RU197582U1

RU197582U1 - Polymer combined rope

Info

Publication number: RU197582U1
Application number: RU2019141803U
Authority: RU
Inventors: Андрей Васильевич Киушов
Original assignee: Андрей Васильевич Киушов
Priority date: 2019-12-17
Filing date: 2019-12-17
Publication date: 2020-05-15

Abstract

Полезная модель относится к техническим решениям в области канатов плетеных, предназначенных для подъема/опускания и удержания различных конструкций, сооружений, оборудования. Канат плетеный комбинированный, преимущественно круглого сечения, содержит до 48 силовых полимерных элементов/прядей и интегрированный в конструкцию каната оптический модуль со свободно уложенным оптическим волокном/пучком волокон внутри. Силовая часть обеспечивает стойкость каната полимерного комбинированного к продольным растягивающим нагрузкам в процессе эксплуатации, а информационная часть обеспечивает передачу данных. Техническим результатом является создание каната комбинированного преимущественно круглого сечения, с включенным в него оптическим модулем, содержащим оптическое волокно/пучок волокон, как среду передачи данных. 5 ил.The utility model relates to technical solutions in the field of braided ropes designed for lifting / lowering and holding various structures, structures, equipment. A combined braided rope, mainly of circular cross section, contains up to 48 polymer strength elements / strands and an optical module integrated into the rope structure with a freely laid optical fiber / fiber bundle inside. The power part ensures the resistance of the polymer combined rope to longitudinal tensile loads during operation, and the information part provides data transmission. The technical result is the creation of a rope of combined predominantly circular cross section, with an optical module included therein containing an optical fiber / fiber bundle as a data transmission medium. 5 ill.

Description

Канаты плетеные изготавливаются в РФ многими предприятиями, например, АО «Канат», г. Дзержинск, ООО «Морское снабжение», г. Владивосток, ООО «АПЕРВИД», г. Москва и др., из различных полимерных материалов - полиамиды, полиэстер, полипропилен, полиэтилен, которые имеют разные характеристики по стойкости к растягивающим нагрузкам, воздействию агрессивных сред (кислоты, щелочи, растворители, окислители), гидрофильности/гидрофобности. Канаты производятся путем сплетения на специальном оборудовании, например, компании Herzog (Германия), Ratera (Испания) с определенным шагом плетения, обеспечивающим наилучшие эксплуатационные характеристики канатов из вышеприведенных материалов.Braided ropes are made in the Russian Federation by many enterprises, for example, Kanat JSC, Dzerzhinsk, Marine Supply LLC, Vladivostok, APERVID LLC, Moscow, etc., from various polymeric materials - polyamides, polyester, polypropylene, polyethylene, which have different characteristics in terms of resistance to tensile loads, exposure to aggressive media (acids, alkalis, solvents, oxidizing agents), hydrophilicity / hydrophobicity. Ropes are made by braiding on special equipment, for example, Herzog (Germany), Ratera (Spain) with a certain weaving step, providing the best performance characteristics of ropes from the above materials.

Канат выполнен из арамидного волокна (например, но не ограничиваясь: Kevlar®, Tvaron®) или сверхвысокомолекулярного полиэтилена (например, но не ограничиваясь: Dyneema™, производства компании DSM, Нидерланды; Spectra™ Fiber, производства компании Honeywell, США).The rope is made of aramid fiber (for example, but not limited to: Kevlar®, Tvaron®) or ultra high molecular weight polyethylene (for example, but not limited to: Dyneema ™, manufactured by DSM, Netherlands; Spectra ™ Fiber, manufactured by Honeywell, USA).

Из уровня техники известно техническое решение [Патент США US 20140305744 Rope of a lifting device for an elevator and a condition monitoring method for the rope, опубл. 2014], которое описывает канат преимущественно прямоугольной формы, с жестко включенным в него оптическим волокном, предназначенного для подъема/опускания кабины лифта, с включенным в него оптическим волокном/пучком волокон, предназначенным для контроля целостности каната. Недостатком такого решения является то, что плоский канат требует специальных механизмов и направляющих для его применения, затрудняет его использование в условиях внешних воздействий, а также ввод/вывод оптического волокна без повреждения последнего.The technical solution is known [US Patent US 20140305744 Rope of a lifting device for an elevator and a condition monitoring method for the rope, publ. 2014], which describes a rope of a predominantly rectangular shape, with an optical fiber rigidly incorporated therein, intended for raising / lowering the elevator car, with an optical fiber / fiber bundle included therein, intended to control the integrity of the rope. The disadvantage of this solution is that the flat rope requires special mechanisms and guides for its use, makes it difficult to use under external influences, as well as the input / output of the optical fiber without damaging the latter.

Задачей полезной модели является разработка конструкции каната полимерного комбинированного, содержащего как правило, но не ограничиваясь этим, 12, 16, 24, 32, 40 или 48 силовых полимерных элементов/прядей повива, обеспечивающих минимальное удлинение конструкции полезной модели при воздействии растягивающих нагрузок и среду для передачи данных, преимущественно оптическое волокно, заключенное в оптический модуль, интегрированный в конструкцию каната, уменьшение массо-габаритных показателей каната комбинированного, а, следовательно, стоимости производства.The objective of the utility model is to develop a polymer composite rope design, which typically contains, but is not limited to, 12, 16, 24, 32, 40, or 48 power polymer elements / strands of twine, which provide minimal extension of the utility model structure under tensile loads and an environment for data transmission, mainly optical fiber, enclosed in an optical module integrated into the design of the rope, reducing the weight and dimensions of the combined rope, and, consequently, the cost of production.

Техническим результатом заявленной полезной модели является создание каната комбинированного преимущественно круглого сечения, с включенным в него оптическим модулем, содержащим оптическое волокно/пучок волокон, как среду передачи данных.The technical result of the claimed utility model is the creation of a rope of combined predominantly circular cross section, with an optical module incorporated therein containing an optical fiber / fiber bundle as a data transmission medium.

Полезная модель изготавливается из сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) или арамидных нитей, имеющих наименьшее удлинение при прикладывании к ним растягивающих нагрузок.The utility model is made of ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) or aramid filaments having the smallest elongation when tensile loads are applied to them.

Полимерная трубка с свободно уложенным в нее оптическим волокном или пучком волокон - оптический модуль, изготавливается из полимерного материала, обеспечивающего высокую прочность и пластичность модуля, с возможным добавлением сополимера полиамида, имеющего низкую теплопроводность и защищающего оптическое волокно от воздействия высокой температуры при термостабилизации готового каната в инфракрасной камере. Оптический модуль стоек к раздавливающим нагрузкам до 0,2 кН/см или больше, что обеспечивает сохранность оптического волокна/пучка волокон. Оптическое волокно/пучок волокон имеют защитное покрытие и укладываются свободно в оптический модуль одновременно с изготовлением оптического модуля с избыточностью до 5%, что исключает повреждение волокна при воздействии на канат рабочих нагрузок.A polymer tube with an optical fiber or fiber bundle freely laid in it — an optical module, is made of a polymeric material that provides high strength and ductility of the module, with the possible addition of a polyamide copolymer having low thermal conductivity and protecting the optical fiber from high temperatures during thermal stabilization of the finished rope in infrared camera. The optical module is resistant to crushing loads of up to 0.2 kN / cm or more, which ensures the safety of the optical fiber / fiber bundle. The optical fiber / fiber bundle has a protective coating and fit freely into the optical module simultaneously with the manufacture of the optical module with a redundancy of up to 5%, which eliminates damage to the fiber when exposed to workloads on the rope.

Полезная модель, изготовленная из СВМПЭ, может быть применена, в частности, для удержания привязных аэростатов, которые могут широко применяться в народном хозяйстве, в частности, но не ограничиваясь, выявления очагов лесных пожаров, проведения поисковых работ, контроля пространства с высоты до 1500 метров или выше, путем передачи видео сигнала от камеры, расположенной на аэростате к оператору. На сегодняшний день передача сигнала с аэростата осуществляется либо по радиоканалу, который или имеет низкую пропускную способность, или малый радиус действия и может подвергаться воздействию атмосферных осадков, промышленных выбросов или действий третьих лиц по искажению и/или блокированию радиосигнала, или по отдельному оптическому кабелю, который имеет больший вес и размер в силу своей конструкции и прикрепляется к удерживающему канату пластмассовыми стяжками или внешней оплеткой, выполненной из полимерного волокна, что увеличивает поперечное сечение системы «канат-оптика» и ухудшает ее стойкость к ветровым нагрузкам. Применение внешней оплетки - увеличивает массу каната на вес нитей оплетки и приводит к его удорожанию, поскольку процессы плетения каната и его оплетения - это разные технологические циклы. Использование полезной модели Канат полимерный комбинированный дает возможность применить для передачи сигнала оптическое волокно, а не радиоканал, позволит исключить влияние атмосферных явлений и внешнее воздействие на передаваемый сигнал с целью его блокирования и/или искажения, прочность каната из СВМПЭ позволит сделать его малогабаритным для уменьшения воздействия ветровых нагрузок, малый вес позволит увеличить полезную нагрузку аэростата, гидрофобность исключит намокание каната комбинированного при атмосферных осадках, а высокая стойкость СВМПЭ к агрессивным средам положительно скажется на сроке службы полезной модели. Изготовление полезной модели - каната полимерного комбинированного, выполняется в одном технологическом цикле, что положительно скажется на стоимости конечного продукта.The utility model made of UHMWPE can be used, in particular, to hold tethered balloons, which can be widely used in the national economy, in particular, but not limited to, identifying foci of forest fires, conducting search operations, monitoring space from a height of up to 1500 meters or higher by transmitting a video signal from a camera located on a balloon to the operator. To date, the signal from the balloon is transmitted either through a radio channel, which either has a low bandwidth or a small radius of action and can be exposed to atmospheric precipitation, industrial emissions or third-party actions to distort and / or block the radio signal, or via a separate optical cable, which has greater weight and size due to its design and is attached to the holding rope with plastic ties or an outer braid made of polymer fiber, which increases the cross-section of the rope-optics system and worsens its resistance to wind loads. The use of an external braid - increases the mass of the rope by the weight of the braid and leads to its cost increase, since the processes of weaving a rope and braiding it are different technological cycles. Use of the utility model A polymer polymer combined rope makes it possible to use an optical fiber rather than a radio channel for signal transmission, it will eliminate the influence of atmospheric phenomena and external influence on the transmitted signal in order to block and / or distort it, the strength of the UHMWPE rope will make it small-sized to reduce the impact wind loads, low weight will increase the aerostat's payload, hydrophobicity will exclude wetting of the combined rope during precipitation, and the high resistance of UHMWPE to aggressive environments will positively affect the service life of the utility model. The manufacture of a utility model - a polymer polymer combined rope is carried out in one technological cycle, which will positively affect the cost of the final product.

Еще одной областью применения полезной модели, изготовленной из СВМПЭ, может быть крепление специального оборудования исследования морского дна в различных областях народного хозяйства, например в строительстве морских нефтяных и газовых платформ, терминалов загрузки нефти и газа, научных исследованиях, рыболовстве, где канат удерживает оборудование, а оптическое волокно обеспечивает высококачественную скоростную передачу данных. Положительная плавучесть каната и малая линейная масса позволят опускать больший вес на большую глубину, чего сложно добиться, применяя стальной канат/трос из-за того, что собственная масса стального троса/каната в определенный момент превысит его максимальную разрывную нагрузку.Another area of application of the utility model made from UHMWPE can be the fastening of special equipment for studying the seabed in various areas of the national economy, for example, in the construction of offshore oil and gas platforms, oil and gas loading terminals, scientific research, and fishing, where the rope holds the equipment, and optical fiber provides high-quality high-speed data transmission. Positive buoyancy of the rope and low linear mass will allow it to lower more weight to greater depths, which is difficult to achieve using a steel rope / cable because the intrinsic weight of the steel cable / rope will at some point exceed its maximum breaking load.

Полезная модель, изготовленная из арамидных нитей, может применяться в области исследования, контроля и очистки нефтяных скважин на больших глубинах, при работах, связанных с повышенной температурой окружающей среды, где арамид обеспечит долговременные эксплуатационные характеристики каната при температурах выше 60 градусов Цельсия, а оптический модуль обеспечит работоспособность волокна для передачи данных телеметрии на поверхность.The utility model made of aramid filaments can be used in the field of research, control and cleaning of oil wells at great depths, during work associated with elevated ambient temperatures, where aramid will provide long-term rope performance at temperatures above 60 degrees Celsius, and the optical module will ensure the operability of the fiber for transmitting telemetry data to the surface.

Канат комбинированный может быть использован для подъема/опускания и удержания различных конструкций, сооружений и оборудования без подключения оптического волокна/волокон к приемо-передающему оборудованию.Combined rope can be used to raise / lower and hold various structures, structures and equipment without connecting optical fiber / fibers to the transceiver equipment.

Канат полимерный комбинированный имеет преимущественно круглое сечение и полый внутри [1]. Готовый оптический модуль [2] с оптическим волокно/пучком волокон [3] интегрируется в конструкцию каната плетеного на этапе производства каната двумя способами. Первый - как сердечник каната - свободно укладывается внутрь повива каната, см. Фиг. 1. После финальной обработки каната эластомером с высоким коэффициентом трения, оптический модуль удерживается внутри каната силой трения по всей длине каната. Второй способ - как модуль, размещаемый внутри элементов повива каната (стрелки указывают направление повива прядей каната) и удерживаемый поочередно одной из прядей [4] в повиве. См Фиг. 2. Ввод и вывод оптического модуля осуществляется под углом к оси каната и защищен трубкой из полимера или стали [5], имеющей стойкость к раздавливающим нагрузкам до 0,4 кН/см или больше, которая предохраняет оптический модуль и оптическое волокно/пучок волокон внутри него при эксплуатации каната полимерного комбинированного, см. Фиг. 3.Polymer combined rope has a predominantly circular cross section and hollow inside [1]. The finished optical module [2] with an optical fiber / fiber bundle [3] is integrated into the design of the braided rope at the stage of production of the rope in two ways. The first - like the core of the rope - fits freely inside the coil of the rope, see Fig. 1. After the final processing of the rope with a high friction coefficient elastomer, the optical module is held inside the rope by the friction force along the entire length of the rope. The second method - as a module, placed inside the elements of the coils of the rope (arrows indicate the direction of the coils of the strands of rope) and held alternately by one of the strands [4] in the coils. See FIG. 2. The input and output of the optical module is carried out at an angle to the axis of the rope and is protected by a tube of polymer or steel [5], which has resistance to crushing loads of up to 0.4 kN / cm or more, which protects the optical module and the optical fiber / fiber bundle inside him during operation of the polymer combined rope, see Fig. 3.

В некоторых случаях допускается применение оптического модуля [2], дополнительно усиленного продольно или спирально расположенными вдоль оси модуля силовыми полимерными элементами [6], например, но не ограничиваясь, стеклопластиковыми стержнями, заключенными в общую с оптическим модулем полимерную оболочку [7]. Фиг. 4.In some cases, it is possible to use an optical module [2], additionally reinforced with power polymer elements longitudinally or helically arranged along the module axis [6], for example, but not limited to fiberglass rods enclosed in a polymer shell common to the optical module [7]. FIG. 4.

Вариант практической реализации полезной модели представлен на Фиг. 5.A practical embodiment of the utility model is shown in FIG. 5.

Специалисту в данной области техники очевидно, что при разработке и дальнейшем развитии технологий основная концепция описанной полезной модели может быть реализована различными способами, следовательно, варианты осуществления полезной модели не ограничиваются описанными выше примерами, но вместо этого они могут варьироваться в рамках формулы полезной модели.It will be obvious to a person skilled in the art that in the development and further development of technologies, the basic concept of the described utility model can be implemented in various ways, therefore, embodiments of the utility model are not limited to the examples described above, but instead they can vary within the framework of the utility model formula.

Claims

A combined braided rope, mainly of circular cross section, containing up to 48 power polymer elements / strands and an optical module integrated into the rope structure with a freely laid optical fiber / fiber bundle inside; the power part ensures the resistance of the polymer combined rope to longitudinal tensile loads during operation, the information part provides data transmission.