RU2137672C1

RU2137672C1 - Method of placing floating bodies at preset depth

Info

Publication number: RU2137672C1
Application number: RU97107668A
Authority: RU
Inventors: В.Г. Попов; В.И. Спицын; А.М. Васильев
Original assignee: ЦНИИ "Гидроприбор"
Priority date: 1997-04-23
Filing date: 1997-04-23
Publication date: 1999-09-20

Abstract

FIELD: placing floating bodies at preset depth; naval engineering. SUBSTANCE: method consists in separating floating body from anchor, continuous winding of rope from floating body by means of winding device; winding procedure is started and completed by command from hydrostatic device carried on floating body. At moment of discontinuing the rope unwinding procedure, dynamic forces arising in rope are damped through sliding of rope over grooves of roller device till equilibrium of forces acting on rope is obtained. EFFECT: low cost of method; simplified construction; improved operating conditions. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области морской техники и, главным образом, к автономным океанографическим, гидроакустическим станциям и буям, может быть использовано в военно-морской технике и при проведении работ в шельфовой зоне морей и океана, в частности для скрытной установки плавучих тел на заданное углубление на разных глубинах моря. The invention relates to the field of marine engineering and, mainly, to autonomous oceanographic, sonar and buoys, can be used in naval engineering and when working in the shelf zone of the seas and the ocean, in particular for the covert installation of floating bodies at a given recess on different depths of the sea.

Известны способы установки на заданное углубление: штерто-грузовой (Н.А. Азарова) (К. В.Морозов "Минно-торпедное оружие", М: Изд. ДОСААФ, 1971, стр. 13) и гидростатический (С.О.Макарова) (Б.П.Феодосьев "Минное оружие", Л., 1931, стр.54-70, 101-102, "Описание мины образца 1926 г.", М: Военмориздат, 1941, стр. 15-25, К. В. Морозов "Минно-торпедное оружие", М: Изд. ДОСААФ, 1971, стр.11-12). Known installation methods for a given recess: terra-cargo (N. A. Azarova) (K. V. Morozov "Mine-torpedo weapons", M: Publishing house DOSAAF, 1971, p. 13) and hydrostatic (S.O. Makarova ) (B.P. Feodosiev "Mine weapon", L., 1931, pp. 54-70, 101-102, "Description of the mine of the sample of 1926", M: Voenmorizdat, 1941, pp. 15-25, K. V. Morozov "Mine-torpedo weapons", M: Publishing house DOSAAF, 1971, pp. 11-12).

Постановка плавучих тел штерто-грузовым способом осуществляется с поверхности воды. The staging of floating bodies by the shtert-cargo method is carried out from the water surface.

На якоре плавучего тела помещается вьюшка (барабан) с канатом. К вьюшке прикрепляется специальный стопорящий механизм, соединенный посредством штерта (шнура) с грузом. Когда плавучее тело сбрасывают за борт, оно вследствие запаса плавучести держится на поверхности воды, якорь же отделяется от него и тонет, разматывая канат с вьюшки. An anchor of a floating body is placed a view (drum) with a rope. A special locking mechanism is attached to the view, connected by means of a plug (cord) to the load. When a floating body is thrown overboard, it is kept on the surface of the water due to the stock of buoyancy, while the anchor is separated from it and sinking, unwinding the rope from the view.

Перед якорем движется груз, закрепленный на штерте, длина которого равняется заданному углублению плавучего тела. Груз первым касается дна и тем самым дает некоторую слабину штерту. В этот момент срабатывает стопорящий механизм и разматывание каната прекращается. Якорь же продолжает движение на дно, увлекая за собой плавучее тело, которое погружается на углубление, равное длине штерта. In front of the anchor, a load is fastened, fixed on a pin, the length of which is equal to a given recess of the floating body. The load first touches the bottom and thereby gives some slack to the ster. At this moment, the locking mechanism is activated and the unwinding of the rope stops. The anchor, on the other hand, continues to move to the bottom, carrying along a floating body, which plunges into a recess equal to the length of the pin.

Недостатками этого способа являются: отсутствие скрытности постановки, недостаточная точность установки на заданное углубление. The disadvantages of this method are: the lack of secrecy of the statement, the lack of accuracy of installation on a given recess.

В настоящее время наиболее предпочтительным является гидростатический способ (С. О.Макарова), как обеспечивающий наибольшую точность и скрытность установки на заданное углубление на разных глубинах моря. Постановка плавучего тела этим способом осуществляется, как с поверхности воды, так и под водой. At present, the hydrostatic method (S. O. Makarova) is most preferable, as it provides the greatest accuracy and secrecy of installation at a given recess at different depths of the sea. The staging of a floating body in this way is carried out both from the surface of the water and under water.

Этот способ представлен в книге Феодосьева Б.П. "Минное оружие", Л., 1931, стр. 101-102 и принят в качестве прототипа. This method is presented in the book of Feodosiev B.P. "Mine weapons", L., 1931, pp. 101-102 and adopted as a prototype.

После отделения плавучего тела от якоря плавучее тело утягивается якорем на глубину. Якорь погружается, плавучее тело всплывает, при этом канатосъемное устройство сматывает канат с барабана, расположенного на плавучем теле. Канат подсоединен к якорю с помощью пружинного буфера. Так как скорость погружения якоря больше скорости всплытия плавучего тела благодаря тормозному устройству канатосъемника, якорь приходит на грунт, а плавучее тело продолжает всплывать. При погружении системы - плавучее тело плюс якорь на определенной глубине срабатывает гидростат, расположенный на канатосъемнике, подготавливая к работе стопорное устройство канатосъемника. После прихода якоря на грунт всплывающее плавучее тело достигает заданного углубления, где вторично срабатывает гидростат, освобождая стопорное устройство. Стопорное устройство срабатывает и съем каната с барабана прекращается. Плавучее тело стало на заданное углубление. After separation of the floating body from the anchor, the floating body is pulled by the anchor to a depth. The anchor sinks, the floating body pops up, while the wire rope removal device winds the rope from the drum located on the floating body. The rope is connected to the anchor using a spring buffer. Since the speed of immersion of the anchor is greater than the speed of ascent of the floating body due to the braking device of the wire rope, the anchor comes to the ground, and the floating body continues to float. When the system is immersed, a floating body plus an anchor at a certain depth activates a hydrostat located on the cable stripper, preparing the cable stripper locking device for operation. After the anchor arrives on the ground, a floating floating body reaches a predetermined recess, where a hydrostat is triggered a second time, releasing the locking device. The locking device is activated and the removal of the rope from the drum stops. The floating body was at a given recess.

Недостатком указанного способа является то, что в процессе установки за счет большой величины запаса кинетической энергии плавучим телом или плавучим телом и якорем, в момент прекращения сматывания каната в нем возникают значительные динамические усилия (рывок), которые могут вызвать обрыв каната, поэтому обязательно применяют амортизирующие устройства (пружинные, капроновые и др. буфера), гасящие динамические усилия (рывок). Эти устройства весьма сложны в изготовлении, дорогостоящие и требуют увеличения размеров якорей для их размещения. The disadvantage of this method is that during installation due to the large amount of kinetic energy stored by a floating body or a floating body and an anchor, at the moment of stopping the winding of the rope, significant dynamic forces (jerk) arise in it, which can cause the rope to break, therefore, shock absorbing devices (spring, kapron and other buffers), damping dynamic forces (jerk). These devices are very difficult to manufacture, expensive and require an increase in the size of the anchors to accommodate them.

Задачей настоящего изобретения является создание способа установки плавучих тел на заданное углубление, исключающего применение в процессе установки амортизирующих устройств, что позволит снизить стоимость изготовления изделий, упростить конструкцию и улучшить их эксплуатацию. The present invention is to provide a method for installing floating bodies on a given recess, eliminating the use of shock absorbing devices during installation, which will reduce the cost of manufacturing products, simplify the design and improve their operation.

Поставленная задача достигается тем, что в предлагаемом способе установки плавучих тел на заданное углубление, включающем отделение плавучего тела от якоря, непрерывное сматывание каната с плавучего тела посредством устройства сматывания каната, начало и прекращение сматывания каната по команде гидростатического прибора, размещенного на плавучем теле - в момент прекращения сматывания каната осуществляют гашение возникающих в канате динамических усилий путем проскальзывания каната, например, по канавкам роликового устройства, до достижения равновесия сил, действующих на канат. The problem is achieved in that in the proposed method of installing floating bodies on a given recess, including the separation of the floating body from the anchor, the continuous winding of the rope from the floating body using the rope winding device, the beginning and termination of the winding of the rope at the command of a hydrostatic device placed on the floating body - in the moment of termination of the rope winding, the dynamic forces arising in the rope are extinguished by slipping the rope, for example, along the grooves of the roller device, to reducing the balance of forces acting on the rope.

Техническая реализация предлагаемого способа поясняется чертежом, на котором изображена компановка узлов системы установки плавучего тела и необходимые обозначения для описания системы установки и принципа работы, а также теоретическими выкладками. The technical implementation of the proposed method is illustrated by the drawing, which shows the layout of the nodes of the installation system of the floating body and the necessary notation to describe the installation system and the principle of operation, as well as theoretical calculations.

Система установки состоит из барабана с канатом 1, канатосъемника 2, механизма установки (роликового устройства) 3. Верхний фланец барабана 1 крепится к переборке плавучего тела болтами 4, на нижнем фланце барабана 1 закреплен винтами 6 неподвижный фрикционный диск 7 фрикционного регулятора усилия сматывания, через центральное отверстие которого проходит ось 8, поджимающая верхний подвижный фрикционный диск 9 с поводком 10 посредством пружины 11, которая сжата гайкой 12. The installation system consists of a drum with a rope 1, a wire rope puller 2, an installation mechanism (roller device) 3. The upper flange of the drum 1 is attached to the bulkhead of the floating body by bolts 4, the fixed friction disk 7 of the friction control of the reeling force is fixed with screws 6 on the lower flange of the drum 1 the central hole of which passes axis 8, compressing the upper movable friction disk 9 with a leash 10 by means of a spring 11, which is compressed by a nut 12.

Поводок 10 снабжен роликом 13, предназначенным для вращения по фланцу барабана, двумя скобами 14, через которые проходит канат, двумя кронштейнами 15, на осях которых находятся центральный ролик 16 и направляющий ролик малого диаметра 17. The leash 10 is equipped with a roller 13, designed to rotate along the flange of the drum, two brackets 14 through which the rope passes, two brackets 15, on the axes of which are the central roller 16 and the guide roller of small diameter 17.

Канат с центрального ролика 16 через втулку 18 поступает на роликовое устройство 3, состоящее из двух роликов 19, 20 с канавками, жестко связанных с зубчатыми колесами, которые находятся в зацеплении с шестерней 22, на валу которой находятся гидротормоз 23 и фрикционный барабан 24. Стопорение и расстопорение барабана 24 осуществляется спиральной пружиной (тормозом) 25, управляемой электромагнитом 26. Подача напряжения на электромагнит и снятие напряжения с него осуществляется по команде гидростатического прибора, размещенного на плавучем теле. Канат с выходного ролика 20 через втулку 27 идет к якорю. The rope from the central roller 16 through the sleeve 18 enters the roller device 3, consisting of two rollers 19, 20 with grooves rigidly connected to the gears, which are engaged with the gear 22, on the shaft of which there is a hydraulic brake 23 and a friction drum 24. Locking and the opening of the drum 24 is carried out by a coil spring (brake) 25 controlled by an electromagnet 26. The voltage is applied to the electromagnet and the voltage is removed from it by the command of a hydrostatic device placed on a floating body. The rope from the output roller 20 through the sleeve 27 goes to the anchor.

При установившемся режиме сматывания каната канатосъемником (см. чертеж)
M_вр = M_торм, (1)
M_вр = t_вых) • R_см, (2)
M_торм = f • n • R_ср • Q, (3)
где M_вр - вращающий момент;
M_торм - тормозной момент;
t_вых = t_вх - усилие в канате на выходе с канатосъемника, равное усилию в канате на входном ролике роликового устройства;
R_см - радиус сматывания каната;
f - коэффициент трения;
n - число пар трения;
R_ср - средний радиус фрикционных дисков фрикционного регулятора усилия сматывания;
Q - усилие пружины, сжимающей фрикционные диски.In the steady-state mode of winding the rope with a wire stripper (see drawing)
M _BP = M _brake , (1)
M _BP = t _out ) • R _cm , (2)
M _brake = f • n • R _cf • Q, (3)
where M _BP - torque;
M _brake - braking torque;
t _o = t _in - the force in the rope at the outlet of the wire stripper, equal to the force in the rope at the input roller of the roller device;
R _cm - the radius of the winding rope;
f is the coefficient of friction;
n is the number of friction pairs;
R _cf - the average radius of the friction discs of the friction regulator of the winding force;
Q is the force of the spring compressing the friction discs.

Подставим в формулу (1) выражения (2), (3), тогда:
t_вых • R_см = f • n • R_ср • (Q-t_вых)
или

где

- коэффициент фрикционного регулятора усилия сматывания,

- коэффициент обратной связи,
тогда:

и, так как K₁ • K_ос >> 1, то t_вых ≅ Q
При возмущающих факторах, например, при изменении коэффициента трения в результате коррозии, слипания дисков, возросшее t_вых сильнее сжимает пружину, что вызывает уменьшение усилия сжатия дисков, а следовательно, уменьшаются M_торм и t_вых, при уменьшении t_вых пружина обеспечивает большее усилие сжатия дисков и, следовательно, увеличиваются M_торм и t_вых (поступательное движение канатосъемника происходит в направлении стрелок A).We substitute expressions (2), (3) into formula (1), then:
t _O • R _cm = f • n • R _cf. • (Qt _O)
or

Where

the coefficient of the friction regulator of the reeling force,

- feedback coefficient,
then:

and, since K ₁ • K _OS >> 1, then t _o ≅ Q
When disturbing factors, for example, changing the coefficient of friction due to corrosion, sticking of discs increased t _O stronger compresses the spring, causing a reduction in compression force drives and hence reduced M _Brk and t _O, with a decrease in t _O spring provides a greater force of compression discs and hence increase _Brk M and t _O (kanatosemnika translational movement occurs in the direction of arrow a).

Канат, сходящий с канатосъемника, заведен на ролики роликового устройства и при предлагаемом способе установки работа роликового устройства основана на параметрической зависимости по формуле Эйлера:

где e=2,718 - основание натурального логарифма;
α - угол обхвата канатом роликов роликового устройства;
f - коэффициент трения;
T_вых - усилие в канате при сходе с выходного ролика роликового устройства;
t_вх = t_вых - усилие в канате на входном ролике роликового устройства, равное усилию в канате на выходе с канатосъемника;
T_вых - усилие в канате при сходе с выходного ролика роликового устройства, обеспечиваемое силой трения каната в канавках роликов, выбирается заведомо больше положительной плавучести плавучего тела, так чтобы это усилие обеспечивало неподвижность каната в статическом режиме, т.е. каждому входному усилию в канате при сходе с выходного ролика соответствовало усилие t_вых канатосъемника, равное усилию t_вн на входном ролике роликового устройства.The rope coming down from the wire rope puller is connected to the rollers of the roller device, and with the proposed installation method, the operation of the roller device is based on a parametric dependence according to the Euler formula:

where e = 2.718 is the base of the natural logarithm;
α is the angle of the wire rope rolls of the roller device;
f is the coefficient of friction;
T _o - the force in the rope when leaving the output roller of the roller device;
t _in = t _out - the force in the rope at the input roller of the roller device, equal to the force in the rope at the outlet of the cable puller;
T _o - the force in the rope upon exiting the output roller of the roller device, provided by the friction force of the rope in the grooves of the rollers, is obviously chosen to be greater than the positive buoyancy of the floating body, so that this force ensures the rope is stationary in static mode, i.e. each input effort in the rope upon exiting the output roller corresponded to the force t of the _output puller, equal to the force t _vn on the input roller of the roller device.

При прекращении сматывания каната (стопорении) усилие в канате в силу динамики (рывок) превышает T_вых, в результате чего происходит проскальзывание каната по канавкам роликов роликового устройства до тех пор, пока работа сил трения каната о канавки не уравновесит работу инерционных сил плавучего тела или плавучего тела и якоря, т.е. стабилизация T_вых как в статическом режиме, так и в режиме проскальзывания обеспечивается за счет стабилизации t_вых канатосъемника.Upon termination of the rope winding (locking), the force in the rope due to dynamics (jerk) exceeds T _o , as a result of which the rope slides along the grooves of the rollers of the roller device until the work of the friction forces of the rope on the grooves balances the inertial forces of the floating body or floating body and anchors, i.e. T _O stabilization in both static mode and in the slip mode is provided due to stabilization t _O kanatosemnika.

Поскольку динамические перегрузки в канате ликвидируются за счет трения при проскальзывании каната по канавкам застопоренных роликов до исчезновения приращения усилий в канате, то, следовательно, не требуется применение амортизирующих устройств (пружинных, капроновых и др. буферов). Since dynamic overloads in the rope are eliminated due to friction when the rope slides along the grooves of the locked rollers until the increment of efforts in the rope disappears, then, therefore, the use of shock absorbing devices (spring, kapron and other buffers) is not required.

Claims

The method of installing the floating bodies on a given recess, including the separation of the floating body from the anchor, continuous or periodic winding of the rope from the floating body by means of the rope winding device, the beginning and termination of winding the rope on the command of a hydrostatic device placed on the floating body, characterized in that at the time of termination the rope windings extinguish the dynamic forces arising in the rope by slipping the rope, for example, along the grooves of the rollers of the roller device until reaching balance of forces acting on the rope.