Рельс транспортной системы юницкого, способ его изготовления и монтажа
Изобретение относится к транспортным системам с рельсовой путевой структурой. Сущность изобретения: рельс содержит трубчатый корпус 1 с продольно расположенным внутри него силовым органом, состоящим из одного или нескольких предварительно напряженных силовых элементов 3, в виде высокопрочных проволок, прутьев или канатов, установленные в корпусе 1 по его торцам соединительные анкерные каретки 2, в которых закреплены концы силовых элементов 3, буферные элементы 4 и палец 5. При осуществлении способа натяжение силового органа производят в два этапа, при этом первый этап натяжения осуществляют до начала монтажа рельса в путевую структуру, и силовой орган натягивают относительно корпуса рельса до усилия, составляющего часть величины номинального расчетного усилия натяжения силового органа в путевой структуре, после чего производят фиксацию его в напряженном состоянии жестким соединением с корпусом, а второй этап натяжения силового органа совмещают с монтажом и натяжением корпуса рельса в путевой структуре. Изобретение упрощает монтаж и транспортировку рельсов к местам прокладки магистралей. 2 с. и 12 з.п.ф-лы, 6 ил.
Изобретение относится к транспорту, в частности к транспортным системам с рельсовой путевой структурой, родственной дорогам подвесного и эстакадного типа. Оно может быть использовано при создании дорог струнного типа, в том числе скоростных, для больших городов и междугородных сообщений, условиях сильно пересеченной местности, гор, пустынь, а также при построении межцеховых транспортных структур рассредоточенных производственных предприятий и их объединений - как монорельсовых, так и многорельсовых.
Известен рельс, выполненный в виде пары соединенных между собой вертикальной плитой труб, образующих гантелевидный профиль, напоминающий двутавровую балку (патент США 5738016, кл. Е 01 В 25/10, 1998). Пара таких рельсов крепится на Т-образных опорах эстакады посредством вертикальной плиты, соединяющей верхнюю и нижнюю трубы, так что поверхности двух верхних и двух нижних труб образуют одну колею (из четырех труб) для качения несущих и соответственно вспомогательных колес транспортного средства. Известный рельс, как это видно, имеет весьма громоздкую конструкцию и выполняется в виде балок, монтируемых в пролетах, между Т-образными опорами эстакады. Известен также рельс, используемый в струнной транспортной системе Юницкого, содержащий трубчатый корпус с продольно расположенным внутри него силовым органом, состоящим из одного или нескольких предварительно напряженных силовых элементов в виде стальных полос прутьев или проволок, а также заполнитель, занимающий объем свободных промежутков в полости корпуса (патент РФ 2080268, кл. В 61 В 5/02, 1994). Рельс такой конструкции, предназначенный для скоростных дорог натягивается подобно струне между анкерными опорами. В конструкции известного рельса не предусмотрены какие-либо средства, обеспечивающие возможность его соединения с другими рельсами, образующими путевую структуру, что создает ряд неудобств, обусловленных его конструктивными особенностями. Кроме того, конструктивные особенности известного рельса не позволяют свернуть его в кольцо сравнительно небольшого радиуса, так как последний ограничен допустимым радиусом изгиба трубчатого корпуса рельса, а также свойствами находящегося внутри него твердого заполнителя (если заполнение произведено в стационарных условиях, т.е. до транспортировки). Следовательно, для транспортировки рельсовых плетей к месту монтажа потребуется, по меньшей мере, специальная платформа весьма большой протяженности, перемещение которой в реальных условиях местности будет сопряжено со значительными трудностями. Не может быть рельсовая плеть такого вида и предварительно (перед транспортировкой) разрезана на "транспортабельные" части, с тем, чтобы последние можно было без ущерба для прочности и несущей способности рельса вновь соединить между собой, например, сваркой. Сочленение таких плетей может производиться только на анкерных опорах, где концы смежных плетей натягиваются и фиксируются. Способ изготовления и монтажа рельса известной конструкции включает в себя изготовление трубчатого корпуса, размещение в нем силового органа, состоящего из одного или нескольких силовых элементов, натяжение силового органа до номинального расчетного усилия при монтаже в путевую структуру и фиксацию его в напряженном состоянии в путевой структуре, натяжение корпуса рельса и фиксацию его в напряженном состоянии в путевой структуре, а также заполнение корпуса твердеющим материалом. В известном способе натяжение силового органа производят в один этап - при монтаже рельсовой плети в путевую структуру. После чего концы силового органа закрепляют на анкерных опорах. Аналогичным образом осуществляют натяжение и корпуса рельса, после чего свободные промежутки полости корпуса заполняют твердеющим материалом. Такая последовательность операций способа приводит к тому, что при натяжении силового органа от исходного состояния до расчетного значения напряжений растяжения, которые могут достигать 104 кгс/см2, удлинение стального силового органа может достигать пяти и более метров на пролете в один километр при суммарном усилии натяжения порядка 1000 тонн. Это создает большие неудобства при монтаже, так как приводит к необходимости использования натяжных средств с размерами, соответствующими ходу тягового органа. Поэтому для натяжения силового органа приходится использовать мощные самоходные транспортные средства, перемещающиеся по грунту в реальных условиях местности прокладки магистрали. В конечном итоге это удорожает строительство магистрали. В основу изобретения положена задача создания условий, обеспечивающих как удобство монтажа, так и упрощение транспортировки рельсов к местам прокладки магистрали. Решение поставленной задачи в рельсе транспортной системы Юницкого, содержащем трубчатый корпус с продольно расположенным внутри него силовым органом, состоящим из одного или нескольких предварительно напряженных силовых элементов в виде высокопрочных проволок, прутьев или канатов, обеспечивается тем, что он снабжен установленными в корпусе по его торцам соединительными анкерными каретками, в которых закреплены концы силовых элементов. Благодаря такому выполнению рельса, создаются условия для предварительного натяжения силового органа относительно корпуса рельса, кроме того, получен функционально законченный отрезок для рельсового пути - рельсовая плеть, которая, подобно стандартным рельсам общепринятого образца, теперь может выполняться любых, ограниченных из соображений удобства монтажа и транспортировки, размеров, в том числе размеров, меньших величины одного пролета между анкерными опорами, и в которой предусмотрена возможность ее соединения со смежными участками при монтаже рельсового пути. Решение задачи обеспечивается при выполнение соединительных анкерных кареток как в виде вкладышей, сопряженных частью периметра своего поперечного сечения с поверхностью полости корпуса рельса, так и в виде цилиндров, сопряженных по периметру с цилиндрической поверхностью полости корпуса. Решение поставленной задачи обеспечивается также тем, что рельс оснащен парой буферных элементов, установленных на противолежащих концах в корпусе рельса, перед соединительными анкерными каретками. Таким выполнением рельса создаются условия для стыковки и сварки между собой в одну нить рельсовых плетей, монтируемых в путевую структуру, а также для их последующего натяжения. Решение задачи обеспечивается как при выполнении противолежащих буферных элементов в виде втулок с центральным отверстием и вставным центровочным пальцем, так и при выполнении их в виде пары сочленения шип - паз, а также и при выполнении буферных элементов в виде гаек с правой и левой резьбой, соответственно установленных соосно внешней цилиндрической поверхности корпуса рельса. Сочленение шип - паз, как и сочленение посредством общего вставного пальца, позволяет производить сварку (пайку или склейку) силовых органов стыкуемых рельсовых плетей внутри корпуса рельса, однако требует оставления технологического зазора между торцами стыкуемых рельсовых плетей и последующего устранения этого зазора. Это достигается установкой буферных элементов, выступающих за торцы корпуса рельса. Сочленение типа винт - гайка, реализуемое при выполнении буферных элементов в виде гаек с правой и левой резьбой, позволяет еще перед сваркой свести зазор между торцами корпусов рельсовых плетей к нулю и обеспечить резьбовое соединение плетей по осевой линии, в том числе и с дополнительной фиксацией между собой винта и гайки. Решение поставленной задачи обеспечивается и тем, что буферные элементы жестко связаны с соединительными анкерными каретками. Благодаря этому, достигается более равномерное распределение усилий натяжения рельсовых плетей между корпусом рельса и силовым органом, что способствует сохранению прочностных свойств соединений. В способе изготовления и монтажа рельса транспортной системы Юницкого, включающем изготовление трубчатого корпуса, размещение в нем силового органа, состоящего из одного или нескольких силовых элементов, натяжение силового органа до номинального расчетного усилия при монтаже в путевую структуру и фиксацию его в напряженном состоянии в путевой структуре, натяжение корпуса рельса и фиксацию его в напряженном состоянии в путевой структуре, а также заполнение корпуса рельса твердеющим материалом, решение поставленной задачи обеспечивается тем, что натяжение силового органа производят в два этапа, при этом первый этап натяжения осуществляют до начала монтажа рельса в путевую структуру, и силовой орган натягивают относительно корпуса рельса до усилия, составляющего часть величины номинального расчетного усилия натяжения силового органа в путевой структуре, и производят фиксацию его в напряженном состоянии, а второй этап натяжения силового органа совмещают с монтажом корпуса рельса в путевой структуре. Таким разнесением операций способа во времени и пространстве обеспечивается возможность использования для натяжения рельсов силовых механизмов с малым ходом тягового органа, так как в этом случае натяжение производят уже не от нулевого значения усилия в силовом органе, а от значения, при котором часть расчетного удлинения силового органа, соответствующая величине его натяжения на первом этапе, уже выбрана. При номинальном значении напряжений в силовом органе после его установки в путевую структуру, равном 10000 кгс/см2, натяжение его на первом этапе можно доводить до значений, обеспечивающих напряжения в силовом органе до 5000-9900 кгс/см2, в зависимости от прочностных свойств корпуса рельса. Решение поставленной задачи достигается, в частности, тем, что натяжение силового органа на первом этапе производят до максимально допустимой величины усилия, не нарушающей устойчивости корпуса рельса. Таким ведением операций достигается минимизация величины удлинения силового органа и корпуса рельса на втором этапе натяжения - при монтаже в путевую структуру. Минимизация удлинения силового органа на втором этапе его натяжения обеспечивается в случае, если фиксация силового органа в напряженном состоянии осуществляют путем жесткого соединения концов натянутого силового органа с соответствующими конечными участками корпуса рельса. Таким соединением напряженное состояние сообщается не только силовому органу, но и корпусу рельса, который испытывает продольное сжатие. Благодаря этому, увеличивается жесткость корпуса, и, следовательно, улучшаются условия для транспортировки, монтажа и натяжения рельсов. Минимизация удлинения силового органа на втором этапе его натяжения достигается и в том случае, если фиксацию силового органа в напряженном состоянии обеспечивают путем заполнения корпуса рельса с расположенным в нем натянутым силовым органом твердеющим материалом и выдержки последнего до отверждения. Таким приемом напряженное состояние силового органа после снятия внешнего усилия натяжения сообщается как превратившемуся в монолит материалу-заполнителю, так и корпусу рельса, схваченному монолитом. Как и в предыдущем случае, но еще в большей степени, это способствует повышению жесткости рельса, а следовательно, его несущей способности и устойчивости. Минимизация удлинения силового органа на втором этапе его натяжения достигается также и в том случае, если заполнение корпуса рельса твердеющим материалом производят с созданием внутри корпуса избыточного давления, при этом усилие натяжения силового органа обеспечивают величиной избыточного давления жидкой фазы твердеющего материала-заполнителя и сохраняют это давление до отверждения материала-заполнителя. Благодаря используемому приему, натянутый силовой орган оказывается продольно напряженным на столб монолита материала-заполнителя, а корпус рельса - разгруженным от продольного усилия. Это способствует повышению прочности монолита материала-заполнителя на растяжение, так как в жидком состоянии ему могут быть сообщены давления, величина которых превосходит предел прочности этого материала в твердом состоянии. Тем самым обеспечиваются условия, когда максимальное значение усилия натяжения рельса при монтаже в путевую структуру определяется только прочностными свойствами материала его корпуса. Сущность изобретения поясняется чертежами, где представлены на фиг.1а - рельсы с соединительными анкерными каретками; на фиг.1б - поперечное сечение рельса но фиг. 1а; на фиг.2а - рельсы с использованием буферных элементов, образующих соединение шип - паз; на фиг.2б - поперечное сечение рельса по фиг. 2а; на фиг.3а - рельсы с буферными элементами в виде гаек, выполненными за одно целое с анкерными каретками; на фиг.3б - поперечное сечение рельса по фиг.3а. Предлагаемый рельс (фиг.1а-фиг.3б) содержит трубчатый стальной корпус 1, в каждой из торцевых частей которого установлена соединительная анкерная каретка 2 с зафиксированными в ней концами предварительно напряженных силовых элементов 3, образующих силовой орган. С внешней стороны соединительная анкерная каретка 2 может завершаться буферным элементом 4, который, в свою очередь, может быть выполнен как отдельно от нее (фиг.1а, фиг.2а), так и за одно целое с соединительной анкерной кареткой, например, в ее корпусе (фиг. 3а). При этом выбор того или иного варианта определяется расположением силовых элементов 3 в соединительной анкерной каретке 2, условиями фиксации их концов в каретке, а также функциями, которые дополнительно возлагаются на буферные элементы 4, исходя из удобства сборки и монтажа рельсовых плетей такой конструкции. Одной из возможных дополнительных функций является функция котировочного элемента, которая в простейшем случае реализуется выполнением в буферных элементах 4 (фиг.1) центрального отверстия, обеспечивающего при монтаже рельсовых плетей в путевую структуру соосность соединяемых смежных рельсовых плетей. Для этого пара буферных элементов 4, подлежащая стыковке, оснащена общим пальцем 5, который в целях унификации выполнен отдельно (вставным), но может быть выполнен и за одно целое с одним из сочленяемых буферных элементов - в виде пальца, образующего с ответным буферным элементом соединение шип - паз (фиг.2а). Однако такая мера может быть достаточной для юстировки внешних поверхностей цилиндрических корпусов стыкуемых рельсовых плетей лишь в том случае, если труба, из которой изготовлен корпус рельса, не имеет эксцентриситета между внутренней и внешней поверхностями. При наличии эксцентриситета для "бархатного" сопряжения поверхностей качения стыкуемых рельсовых плетей, хотя бы один из пары соединяемых буферных элементов 4 должен иметь небольшой (в пределах возможного эксцентриситета стандартных труб) эксцентриситет между осью вращения буферного элемента 4 (фиг.1) и его цилиндрической поверхностью, сопряженной по периметру с внутренней цилиндрической поверхностью корпуса 1 рельса, и соответственно должен быть установлен с возможностью поворота. Естественно, в таком случае, он не может быть выполнен за одно целое с соединительной анкерной кареткой 2, которая после натяжения силового органа относительно корпуса рельса жестко фиксируется в нем. Второй дополнительной функцией буферных элементов 4 может являться функция дистанциирующих элементов, необходимых для обеспечения технологического зазора
Формула изобретения
1. Рельс транспортной системы, содержащий трубчатый корпус с продольно расположенным внутри него силовым органом, состоящим из одного или нескольких предварительно напряженных силовых элементов в виде высокопрочных проволок, прутьев или канатов, отличающийся тем, что он снабжен установленными в корпусе по его торцам соединительными анкерными каретками, в которых закреплены концы силовых элементов. 2. Рельс по п. 1, отличающийся тем, что соединительные анкерные каретки выполнены в виде вкладышей, сопряженных частью периметра своего поперечного сечения с поверхностью полости корпуса рельса. 3. Рельс по п. 1, отличающийся тем, что соединительные анкерные каретки выполнены в виде цилиндров, сопряженных по периметру своего поперечного сечения с цилиндрической поверхностью полости корпуса. 4. Рельс по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что он оснащен парой буферных элементов, установленных на противолежащих концах в корпусе рельса, с внешней стороны от соединительных анкерных кареток. 5. Рельс по п. 4, отличающийся тем, что буферные элементы выполнены в виде втулок с центральным отверстием и снабжены вставным центровочным пальцем. 6. Рельс по любому из пп. 4 и 5, отличающийся тем, что буферные элементы, установленные на противолежащих концах рельса, образуют пару шип - паз. 7. Рельс по любому из пп. 5 и 6, отличающийся тем, что буферные элементы в корпусе рельса установлены со смещением за его торцы. 8. Рельс по п. 4, отличающийся тем, что буферные элементы, установленные на противолежащих концах, выполнены в виде гаек, с правой и левой резьбой соответственно, расположенных соосно внешней цилиндрической поверхности корпуса рельса. 9. Рельс по любому из пп. 4-8, отличающийся тем, что буферные элементы жестко связаны с соединительными анкерными каретками. 10. Способ изготовления и монтажа рельса транспортной системы, включающий изготовление трубчатого корпуса, размещение в нем силового органа, состоящего из одного или нескольких силовых элементов, натяжение силового органа до номинального расчетного усилия при монтаже в путевую структуру и фиксацию его в напряженном состоянии в путевой структуре, натяжение корпуса рельса и фиксацию его в напряженном состоянии в путевой структуре, а также заполнение корпуса рельса твердеющим материалом, отличающийся тем, что натяжение силового органа производят в два этапа, при этом первый этап натяжения осуществляют до начала монтажа рельса в путевую структуру, и силовой орган натягивают относительно корпуса рельса до усилия, составляющего часть величины номинального расчетного усилия натяжения силового органа в путевой структуре, после чего производят фиксацию его в напряженном состоянии, а второй этап натяжения силового органа совмещают с натяжением корпуса рельса при монтаже его в путевую структуру. 11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что частичное натяжение силового органа на первом этапе производят до максимально допустимой величины усилия, не нарушающей устойчивости корпуса рельса. 12. Способ по любому из пп. 10 и 11, отличающийся тем, что фиксацию силового органа в напряженном состоянии осуществляют путем жесткой связи концов натянутого силового органа с конечными участками корпуса рельса. 13. Способ по любому из пп. 11 и 12, отличающийся тем, что фиксацию силового органа в напряженном состоянии осуществляют путем заполнения корпуса рельса с расположенным в нем натянутым силовым органом твердеющим материалом и выдержки последнего до отверждения. 14. Способ по п. 13, отличающийся тем, что заполнение корпуса рельса твердеющим материалом производят с созданием внутри корпуса избыточного давления жидкой фазы материала-заполнителя, при этом усилие натяжения силового органа или поддержание усилия его натяжения обеспечивают величиной избыточного давления жидкой фазы твердеющего материала-заполнителя и сохраняют это давление до полного отвердения материала-заполнителя.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3