ГАСИТЕЛЬ ВИБРАЦИИ КАБЕЛЬ-ТРОСОВ ДЛЯ БУКСИРОВАНИЯ ПОДВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ Советский патент 2007 года по МПК B63B21/66 

Изобретение относится к кораблестроению и предназначено для гашения вибрации тросов и кабель-тросов, работающих в набегающем потоке жидкости и являющихся связующим звеном между буксирующим объектом и буксируемой системой или между неподвижной точкой закрепления буйковой системы и самой системой.

В эксплуатационных условиях буксирные тросы (кабель-тросы) указанных систем работают в набегающем потоке воды и обтекание их, так как они являются телами плохообтекаемыми, сопровождается интенсивным вихреобразованием и возникновением на них, вследствие этого, нестационарных гидродинамических сил, вызывающих вибрацию.

Вибрация понижает прочность и надежность тросов (кабель-тросов), уменьшает срок их службы, а также ухудшает динамику и эксплуатационные характеристики буксируемых или одерживаемых дорогостоящих систем.

Кроме того, вибрация тросов (кабель-тросов) значительно повышает их лобовое сопротивление, а, следовательно, значительно ограничивает максимально возможную скорость движения и глубину погружения буксируемых систем или затрудняет удержание на заданном месте и на заданной глубине одерживаемых с их помощью буйковых систем.

Известны следующие гасители вибрации тросов (кабель-тросов).

"Обтекатель троса" по патенту США №3368514.

Обтекатель состоит из отдельных гибких нитей, прикрепленных к оплетке кабель-троса равномерно по всей его поверхности таким образом, что при движении кабеля в воде нити его образуют подобие обтекаемого тела.

"Волосяной обтекатель для троса" по патенту США №3440991.

Обтекатель состоит из отдельных гибких нитей, прикрепленных к оплетке кабель-троса равномерно по его образующей. Длина нитей составляет от 3 до 6 диаметров кабеля.

"Обтекатель для кабеля" по патенту США №3440993.

Обтекатель представляет собой чулок из пластика, надеваемый на кабель. Закрепление на кабеле производится с помощью скользящего замка. Хвостовая кромка нарезана на узкие полосы, образующие бахрому. Отверстия в обтекателе предотвращают захват воды при подъеме кабель-троса на борт судна.

"Обтекатель для подводного кабеля" по патенту США №3472196.

По конструкции обтекатель аналогичен обтекателю по патенту №3440993. Изготовляется из пластика. Соединяется с тросом путем горячего обжатия. Хвостовая кромка обтекателя также нарезается на полоски.

Недостатком указанных гасителей является слабая надежность их конструкции. Бахрома или нити этих гасителей при наматывании кабель-троса на барабан лебедки и протаскивании через блоки быстро срабатывается и срывается, после чего эффективность гасителя резко падает, а буксировочное усилие достигает величин даже больших, чем при отсутствии гасителя.

В связи с тем, что указанные повреждения гасителей обнаружить заблаговременно не всегда представляется возможным, применение их постоянно таит угрозу неожиданного разрыва кабель-троса и утраты дорогостоящей буксируемой системы.

Произведенный обзор аналогов предлагаемого изобретения позволяет считать наиболее близко подходящим прототипом "Обтекатель троса" по патенту США №3368514, характеристика и недостатки которого приведены выше.

Целью настоящего изобретения является создание гасителя вибрации тросов (кабель-тросов), обеспечивающего им необходимую надежность, а также надежность и удовлетворительные эксплуатационные характеристики буксируемым и буйковым системам.

Указания цель достигается путем петлеобразной обвивки троса (кабель-троса) другим тросом, диаметр которого значительно меньше диаметра основного троса или кабель-троса, а поверхность облицована упругим материалом, например, резиной. Длина каждой петли равна длине стоячей полуволны, образующейся на тросе (кабель-тросе) при максимальной эксплуатационной скорости его обтекания.

Основной чертой, отличающей предлагаемый гаситель вибрации от прототипа, является принцип его действия. В то время, как гашение вибрации с помощью устройства, принятого за прототип, происходит вследствие улучшения обтекания троса (кабель-троса), действие предлагаемого гасителя прежде всего основано на нарушении синхронизации вихревого следа за тросом и, как следствие, уменьшении действующей на трос гидродинамической силы.

Кроме того, при перемещении петель обвивающего троса относительно основного троса (кабель-троса) на обвивающем тросе появляется гидродинамическая сила, демпфирующая колебания основного троса (кабель-троса). Предлагаемый гаситель вибрации уменьшает амплитуды колебаний основного троса также за счет дополнительного рассеивания энергии, происходящего внутри конструкции обвивающего троса при перемещениях его относительно основного троса (кабель-троса) и за счет импульсно-динамического воздействия его на основной трос (кабель-трос) при их соударениях.

Изображение части троса (кабель-троса) с предлагаемым гасителем вибрации показано на фиг.1.

Трос 1 имеет упругое, например, резиновое покрытие 2, и петлями, имеющими двойную кривизну, обвивает трос (кабель-трос) 3. Диаметр обвивающего троса меньше диаметра троса (кабель-троса) в 3-4 раза. Петли располагаются в местах, соответствующих положению стоячих полуволн, образующихся на тросе (кабель-тросе) при наибольшей эксплуатационной скорости его обтекания и закрепляется на нем несколькими витками проволоки 4 в точках, соответствующих узлам этих полуволн. Форма и размеры всех петель одинаковые. Наибольшее отстояние каждой петли от троса (кабель-троса) равно от одного до двух диаметров троса (кабель-троса). Каждая петля повернута на оси троса (кабель-троса) относительно соседней петли на угол 240°.

Проверка эффективности предлагаемого гасителя вибрации была произведена в опытовом бассейне Института. Испытан был кабель-трос марки КГФ длиной 12,0 м и диаметром 18 мм петлеобразно обвитый стальным с резиновой оболочкой тросиком, диаметр которого был равен 5 мм. Расстояния между точками закрепления тросика на кабель-тросе были равны 0,8 м, а наибольшее отстояние каждой петли от кабель-троса - 25 мм. Кабель-трос был установлен на буксировочной тележке в горизонтальном положении, заглублен на 0,6 м, и при движении тележки вдоль бассейна обтекался поперечно набегающим потоком воды. Начальное натяжение кабель-троса было равно 300 кг, а скорость буксировки изменялась от 0 до 4,5 м/с.

Для контроля этот же кабель-трос был испытан при тех же условиях, но без предлагаемого гасителя вибрации, т.е. без обвивающего тросика.

Результаты испытаний представлены графически на фиг.2, где показано изменение относительной амплитуды вибрации кабель-троса с гасителем и без гасителя в зависимости от скорости буксировки. Испытания показали, что наличие на кабель-тросе предлагаемого по изобретению гасителя вибрации, при всех прочих равных условиях, уменьшает амплитуду вибрации в 2-3 раза.

Использование предлагаемого гасителя вибрации тросов (кабель-тросов) позволит:

- обеспечить высокую степень гашения вибрации тросов (кабель-тросов), работающих в набегающем потоке жидкости, а также уменьшить их лобовое сопротивление, находящееся в прямой зависимости от вибрации;

- повысить скорость буксировки и увеличить глубину погружения буксируемых объектов при той же длине троса;

- улучшить условия эксплуатации буксируемых и одерживаемых с помощью тросов (кабель-тросов) систем, а, следовательно, значительно уменьшить помехи и сократить появление некорректируемых ошибок в их работе;

- повысить надежность тросов (кабель-тросов) и обеспечить этим сохранность буксируемых или одерживаемых с их помощью дорогостоящих систем;

- увеличить срок службы тросов (кабель-тросов).

Гаситель вибрации кабель-тросов для буксирования подводных объектов содержит детали для гашения, прикрепленные к кабель-тросу. Детали для гашения выполнены в виде одинаковых петель двойной кривизны из троса, диаметр которого меньше диаметра кабель-троса в 3-4 раза. Этот трос покрыт упругой оболочкой и обвивает кабель-трос, причем длина каждой петли равна длине стоячей полуволны на кабель-тросе. Трос этих петель закреплен на кабель-тросе в точках, соответствующих узлам указанных полуволн. Такое выполнение гасителя обеспечивает повышение эффективности гашения вибрации и повышение его надежности. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Гаситель вибрации кабель-тросов для буксирования подводных объектов, содержащий детали для гашения, прикрепленные к кабель-тросу, отличающийся тем, что, с целью обеспечения высокой надежности гасителя и повышения эффективности гашения вибрации, детали выполнены в виде одинаковых петель двойной кривизны из троса, диаметр которого меньше диаметра кабель-троса в 3-4 раза, этот трос покрыт упругой оболочкой и обвивает кабель-трос, причем длина каждой петли равна длине стоячей полуволны на кабель-тросе при наибольшей скорости буксирования подводного объекта, а трос этих петель закреплен на кабель-тросе в точках, соответствующих узлам этих полуволн.2. Гаситель по п.1, отличающийся тем, что наиболее удаленные от кабель-троса части петель отстоят на равном расстоянии от него, равном от одного до двух диаметров кабель-троса, а каждая петля смещена относительно соседней на угол, равный 240°.3. Гаситель по пп.1, 2 отличающийся тем, что оболочка выполнена из резины.