Результат интеллектуальной деятельности: Устройство для крепления груза к грузоподъемному средству

Изобретение относится к машиностроению и направлено на повышение безопасности проведения грузоподъемных операция с экологически опасными грузами.

Известны устройства для подъема грузов в виде универсальных подъемно-транспортных сетей, которые предназначены в основном для транспортирования груза на внешней подвеске вертолета. Они применяются также для швартовки грузов, имеющих сложную конфигурацию. Универсальная подъемно-транспортная сеть подводится под поднимаемый груз и швартовочные кольца заводятся за крюк подъемного механизма [см. cheter-spb.ru>service/gotovje…seti-gruzovye]. Основным достоинством решения-аналога является возможность обеспечивать подъем грузов различной конфигурации и различных габаритов.

Однако недостатком решений-аналогов является сложность подведения грузовой сети под тяжелые объекты и недолговечность грузовой сети при работе с объектами, имеющими острые выступы. Недостатком данного технического решения является также сложность регулировки центра масс поднимаемого груза, вследствие чего невозможно исключить при подъеме груза его опрокидывание. Этот недостаток играет существенную роль при погрузке аварийных боеприпасов, безопасное перемещение которых требует выдерживания определенной ориентации груза. Кроме того, данное решение не обеспечивает сохранность груза при обрыве грузового троса или падения стрелы подъемного крана. Важным недостатком данного технического решения является отсутствие объективного контроля за натяжением участков универсальной подъемно-транспортной сети, прилегающих к швартовочным кольцам, что может привести к опрокидыванию груза. Устранение данных недостатков является актуальным в условиях Арктики, когда нельзя исключить случаев затопления или разрушения тяжелых боеприпасов при их перемещении с кораблей на необорудованный берег в сложных погодных условиях, обусловливающих возможность раскачивания груза и его соударений с элементами палубы корабля и береговой грузовой площадки.

Отмеченные недостатки частично устранены в устройстве крепления груза, включающем ленты грузовые, которые применяются для подъема и/или фиксации грузов различной конфигурации и форм, где требуется бережное отношение к продукции [см. http://www.impuls-s…]. Достоинством данного технического решения является также возможность подъема длинномерных грузов. В случае применения траверсы по техническому решению [см. Патент РФ №2526308 «Траверса», МПК: В66С 1/12] длинномерный груз можно поднимать при наклоне груза в диапазоне [45…90] градусов. Наличие на траверсе нескольких расчалочных отверстий и соединение двух пар стропов с крюком подъемного средств через треугольную пластину с отверстиями под крюки строп и подъемного средства позволяет сохранить при подъеме груза его заданной ориентации. Кроме того, данное решение позволяет снизить значение запас прочности монтажных петель для длинных изделий. Однако данное техническое решение также не обеспечивает сохранность груза при обрыве грузового троса или падения стрелы подъемного крана и не устраняет недостаток, связанный с отсутствием объективного контроля за натяжением строп, крепящих ленты грузовые к крюку подъемного крана. Для грузов сложной конфигурации и форм при регулировке центра масс поднимаемого груза натяжения строп будут не одинаковыми.

Недостатки, связанные со сложностью регулировки центра масс поднимаемого груза, частично устранены в техническом решении [см. Патент РФ №2299171 «Подъемно-транспортное устройство», МПК: B66C 1/00, В66С 1/68]. В данном решении используется траверса в виде рамы, связанной с поддоном, сходным по геометрической форме с траверсой, по меньшей мере тремя гибкими стропами с петлями. Достоинством такого решения является возможность помещать на поддон груз любой формы. При этом регулировка центра масс поднимаемого груза легко осуществляется для одинакового груза за счет предварительной разметки на поддоне его места расположения. Однако указанные выше недостатки решений-аналогов, связанные с возможностью опрокидывания груза, его сохранности при обрыве строп и с отсутствием объективного контроля за натяжением строп, данное решение не устраняет. Применительно к поднимаемому грузу в виде тяжелого суперконтейнера прибавление масс тяжелой траверсы в виде рамы и прочного тяжелого поддона может привести к тому, суммарная масса поднимаемого груза будет превышать грузоподъемность применяемых грузоподъемных средств (автокрана, тельфера, вертолета). Кроме того, площадь поддона должна превышать площадь опорной поверхности суперконтейнера, чтобы обеспечить возможность крепления поддона к траверсе. Но тогда поддон может не поместиться в транспортном средстве (например, в кузове автомашины).

Наиболее близким техническим решением, частично устраняющим недостатки решений-аналогов, является грузовое устройство, включающее стационарно прикрепленные к грузу проушины для подъема, которые соединяются с грузовым крюком подъемного крана через универсальную траверсу. Для подъема изделия в низковысотных помещениях к грузу ниже проушин для подъема прикреплены дополнительные грузовые скобы [см. Изделие ТТ714, УН-3155НС, с. 14, рис. 4.1] - прототип.

Применительно к суперконтейнеру с экологически опасным грузом внутри указанная в сопроводительной документации схема сборки данного грузового устройства перед проведением грузоподъемных операций наиболее полно отвечает требованиям надежности и времени проведения данных грузовых операций. Однако недостатки, связанные с обеспечением сохранности груза при обрыве грузового троса или падения стрелы подъемного крана, и связанные с отсутствием объективного контроля за натяжением строп, крепящих груз к крюку подъемного средства, решение-прототип не устраняет. Контроль за надежностью устройства крепления груза в случае подъема суперконтейра осуществляется лишь визуально путем подъема его на высоту 5…10 см и выдержки на этой высоте 20 с. Если за время выдержки груза его положение не изменилось, считают, что груз закреплен надежно. В условиях Арктики, когда транспортирование груза с корабля на необорудованный берег может осуществляться вертолетами, возможны соударения груза с качающейся палубой корабля, элементами его надстроек и с поверхностью грузовой площадки на берегу. Вследствие этого существующие правила обращения с грузами, представляющими собой боеприпасы в суперконтейнерах, запрещают их транспортирование летательными аппаратами, и в частности, вертолетами на внешней подвеске. Это существенно усложняет перемещение с кораблей на необорудованный берег боеприпасов.

Задачей заявленного изобретения является устранение отмеченных недостатков, а именно, обеспечение сохранности груза в случае его падения и/или затопления во время проведения грузоподъемных операций и обеспечение объективного контроля за натяжением строп.

Технический результат достигается тем, что в известном устройстве для крепления груза к грузоподъемному средству, включающему прикрепленные к грузу проушины для подъема и грузовые скобы, две пары строп и поддон, дополнительно введены по крайней мере четыре параллельно соединенные контактные датчики, по крайней мере четыре тросовые растяжки с винтовыми стяжками, датчики состояния крепления груза в количестве, соответствующем числу строп и содержащие датчик накладной для измерения нагрузки в неподвижном канате, пороговое устройство, первый блок НЕ и индикатор, коммутатор, содержащий блоки ИЛИ в количестве, соответствующем числу датчиков состояния крепления груза, источник питания, второй блок НЕ и блок И, генератор холодного газа, при этом поддон, выполнен в виде надувной емкости со средствами наполнения ее газом и с возможностью прикрепления тросовыми растяжками с винтовыми стяжками к проушинам для подъема и скобам, генератор холодного газа размещен внутри поддона, датчик накладной для измерения нагрузки в неподвижном канате выполнен в варианте накладного тензорезисторного датчика с возможностью низковольтного питания и прикреплен к стропу, пороговое устройство выполнено с возможностью регулирования порога срабатывания, индикатор выполнен преимущественно в виде светодиода, контактные датчики выполнены в виде концевого включателя с ходом срабатывания [0,05…0,1] м и прикреплены к нижней поверхности поддона преимущественно по его периметру, причем выход датчика накладного для измерения нагрузки в неподвижном канате соединен с входом генератора холодного газа через пороговое устройство, первый блок НЕ, последовательно соединенные блоки ИЛИ блок И, второй вход которого соединен с выходом контактных датчиков через второй блок НЕ, вход индикатора соединен с выходом первого блока НЕ, вторые входы блоков ИЛИ соединены соответственно с выходами первых блоков НЕ соответствующих датчиков состояния крепления груза.

Идея предложенного технического решения заключается в измерении нагрузок в стропах, удерживающих груз во время его подъема, при помощи датчиков накладных для измерения нагрузки в неподвижном канате, фиксации ослабления нагрузки хотя бы в одном из строп и в наполнении газом размещенного под грузом (корпусом суперконтейнера) поддона, выполненного в виде надувной емкости, которая играет роль «подушки безопасности», а также поплавка при падении груза в воду.

Покажем существенность отличительных признаков.

Введение в устройство для крепления груза к грузоподъемному средству по крайней мере четырех параллельно соединенных контактных датчиков с их связью с другими блоками устройства и прикрепление их к нижней поверхности поддона является новым решением. Оно позволяет исключить наполнения газом поддона при опускании груза на грузовую площадку и во время его контрольной выдержки.

Введение в устройство для крепления груза к грузоподъемному средству датчиков состояния крепления груза в количестве, соответствующем числу строп и содержащих датчик накладной для измерения нагрузки в неподвижном канате, пороговое устройство, первый блок НЕ и индикатор является новым решением. Оно позволяет измерять величину натяжения строп и фиксировать ослабления натяжения.

Введение в устройство для крепления груза к грузоподъемному средству поддона, выполненного в виде надувной емкости со средствами наполнения ее газом и с возможностью прикрепления тросовыми растяжками с винтовыми стяжками к проушинам для подъема и/или скобам, является новым решением. Оно позволяет прикрепить поддон к опорной поверхности супеконтейнера и обеспечивает смягчение ударов суперконтейнера об элементы грузовых площадок при ослаблении строп в результате аварии грузоподъемного средства, а также исключает при этом затопление суперконтейнера.

Выполнение датчика накладного для измерения нагрузки в неподвижном канате в варианте накладного тензорезисторного датчика с возможностью низковольтного питания является новым решением. Оно обеспечивает возможность размещения вновь вводимых элементов устройство для крепления груза к грузоподъемному средству без изменения конструкции суперконтейнера, а также строп и траверсы решения-протоипа. Кроме того, оно обеспечивает возможность соблюдения требований правил обращения с разрядными грузами.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежом, на котором представлена схема предлагаемого устройства для крепления груза к грузоподъемному средству

Устройство для крепления груза к грузоподъемному средству включает:

1 - груз. В качестве него можно рассматривать транспортное защитное устройство (суперконтейнер).

2 - траверса,

3 - строп,

4 - проушина для подъема,

5 - грузовая скоба.

6 - поддон, выполнены в виде надувной емкости со средствами наполнения ее газом. Аналогичная надувная емкость в виде специальной подушки в оранжевой оболочке применяется в беспилотных летательных аппаратах. Подушка перед посадкой беспилотного летательного аппарата надувается для смягчения его удара об землю [см. Популярная механика, №10 (156), октябрь 2015 г., с. 100-104, www.popmech.ru]. Существенное отличие поддона в предлагаемом решении заключается в том, что поддон прикреплен тросовыми растяжка с винтовой стяжкой к грузу, а не стропами непосредственно к крюку грузоподъемного средства. Кроме того, отличие состоит и в способе надувания поддона газом. Если специальная подушка надувается всегда перед посадкой беспилотного аппарата, то поддон в предлагаемом техническом решении наполняется газом только в случае непредвиденного ослабления строп.

Узлы 1-6 содержит прототип. Дополнительно к ним в устройство для крепления груза к грузоподъемному средству введены:

7 - контактный датчик, выполненный, например, в виде концевого включателя со свободным ходом, фиксирующим наличие контакта нижней поверхности поддона 5 с подстилающей поверхностью.

8 - генератор холодного газа.

9 - датчик состояния крепления груза.

10 - датчик накладной для измерения нагрузки в неподвижном канате. Такие тензорезисторные датчики применяются в крановом оборудовании для обеспечения безопасности грузоподъемных работ [см. itc-kros.ru>Датчики нагрузки для ОГШ, рис 9]. Отличием является исполнение его в низковольтном варианте питания (обычно к ним подводится питание с параметрами, соответствующими параметрам электросети грузоподъемного средства).

11 - пороговое устройство. Устройство выполнено с возможностью регулирования порога его срабатывания.

12 - индикатор. В качестве него преимущественно используется светодиод.

13 - источник питания (например, батарейка GP189, элемент питания марганцево-цинковый LR54).

14 и 15 - соответственно первый и второй блоки НЕ,

16 - блок И с двумя входами

17, 18 и 19 - соответственно первый, второй и третий блоки ИЛИ с двумя входами.

20 - тросовая растяжка с винтовой стяжкой.

21 - коммутатор.

Предлагаемое устройство для крепления груза к грузоподъемному средству функционирует следующим образом.

В исходном состоянии на транспортном средстве груз 1 находится на поддоне 6, который прикрепляется к проушинам для подъема 4 или грузовым скобам 5 груза 1 тросовыми растяжками с винтовыми стяжками 20. После прикрепления к грузу 1 траверсы 2 включают коммутатор 21 с источником питания 13, обеспечивающим безопасным низковольтным электропитанием датчики состояния крепления груза 9, которые размещены на всех стропах 3. При этом на выходе датчика накладного для измерения нагрузки в неподвижном канате 10 отсутствует сигнал, а на выходе первого блока НЕ 14 сигнал присутствует. Загорается индикатор 13, свидетельствующий об исправности датчика состояния крепления груза 9. В случае исправности хотя бы одного из датчиков состояния крепления груза 9 на первом входе блока И 16 появится сигнал. Однако, поскольку груз стоит на транспортном средстве или на поверхности грузовой площадки, контактный датчик 7 замкнут и замкнуты все параллельно с ним соединенные и размещенные по периметру поддона 6 контактные датчики 7, то на выходе второго блока НЕ 15 отсутствует сигнал. Поэтому на втором входе блока И 16 и на входе генератора холодного газа 8, расположенного внутри поддона 7, сигнал отсутствует. При подъеме груза на высоту менее 5-10 см стропы 3, натягиваются, и на выходе датчиков накладных для измерения нагрузки в неподвижном канате 10 появляется сигнал. Если натяжение строп 3 превышает величину уставки срабатывания порогового устройства 11, на выходе последнего появляется сигнал. Гаснут индикаторы 13 на датчиках состояния крепления груза 9, находящихся на нормально натянутых стропах 3, а продолжают гореть на датчиках состояния крепления груза 9, находящихся на недогруженных стопах 3, сигнализируя о ненадежной подвеске груза 1 к грузоподъемному устройству. При этом на первом входе блока И 16 присутствует сигнал. Но поскольку на такой высоте подъема груза хотя бы один контактный датчик 6 еще находится в замкнутом состоянии, то на втором входе блока И 16 также сигнал отсутствует. По этой причине по-прежнему на входе генератора холодного газа 8 сигнал отсутствует. При дальнейшем подъеме груза размыкается последний контактный датчик 7, и на втором входе блока И 16 появляется сигнал. Если подвеска груза 1 была произведена правильно, то при дальнейшем подъеме груза 1 сигнал на входе генератора холодного газа 8 будет отсутствовать. Теперь достаточно ослабления хотя бы одной из строп 3, чтобы на выходе первого блока НЕ 14 соответствующего датчика крепления груза 9 появился сигнал. Такое ослабление тросовых растяжек 3 может произойти в воздухе либо по причине обрыва грузового троса либо падения стрелы грузоподъемного крана при проведении грузоподъемных операций, либо аварии вертолета при транспортировании груза на внешней подвеске. В таком случае сигнал с выхода первого блока НЕ 13 передается через одного из блоков ИЛИ и блок И 15 на вход генератора холодного газа 7. Последний срабатывает, и наполняет газом поддон 6, вызывая многократное увеличение его объема. В том случае, если происходит падение груз 1 на подстилающую твердую поверхность, наполненный газом поддон 5 играет роль, аналогичную роли подушки безопасности в автомобиле, ослабляя перегрузки, испытываемые при ударе груза 1 об преграду, и исключая наступление нежелательных при разрушении груза 1 последствий экологического характера. В случае же падения груза на воду наполненный газом поддон 6 не даст затонуть грузу 1.

Если же продолжить подъем груза 1 после его выдержки на высоте 5-10 см при ненадежной подвески его к грузовой траверсе 2, то наполнение газом поддона 6 произойдет немедленно по причине того, что в этом случае на обоих входах блока И 16 будут присутствовать сигналы. При опускании груза 1 на грузовую площадку первым с ней встретится один из контактных датчиков 7, что вызовет исчезновение сигнала на втором входе блока И 16. Поэтому наполнение поддона 6 газом не произойдет.

Таким образом, на основе анализа структуры и функционирования схемы предложенного технического решения можно заключить, что устройство для крепления груза к грузоподъемному средству, в котором реализовано данное решение, обладает преимуществами, отвечающими поставленной цели - обеспечение сохранности груза в случае его падения во время проведения грузоподъемных операций и обеспечение объективного контроля за натяжением строп.