностью установки узла крепления понтонных модулей между собой через сквозные отверстия в боковых стенках.

Понтонный модуль применяли с размещением на нём груза весом 525кг, 650кг, 775кг. Оценка остойчивости проводилась путём измерения глубины подтопления понтона от изначального уровня, т.е. когда на понтоне ничего размещено не было. Перед испытанием понтона, его заякоривали и наносили засечку на боковых гранях бетонного тела по уровню воды. В испытании применялся понтонный модуль, блок плавучести которого выполнен из полиэтилена низкого давления, бетонное тело выполнено из бетона марки М700. Понтонный модуль имеет параметры длины бетонного тела 2400мм, высоты бетонного тела 1800мм, длины внутренней стороны соединительной полости 250мм и длины отверстий соединительных полостей 57мм, толщина стенок соединительной полости 60мм, толщина стенок бетонного тела 80мм. Груз размещали на середине верхней плоскости бетонного тела. После размещения груза на боковых гранях бетонного тела делали засечки по уровню воды. (результаты представлены в таблице 1).

Табл. 1

Сравнение глубины подтопления понтона от изначального уровня после размещения груза Вес груза, кг Уровень подтопления понтона от изначального уровня, в мм 525 34 650 67 775 91

Также было проведено сравнение глубины подтопления понтона от изначального уровня после размещения груза весом 650кг между предлагаемым изобретением и аналогами (результаты представлены в таблице 2).

Табл. 2

Сравнение глубины подтопления понтона от изначального уровня после размещения груза Техническое решение Настоящее изобретение Техническое решение [RU218453 опубл. 26.05.2023] Техническое решение [RU2776630 опубл. 22.07.2022] Техническое решение [RU2746626 опубл. 19.04.2021] Уровень подтопления понтона от изначального уровня, в мм 67 117 164 169

Технический результат достигается за счёт того, что предлагаемое изобретение имеет бетонное тело с армирующим каркасом внутри, окружающее блок плавучести со стороны пяти граней из шести, не затрагивая днище, что увеличивает остойчивость конструкции за счёт равномерного распределения массы груза по поверхности бетонного тела. Также, наличие бетонного тела с армирующим каркасом внутри значительно увеличивает остойчивость конструкции за счёт отсутствия смещения центра тяжести при размещении на понтоне объектов, что увеличивает стабильность всей конструкции с грузом и предотвращает переворот, предотвращает раскол бетонного тела под воздействием больших весов и надёжно защищает хрупкий полимерный блок плавучести от прямого воздействия большого веса, на который не рассчитан полимер.

Таким образом, благодаря заявленному изобретению увеличивается остойчивость понтонного модуля по сравнению с прототипом на 43% и появляется возможность размещения на платформе груза весом в несколько тонн.

Изобретение относится к фундаментам в виде понтонов, плавучим платформам. Понтонный модуль состоит из полимерного блока плавучести в виде прямоугольного параллелепипеда с квадратным основанием и бетонного тела с армирующим каркасом. Бетонное тело выполнено с возможностью покрытия пяти из шести граней полимерного блока плавучести, не затрагивая днище полимерного блока плавучести, а между полимерным блоком плавучести и бетонным телом расположена резиновая прокладка. На верхних углах бетонного тела расположены полости, которые выполнены в форме куба с бетонными стенками и армирующим каркасом внутри, смежными со стенками бетонного тела. В верхних углах бетонного тела, на расстоянии от угла, расположены полости для закладных конструкций в форме параллелепипедов с квадратным основанием, а полости выполнены с возможностью установки узла крепления понтонных модулей между собой через сквозные отверстия в боковых стенках. Достигается увеличение остойчивости понтонного модуля на воде. 8 з.п. ф-лы, 6 ил., 2 табл.

1. Понтонный модуль, состоящий из полимерного блока плавучести в виде прямоугольного параллелепипеда с квадратным основанием и бетонного тела с армирующим каркасом, при этом бетонное тело выполнено с возможностью покрытия пяти из шести граней полимерного блока плавучести, не затрагивая днище полимерного блока плавучести, а между полимерным блоком плавучести и бетонным телом расположена резиновая прокладка, в то же время на верхних углах бетонного тела расположены полости, которые выполнены в форме куба с бетонными стенками и армирующим каркасом внутри, смежными со стенками бетонного тела, также в верхних углах бетонного тела, на расстоянии от угла, расположены полости для закладных конструкций в форме параллелепипедов с квадратным основанием, а полости при этом выполнены с возможностью установки узла крепления понтонных модулей между собой через сквозные отверстия в боковых стенках.

2. Понтонный модуль по п.1, отличающийся тем, что длина бетонного тела 1200-2400 мм.

3. Понтонный модуль по п.1, отличающийся тем, что высота бетонного тела 550-1800 мм.

4. Понтонный модуль по п.1, отличающийся тем, что толщина стенок бетонного тела 60-80 мм.

5. Понтонный модуль по п.1, отличающийся тем, что длина внутренней поверхности соединительной полости 125-250 мм.

6. Понтонный модуль по п.1, отличающийся тем, что толщина стенок соединительной полости 60-80 мм.

7. Понтонный модуль по п.1, отличающийся тем, что длина отверстий соединительной полости 23-57 мм.

8. Понтонный модуль по п.1, отличающийся тем, что высота полости для закладных конструкций 50 мм.

9. Понтонный модуль по п.1, отличающийся тем, что длина полости для закладных конструкций 20 мм.