НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И РАЗРАБОТКИ
Н.Н.Прокапало, ООО НПП "ГИДРОТЕХНИКА", г. Николаев

ТЕХНОЛОГИЯ НИВЕЛИРОВКИ ПОДВОДНОЙ ЧАСТИ НАКЛОННЫХ РЕЛЬСОВЫХ ДОРОЖЕК СУДОСПУСКОВЫХ И СУДОПОДЪЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ.

    При строительстве, ремонте и эксплуатации подводной части наклонных рельсовых дорожек судоспусковых и судоподьемных сооружений, в целях их дальнейшей надёжной и безопасной эксплуатации, как правило возникает необходимость в их точной нивелировке, так как превышение допуска разности отметок головок рельсов в одном поперечном сечении, может привести к перекосу спускаемого судна, что в свою очередь может привести к аварийной ситуации.
Для увеличения точности и производительности выполнения данных видов работ, предлагается использовать изобретение № 1782108 "Устройство для подводного нивелирования" от 15.08.92 г., автор Н.Н.Прокапало, (Рис. 1).
    Данное устройство включает в себя нивелирную рейку 2 с грузиком 5 на нижнем конце и поплавком 1 на верхнем, на которой закреплена каретка 3 с установленным на ней измерительным блоком 4. Измерительный блок 4 содержит рабочею камеру с индикатором визирного горизонта 7 и компенсационную камеру 8, соединенные между собой жесткой трубкой 9. Индикатор визирного горизонта 7 состоит из гибкой мембраны 10, прижатой к корпусу камеры предохранительной крышкой 11, в которой выполнено отверствие 12. Мембрана 10 имеет возможность взаимодействовать через толкатель 13 с упругими контактами 14 электролампочки 15, соедененной через проводник 16 с источником питания 17. Между гибкой мембраной 10 и толкателем 13 установлен зазор 22. Компенсационная камера 8 выполнена в виде цилиндра 18, поршня 19 с уплотнительными кольцами 20 и винтового штока 21.
    Известны устройства для подводного нивелирования судоспусковых рельсовых дорожек, применяемые техническими службами судостроительных и судоремонтных заводов, а также специализированными организациями, выполненные в виде удлененных нивелирных реек, прикрепленных к спусковым тележкам, а определение отметок головок рельсов выполняется с помощью обычного нивелира. Недостатком такого метода нивелирования, является большая погрешность в определении отметок от 30 до 50 мм, набегающая по уклону за счет неточности фиксирования определенных равных отрезков на рельсовой дорожке лебедочным механизмом слипа.
    Известно также устройство, включающее рейку, выполненную в виде обратного
отвеса и измерительный блок, выполненный в виде индикатора статического равновесия, установленный на каретке, имеющей возможность перемещения вдоль рейки, и состоящий из рабочей камеры, камеры демпфера, соединенных между собой прозрачной капиллярной трубкой, и компенсационной камеры переменного объема, а также дополнительной камеры с V-образной прозрачной капиллярной трубкой в нижней части, установленной на каретке на уровне рабочей камеры и сообщающейся с атмосферой посредством шланга с поплавком, причем объем дополнительной камеры равен объему рабочей камеры, V-образная трубка в нижней части заполнена водой и имеет сечение, равное сечению капиллярной трубки, соединяющей рабочую камеру и камеру демпфер, а между дополнительной камерой и шлангом, сообщающимся с атмосферой, установлен кран.
    Это устройство недостаточно точно, погрешность в определении визирного горизонта составляет 20-30 мм, так как столб воздуха в капиллярной трубке значительно реагирует на неоднородность температуры воды в измеряемых точках, что вызывает колебание столба жидкости в капилляре относительно нулевого деления. Значительно увеличивают погрешность и внешние физические факторы. Так волнение на поверхности водоема увеличивает погрешность на величину, равную амплитуде колебания горизонта статического равновесия, поскольку вода является упругой средой и волнение на поверхности экспоненциально с затуханием передается в нижележащие слои.
Целью выше предлагаемого устройства для подводного нивелирования является повышение точности и производительности выполняемых работ.
    Максимальная погрешность в определении визирного горизонта у предлагаемого устройства не превышает амплитуды колебания поверхности равного давления, т.е. колеблется в пределах 2 мм. Таким образом точность по сравнению с известными устройствами увеличивается почти в 10-15 раз.
Для выполнения подводного нивелирования судоспусковых рельсовых дорожек слипа, в его подводной части над рельсом с помощью натяжного устройства, водолаз натягивает трос с мусингами, разбитый на равные отрезки через 2 м. Далее водолаз устанавливает подводный нивелир на точку возле мусинга, с отметкой, перенесенной с берега при помощи обычного нивелира и нивелирной рейки со сбалансированной плавучестью. При этом измерительный блок должен быть закреплен в нижней части нивелирной рейки, которая под действием поплавка и грузика сама занимает вертикальное положение.
    Дальнейшая задача состоит в том, чтобы определить визирный горизонт. В данном случае за визирный горизонт принимается момент статического равновесия, а это-дискретная величина от статического равновесия вообще, т.е. определенное фиксированное положение точки, в пределах амплитуды колебания поверхности равного давления, на которую и настраивает прибор водолаз.
    Чтобы определить визирный горизонт, необходимо отметить положение измерительного блока на рейке, затем, ввинчивая шток компенсационной камеры, создать компенсационное давление под мембраной, так как последняя под действием наружного давления в исходной точке будет в прогнутом состоянии, размыкая при этом через толкатель упругие контакты. При возвращении мембраны под действием компенсационного давления в положение равновесия-контакт, благодаря своему упругому свойству, вернет толкатель в исходное положение, при этом исходное положение толкателя соответствует моменту замыкания упругих контактов, о чем сигнализирует электролампочка. Это и будет момент статического равновесия, фиксированная точка в амплитуде колебания поверхности уровня равных давлений. Дальнейшие прогибы мембраны

Измерительный блок

Рис. 1. Устройство для подводного нивелирования

вверх-вниз, в пределах амплитуты колебания поверхности равного давления, на точность определения визирного горизонта не влияют, благодаря нежесткой связи мембраны и толкателя и существующему между ними зазору.
    Операцию настройки прибора необходимо провести 2-3 раза, ввинчивая и вывинчивая шток компенсационной камеры, чтобы окончательно убедиться в точности определения визирного горизонта, относительно которого будет выполняться измерение.
Затем водолаз переносит и устанавливает устройство в следующую донную геодезическую точку, превышение которой относительно предыдущей точки необходимо определить (Рис. 2).
В результате установки подводного нивелира в точке с высотной отметкой, отличающейся от высотной отметки базовой точки, мембрана снова под действием избыточного давления прогнется, размыкая упругие контакты, что приведет к обесточению цепи, и электролампочка гаснет. Чтобы привести мембрану в свое исходное положение, т.е. опознать визирный горизонт, на который был настроен прибор в базовой точке, необходимо измерительный блок переместить вверх вдоль рейки, предварительно отпустив винт его крепления. При этом момент загорания электролампочки, как и в предыдущем пункте, будет соответствовать исходному положению толкателя, т.е. моменту замыкания упругих контактов. В этот момент измерительный блок фиксируется на рейке, что соответствует уровню визирного горизонта.
    Для более точного определения визирного горизонта операцию опознания необходимо провести 2-3 раза.
    Следует отметить, что измерительный блок во всех случаях необходимо фиксировать на моменте замыкания упругих контактов, чтобы установить один и тот же уровень отсчета, а сигнальная лампочка смогла осветить шкалу рейки.
    Разность показаний положений измерительного блока по мерной шкале нивелирной рейки в базовой и исследуемой точках и является превышением этих точек.

Рис. 2. Схема выполнения подводного нивелирования

Следует также отметить, что зазор между мембраной и толкателем равен 2 мм и установлен согласно экспоненциальному закону:

ГДЕ:	Аr	-амплитуда колебаний на расстоянии r от места ввода, м;
	Ао	-амплитуда колебаний в месте ввода, м;
	r	- расстояние, пройденное волной, м;
		- коэффициент затухания, м.

    При этом температура окружающей среды, упругость мембраны и контактов не влияют на точность измерений, так как повышение или понижение первой достаточно малы, что не выходит за рамки амплитуды колебания поверхности равного давления, силы упругости мембраны (Fм) и контактов (Fк) взаимно компенсируют и исключают свое действие на прибор как в базовой, так и в исследуемой точке.
    При этом действует уравнение статического равновесия:

Р1 - Fм - Fк = Р2 + Fм + Fк или Р1 = Р2

где: Р1 - гидростатическое давление;
        Fм - сила упругости мембраны;
        Fк - сила упругости контактов;
        Р2 - компенсационное давление.
   Максимальная погрешность в определении визирного горизонта у предлагаемого устройства не превышает амплитуды колебания поверхности равного давления, т.е. колеблется в пределах 2 мм.

ТЕХНОЛОГИЯ РЕМОНТА ПОДВОДНОЙ ЧАСТИ СУДОСПУСКОВЫХ
РЕЛЬСОВЫХ ДОРОЖЕК НАКЛОННЫХ СТАПЕЛЕЙ ЭЛЛИНГОВ И СЛИПОВ
Н.Н. Прокапало, ООО НПП «ГИДРОТЕХНИКА», г.Николаев

    Большинство современных судостроительных и судоремонтных заводов оснащены слипами - специальными сооружениями для спуска на воду и подъема из воды судов, подводная часть наклонного стапеля которых выполнена, как правило, из сборных балочных, ленточных и сплошных железобетонных пролетных конструкций на балластном и свайном основании. При железобетонной балочной конструкции пролетного строения, судоспусковые рельсовые пути крепятся к продольным железобетонным балкам посредством закладных металлических элементов аналогично креплению подкрановых путей или через деревянные шпалы с помощью обычных железнодорожных костылей и шурупов.
    Важной деталью в приведенных выше конструктивных решениях являются узлы крепления рельсов к поддерживающим их элементам, именно они в процессе эксплуатации подвергаются силам разрушительного характера при спуске или подъеме судна, когда происходит перекос поперечного поезда и косяковых тележек относительно оси движения по наклонному стапелю (рис. 1).
В качестве поддерживающих элементов рельсов 3 являются продольные сборные железобетонные балки 2 опирающиеся на поперечные железобетонные ростверки 1 на свайном основании. Узлы крепления 4 судоспусковых путей выполнены в виде металлических шпилек, которые прикреплены к закладным пластинам балки и прижимных планок удерживающих рельс посредством гаек и пружинных шайб.

Рис. 1. Конструкция судоспусковой дорожки из железобетонных элементов на свайном основании

Рис. 2. Конструкция крепления рельсовых ниток на железобетонных балках с помощью жесткой съемной рамы

    Данная конструкция позволяет повысить эксплуатационные качества судовозных путей путем предотвращения повреждений узлов крепления при сходе косяковых тележек с рельсов, возможности рихтовки под водой головок рельсов по высоте в любом поперечном сечении и упрощения ремонта подводной части посредством переноса его на сушу.
    На железобетонных балках 2 размещены металлические поперечные рамы 6, объединенные с двух сторон посредством продольных связей 5 в общую съемную жесткую металлическую раму (клеть), прикрепленную к железобетонным балкам болтами, которые расположены на суше выше линии уреза воды. Узлы крепления рельсов защищены от повреждений, при сходе тележек, специальными прижимными планками с ребордами 4. Рельсы 3 могут рихтоваться по высоте в любом поперечном сечении с помощью резьбовых втулок 7 винтовыми домкратами, а также легко с помощью плавкрана демонтироваться с общей рамой и ремонтироваться на суше.
    Технология ремонта судовозного пути в подводной части, с применением данной конструкции крепления рельсовых ниток, осуществляется в следующей последовательности:
    1. В подводной и надводной части наклонного стапеля демонтируют старые и поврежденные рельсовые нитки судовозных путей. Далее, с помощью водолазов и подводной электрокислородной резки, удаляют с железобетонных балок все узлы крепления рельсов заподлицо с закладными металлическими пластинами, которые чередуются на балке с шагом 600-800мм.
    2. Общие жесткие рамы 8 (рис. 3), вместе с рельсами, собирают на суше и опускают с помощью плавкрана 10 на продольные железобетонные балки

Рис. 3. Технология монтажа общих жестких рам (клетей) с помощью плавкрана

    2. В надводной части наклонного стапеля первая клеть закрепляется к железобетонным балкам анкерными болтами 9 в начале судоспусковой дорожки. Следует заметить, что при изготовлении общей рамы 8, поперечные рамы 6 (рис. 2) необходимо размещать с шагом соответствующим шагу расположения закладных пластин в железобетонных балках для более равномерного распределения нагрузок от спускаемого судна.
    3. Дальнейший монтаж общих рам 8, в подводной части наклонного стапеля, осуществляется также посредством плавкрана 10, а соединение их между собой выполняется водолазами посредством железнодорожных типовых накладок.
    4. Высотная рихтовка рельсовых ниток 3 (рис. 4) осуществляется с помощью винтового домкрата 11 и специальной нивелирной рейки 12 посредством добавления под поперечную раму 6 сортамента металлических пластин в районе продольных осей рельсовых ниток.

Рис. 4. Высотная рихтовка рельсовых ниток подводной части наклонного стапеля

    При применении данного рационального технологического и конструктивного решения, при ремонте и восстановлении подводной части эллингов и слипов выполненных из монолитных и сборных железобетонных элементов, сегодня в условиях рыночной экономики возможно на много удешевить и сократить сроки проведения ремонтных работ, увеличить эксплуатационные качества, а также гарантировать надежность, долговечность и безопасную эксплуатацию сооружения.