Круглый строп для тяжелого режима работы

Номер патента: 13624

Опубликовано: 30.06.2010

Авторы: Госсенс Франсуа Жан Валентин, Гротендорст Эдвин Якко

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Круглый строп для тяжелого режима работы, содержащий бесконечную несущую жилу с множеством витков скрученного материала, включающего волокна с высокими рабочими характеристиками, и защитную оболочку, выполненную из переплетенных прядей, содержащих волокна с высокими рабочими характеристиками, где массовое соотношение волокон с высокими рабочими характеристиками в жиле к волокнам с высокими рабочими характеристиками в оболочке составляет от 0,15 до 2,0.

2. Круглый строп по п.1, где скрученный материал жилы представляет собой веревку.

3. Круглый строп по п.1 или 2, где волокна с высокими рабочими характеристиками в жиле - волокна полиэтилена с высокими рабочими характеристиками.

4. Круглый строп по любому из пп.1-3, где прядь жилы содержит по меньшей мере 90 мас.% волокон с высокими рабочими характеристиками.

5. Круглый строп по любому из пп.1-4, где оболочка представляет собой 3D материал.

6. Круглый строп по любому из пп.1-5, где оболочка представляет собой 3D тканый материал.

7. Круглый строп по любому из пп.1-6, где оболочка представляет собой 3D полый тканый материал.

8. Круглый строп по любому из пп.1-7, где волокна с высокими рабочими характеристиками в оболочке представляют собой волокна полиэтилена с высокими рабочими характеристиками.

9. Круглый строп по любому из пп.1-8, где переплетенные пряди содержат по меньшей мере 90 мас.% волокон с высокими рабочими характеристиками.

10. Круглый строп по любому из пп.1-9, где пряди в жиле и в оболочке в значительной степени состоят из волокон полиэтилена с высокими рабочими характеристиками.

11. Круглый строп по любому из пп.1-10, где защитная оболочка имеет массу от 50 до 85 мас.% от общей массы круглого стропа.

12. 3D тканый материал для защиты круглого стропа по пп.1-11, содержащий по меньшей мере 50 мас.% волокон с высокими рабочими характеристиками и имеющий удельную массу по меньшей мере 1500 г/м2.

Текст

Смотреть все

013624 Настоящее изобретение касается круглого стропа для тяжелого режима работы, который используется как связь между грузоподъемным или другим погрузочно-разгрузочным оборудованием и тяжелыми грузами, которые необходимо перемещать, например загружать или разгружать. Более конкретно, настоящее изобретение касается гибкого круглого стропа для тяжелого режима работы, который содержит бесконечную несущую жилу, выполненную из множества витков скрученного материала, содержащего волокна с высокими рабочими характеристиками, и защитную оболочку. Такой круглый строп, например, известен из US 4850629 и US 5651572. Эти патентные публикации описывают круглые стропы, содержащие несущую жилу в форме множества параллельных витков (также называемых петлями) несущего волоконного скрученного материала, заключенных в трубчатую оболочку. Такие круглые стропы имеются в продаже под торговой маркой Slingmax и описаны на Webстранице www.slingmax.com/tpcx.htm. Эти изделия, характеризующиеся вертикальной грузоподъемностью около 200 т (с расчетным коэффициентом или коэффициентом безопасности 5/1), выполнены как имеющие жилу, основанную на волокнах с высокими рабочими характеристиками, и двухслойную наружную оболочку, выполненную из полиамидных волокон, именуемых Covermax, для стойкости к истиранию. Эти круглые стропы, которые далее содержат волоконно-оптическую внутреннюю систему контроля, характеризуются как гибкие, легкие, эргономичные стропы, которые могут заменить канатные стропы для подъема тяжелых грузов. Для многократного подъема тяжелых грузов, например погрузки и разгрузки в портах грузов,транспортируемых навалом (в случае чего часто используется термин погрузка и разгрузка судов),обычно используются проволочно-канатные стропы, стальные поддоны или цепные стропы. Однако использование стропов на стальной основе имеет некоторые серьезные недостатки. Прежде всего, их высокая масса препятствует эргономичной погрузке и часто требует использования двух рабочих (согласно нормам). Несмотря на это, от портовых рабочих часто поступают жалобы на боли в плечах и спине. В дополнение к этому, разорванная стальная проволока может выступать из стропа, и такие мясные крюки представляют высокий риск повреждений рук и других телесных повреждений. Более того, использование стропов на стальной основе может привести к повреждению поднимаемого груза. Известный круглый строп для тяжелого режима работы, основанный на синтетических волокнах,может в некоторых случаях заменить канатные стропы, но проблемы по-прежнему возникают при подъеме, например, тяжелых грузов, имеющих высокую абразивность или острые края, например неупакованных катушек стальной проволоки. В таких случаях синтетические круглые стропы имеют короткий срок службы: после ограниченного количества подъемов наблюдаются повреждения, например, задиры или сколы или даже разрезы в (по меньшей мере) оболочке круглого стропа. Нормы безопасности обычно требуют изъятия из употребления (для ремонта или даже браковки) круглого стропа, защитная оболочка которого повреждена; например, когда волокна контрастного цвета, присутствующие во внутреннем слое оболочки или в жиле, становятся видны как предупреждающий сигнал. Это делает применение таких синтетических стропов неприемлемым по соображениям безопасности и экономическим причинам. Прочность круглого стропа, в основном, определяется прочностью жилы, причем оболочка, в основном, служит для защиты жилы. По этой причине жила - это самая большая часть круглого стропа,массовое соотношение между жилой и оболочкой обычно составляет 4-6. Для увеличения срока службы круглого стропа иногда используются защитные прокладки между круглым стропом и грузом. Однако такие прокладки необходимо вручную помещать в критических местах, что значительно снижает среднее число подъемов в единицу времени (например, с коэффициентом 2). В дополнение к этому, такие прокладки могут быть помещены не в то место или могут сместиться во время использования, что приводит к менее адекватной или даже небезопасной работе. Следовательно, использование круглых стропов, содержащих синтетические волокна, затруднительно. Таким образом, в промышленности существует потребность в подъемном стропе, который позволяет легко и безопасно осуществлять подъем грузов рабочими и который может способствовать выполнению множества подъемных работ, включая и многократный подъем грузов с острыми краями. Настоящее изобретение имеет своей задачей создать такой улучшенный круглый строп. Эта задача в соответствии с изобретением решается круглым стропом для тяжелого режима работы,который содержит бесконечную несущую жилу, содержащую многочисленные витки скрученного материала, содержащего волокна с высокими рабочими характеристиками, и защитную оболочку, выполненную из переплетенных прядей, содержащих волокна с высокими рабочими характеристиками, в котором массовое соотношение волокон с высокими рабочими характеристиками в жиле к волокнам с высокими рабочими характеристиками в оболочке составляет от 0,15 до 2,0. Хотя прочность круглого стропа и способность нести нагрузки, в основном, обусловлены жилой,как описано выше, хотя это и удивительно для круглого стропа, имеющего такую необычно толстую оболочку и тонкую жилу, получен круглый строп не только с приемлемой прочностью, но также и с очень сильно увеличенным сроком службы. Круглый строп по изобретению показывает на удивление благоприятное сочетание свойств - высокую прочность, низкую массу и высокую долговечность. Круг-1 013624 лый строп имеет высокую стойкость к истиранию, разрыву и/или разрезу и может безопасно выполнять большее число подъемных операций, чем известные металлические или синтетические стропы, особенно для тяжелых грузов, например, с острыми краями. Многократный подъем грузов с круглым стропом по изобретению сопровождается низким риском повреждения грузов. Круглый строп имеет малую массу и легко может использоваться одним рабочим. Будучи выполнен из синтетических волокон, он обеспечивает низкий риск порезов или других телесных повреждений у рабочих.US 5492383 также описывает круглый строп с улучшенной стойкостью к разрезам, но предлагает использовать в определенном месте дополнительный 3-слойный рукав определенной длины, содержащий внутренний тканый слой, выполненный из волокон с высокими рабочими характеристиками, зажатый между двумя износостойкими панелями, вокруг жилы из бесконечных параллельных волокон с высокими рабочими характеристиками, уже заключенной в трубчатую оболочку. В контексте настоящей заявки круглый строп для тяжелого режима работы рассматривается как строп, пригодный для подъема насыпных грузов, имеющий предпочтительно предел вертикальной рабочей нагрузки в диапазоне 10-50 метрических тонн (мт. согласно NEN EN1492-2; при том, что в Европе используется расчетный коэффициент или коэффициент безопасности 7/1, в сравнении с тем, что он составляет 5/1 в США и 6/1 в Азии). Подъем предметов с более низкой массой создает меньше проблем и может быть также выполнен с использованием менее производительных стропов, в то время как насыпные грузы обычно имеют массу около 50 мт. Следовательно, более предпочтительно, чтобы круглый строп для тяжелого режима работы в соответствии с настоящим изобретением имел предел вертикальной рабочей нагрузки 12-40 или 15-30 мт. В особо предпочтительном исполнении круглый строп имеет предел вертикальной рабочей нагрузки около 20 мт. Круглый строп для тяжелого режима работы по изобретению содержит по меньшей мере одну бесконечную несущую жилу, содержащую множество витков скрученного материала, содержащего волокна с высокими рабочими характеристиками (также именуемые волокнами с высокими рабочими характеристиками в жиле). Для оптимизации прочностных свойств круглого стропа витки прядей в жиле ориентированы как можно более параллельно. Скрученный материал может иметь различную структуру, но предпочтительно имеет структуру, где волокна ориентированы, в основном, в продольном направлении для эффективного использования их прочностных свойств. Подходящие скрученные конструкции включают параллельную пряжу, скрученную пряжу и шнуры и веревки различной структуры, включая пряденные и плетеные конструкции и др. Предпочтительно в качестве скрученного материала используется шнур или веревка, это дает то преимущество, что круглый строп может быть выполнен более эффективно; для достижения желаемой прочности необходимо меньшее количество витков, и особенно в случае заранее формуемой трубчатой оболочки веревку или шнур легче ввести в оболочку. В предпочтительном исполнении изобретения скрученный материал представляет собой пряденную веревку. Предпочтительно два конца веревки соединяются муфтой, что обеспечивает высокую прочностную эффективность. Круглый строп, имеющий такую муфту, и метод его изготовления описан в публикации WO 2004/067434 А 1, которая включена здесь в качестве ссылки. Предполагается, что волокна с высокими рабочими характеристиками - это синтетические (полимерные) волокна, имеющие сопротивление разрыву выше 1,5 Н/текс и относительное удлинение при разрыве ниже 10%, по измерениям тестовой процедуры, основанной на стандарте Американского общества специалистов по испытаниям и материалам D885M. Волокна с высокими рабочими характеристиками в пряди жилы предпочтительно имеют сопротивление разрыву более 2,0 или даже 2,5 Н/текс. Подходящие примеры волокон с высокими рабочими характеристиками включают волокна, выполненные из ароматического полиамида (например, арамидов, имеющихся в продаже под марками Twaron, Kevlar,Technora), ароматического полиэфира (типа Vectran), полибисоксазола (например, Zylon) или из полиэтилена со сверхвысокой молекулярной массой (UHMWPE, также называемого волокнами полиэтилена с высокими рабочими характеристиками (НРРЕ), например, имеющимися в продаже Dyneema илиSpectra). Прядь жилы может содержать только один тип волокон с высокими рабочими характеристиками или смесь двух или более типов. Предпочтительно прядь содержит волокна НРРЕ. Эти волокна, выполненные из UHMWPE, показывают очень высокую прочность относительно их массы, что позволяет далее снизить вес стропа. Другие благоприятные свойства включают высокую стойкость к истиранию, хорошую стойкость к усталости при динамической нагрузке и отличную химическую стойкость и стойкость к UF-излучению. Волокна, нити и пряжа из множества нитей НРРЕ могут быть приготовлены прядением раствораUHMWPE в соответствующем растворителе в гелевые волокна и вытягиванием волокон до, во время и/или после частичного или полного удаления растворителя; то есть путем так называемого процесса гелевого прядения. Гелевое прядение раствора UHMWPE хорошо известно специалистам и описано в многочисленных публикациях, включая ЕР 0205960 А, ЕР 0213208 A1, US 4413110, GB 2042414 А, ЕР 0200547 В 1, ЕР 0472114 B1, WO 01/73173 А 1 и в публикации Advanced Fiber Spinning Technology, Ed Т.Nakajima, Woodhead Publ. Ltd (1994), ISBN 1-855-73182-7 и в ссылках, цитируемых в ней. Предполагается, что UHMWPE - это полиэтилен, имеющий характеристическую вязкость (IV по измерениям в растворе в декалине при 135 С) по меньшей мере 5 дл/г, предпочтительно между 8 и 40 дл/г. Характеристическая вязкость - это мера для молярной массы (также именуемой молекулярной массой), которая может быть определена легче, чем параметры фактической молярной массы - Mn и Mw. Существует несколько эмпирических соотношений между IV и Mw, но такое соотношение зависит от распределения молярной массы. Основываясь на уравнении Mw=5,37104 [IV]1,37 (см. ЕР 0504954 А 1) IV 8 дл/г будет эквивалентно Mw около 930 кг/моль. Предпочтительно, UHMWPE - это линейный полиэтилен с менее чем одной ветвью на 100 атомов углерода, и предпочтительно с менее чем одной ветвью на 300 атомов углерода; причем ветвь или боковая цепочка или цепная ветвь обычно содержит по меньшей мере 10 атомов углерода. Линейный полиэтилен может далее содержать до 5 молярных процентов одного или более сомономеров, например, алкенов типа пропилена, бутена, пентена, 4-метилпентена или октена. В предпочтительном исполнении UHMWPE содержит небольшое количество, предпочтительно по меньшей мере 0,2 или по меньшей мере 0,3 на 1000 атомов углерода, относительно небольших групп,таких как висячие боковые группы, предпочтительно алкиловая группа С 1-С 4. Такое волокно показывает благоприятное сочетание высокой прочности и стойкости к ползучести. Однако слишком большая боковая группа или слишком высокое количество боковых групп отрицательно влияет на процесс изготовления волокон. По этой причине UHMWPE предпочтительно содержит метиловые или этиловые боковые группы, более предпочтительно метиловые боковые группы. Количество боковых групп предпочтительно составляет максимум 20, более предпочтительно максимум 10, 5 или максимум 3 на 1000 атомов углерода. Волокна НРРЕ в круглом стропе по изобретению могут далее содержать небольшие количества,обычно менее 5 мас.%, предпочтительно менее 3 мас.%, добавок в соответствии с требованиями заказчика, например антиоксидантов, термических стабилизаторов, красителей, активаторов течения и др.UHMWPE может быть одного полимерного сорта или также смесью двух или более различных сортов полиэтилена, например, отличающихся по IV или распределению молярной массы и/или по типу и количеству сомономеров или боковых групп. Предпочтительно прядь содержит по меньшей мере 50 мас.% волокон с высокими рабочими характеристиками (основываясь на общей массе волокна). Прядь может далее содержать другие волокна с более низкой прочностью в виде непрерывных нитей или основных волокон и/или других компонентов типа добавок для улучшения характеристик. Для снижения веса круглого стропа с определенным пределом вертикальной рабочей нагрузки прядь предпочтительно содержит по меньшей мере 60, 70, 80 или даже 90 мас.% волокон с высокими рабочими характеристиками. Более предпочтительно, скрученный материал в жиле в значительной степени состоит из волокон с высокими рабочими характеристиками. Несущая жила круглого стропа по изобретению может в дополнение к скрученному материалу далее содержать другие компоненты, известные в данной области техники, типа материала покрытия. Предпочтительно, жила содержит менее чем около 25 или менее чем 20 или 15 мас.% других компонентов. Круглый строп для тяжелого режима работы по изобретению содержит бесконечную несущую жилу и защитную оболочку, выполненную из переплетенных прядей, оболочка полностью заключает в себе несущую жилу. Оболочка, выполненная из переплетенных прядей означает, что, в отличие от жилы, в которой множество витков пряди проходят, в основном, параллельно друг другу, в оболочке пряди проходят, по меньшей мере, в двух различных направлениях и пересекают друг друга. Подходящие конструкции оболочки включают тканые, вязаные, плетеные и подобные материалы или ткани. Оболочка может состоять из одной ткани или также может быть многослойной, включая комбинации различных тканых структур. Оболочка вокруг жилы круглого стропа имеет полую трубчатую форму. Трубчатая форма может быть выполнена из обычной ткани сгибанием куска ткани подходящего размера, например, вокруг витков прядей жилы и последующим соединением сторон, например, с некоторым перекрытием (и затем соединением обоих концов образовавшейся трубки). Предпочтительно, круглый строп имеет оболочку,которая была выполнена непосредственно в полой трубчатой форме с использованием подходящей текстильной технологии типа (круглого или циркулярного) ткачества, вязания или плетения, и затем внутри этой оболочки создается жила выполнением витков прядей (за чем следует соединение концов трубчатой оболочки вместе); или, в качестве альтернативы, круглая оболочка выполняется на месте вокруг жилы,например, с использованием технологии плетения. Преимущество такой формованной или такой созданной на месте полой трубчатой или круглой оболочки состоит в том, что оболочка и, таким образом, круглый строп имеет однородные свойства по всей поверхности (причем она не имеет соединений или перекрывающихся частей), что снижает риск локального повреждения. Предпочтительно оболочка представляет собой 3-мерную (также именуемую 3D) ткань, то есть пряди проходят и пересекают друг друга в 3 направлениях. Текстильные материалы 3D известны в данной области техники и могут быть выполнены с использованием различных текстильных технологий,-3 013624 включая вязание, шитье, плетение и ткачество. Более предпочтительно защитная оболочка представляет собой 3D тканый материал, содержащий связанные, сплетенные или переплетенные пряди или нити, более предпочтительно - 3D полый тканый материал (в полой трубчатой форме). Такая 3D полая ткань может быть выполнена с использованием,например, технологии циркулярного (или круглого) ткачества или технологии многослойного плоского ткачества, где слои соединяются по краям для образования стенки трубчатой конструкции. В дальнейшем предпочтительном исполнении изобретения оболочка представляет собой многослойную 3D тканую текстильную конструкцию, содержащую по меньшей мере 2 тканых слоя, связанных между собой переплетенными нитями, более предпочтительно - между 3 и 9 связанными слоями, по возможности выполненными в полой трубчатой форме. Связанные, сплетенные или переплетенные нити могут содержать одну или несколько прядей. Круглый строп для тяжелого режима работы по изобретению содержит бесконечную несущую жилу и защитную оболочку, выполненную из переплетенных прядей, содержащих волокна с высокими рабочими характеристиками (также называемые волокнами с высокими рабочими характеристиками в жиле). Аналогично волокнам в жиле, предполагается, что волокна с высокими рабочими характеристиками в оболочке - это синтетические (полимерные) волокна, имеющие сопротивление разрыву выше 1,5 Н/текс и относительное удлинение при разрыве (eab) ниже 10%, по измерениям тестовой процедуры,основанной на ASTM D885M. Волокна с высокими рабочими характеристиками в пряди жилы предпочтительно имеют сопротивление разрыву более 2,0 или даже 2,5 Н/текс. Подходящие примеры волокон с высокими рабочими характеристиками включают волокна, выполненные из ароматического полиамида(например, арамидов, имеющихся в продаже под марками Twaron, Kevlar, Technora), ароматического полиэфира (типа Vectran), полибисоксазола (например, Zylon) или из полиэтилена со сверхвысокой молекулярной массой (например, имеющихся в продаже Dyneema или Spectra, также называемых волокнами НРРЕ). Переплетенные пряди могут содержать только один тип волокон с высокими рабочими характеристиками или могут быть выбраны пряди, содержащие различные волокна или основанные на смеси двух или более типов. Волокна с высокими рабочими характеристиками в оболочке могут быть такими же, а могут и отличаться от волокон с высокими рабочими характеристиками в жиле. Предпочтительно переплетенные пряди содержат волокна НРРЕ из-за хорошей стойкости к истиранию и к разрезу этих волокон в такой конструкции оболочки. Дальнейшие предпочтительные исполнения аналогичны указанным выше для пряди жилы. Предпочтительно переплетенные пряди содержат по меньшей мере 50 мас.% волокон с высокими рабочими характеристиками (основываясь на общей массе переплетенных прядей). Пряди могут далее содержать другие волокна с более низкой прочностью в виде непрерывных нитей или основных волокон и/или других компонентов типа добавок для улучшения характеристик. Другие волокна могут быть органическими (полимерными) волокнами или неорганическими (как стекло или металл) волокнами и могут быть в форме непрерывных нитей или основных волокон. Другие волокна также могут быть так называемыми композитными пряжами, содержащими комбинации различных волокон, например прядью из стеклянных волокон (или стальной проволоки), обмотанной синтетическими волокнами, для дальнейшего улучшения свойств, например, стойкости к разрезу. Для снижения веса круглого стропа пряди оболочки предпочтительно содержат по меньшей мере 60, 70, 80 или даже 90 мас.% волокон с высокими рабочими характеристиками. Более предпочтительно, переплетенные пряди в значительной степени состоят из волокон с высокими рабочими характеристиками. Защитная оболочка круглого стропа по изобретению может в дополнение к прядям далее содержать другие компоненты, известные в данной области техники, типа материала покрытия. Предпочтительно оболочка содержит менее чем около 25 или менее чем 20 или 15 мас.% других компонентов. В предпочтительном исполнении пряди как в оболочке, так и в жиле содержат одинаковые волокна с высокими рабочими характеристиками, то есть волокна с высокими рабочими характеристиками в жиле и в оболочке аналогичны. Более предпочтительно, прядь в жиле и пряди в оболочке в значительной степени состоят из волокон НРРЕ, что дает круглый строп, который объединяет высокий предел вертикальной рабочей нагрузки с относительно низкой общей массой и высокой стойкостью к истиранию или разрезу. Круглый строп для тяжелого режима работы по изобретению содержит бесконечную несущую жилу и защитную оболочку, где массовое соотношение волокон с высокими рабочими характеристиками в жиле к волокнам с высокими рабочими характеристиками в оболочке составляет от 0,15 до 2,0. Оболочка выполнена из прядей, содержащих волокна с высокими рабочими характеристиками, волокна составляют по меньшей мере около 33% от общей массы волокон с высокими рабочими характеристиками в жиле и в оболочке для получения желаемой защитной функции. Более высокая относительная масса волокон с высокими рабочими характеристиками в оболочке обычно приводит к улучшению характеристик и уве-4 013624 личению срока службы. Упомянутое массовое соотношение, следовательно, предпочтительно меньше чем 1,5, 1,0, 0,9, 0,8 или даже меньше 0,7. Поскольку увеличение толщины оболочки увеличивает общую массу круглого стропа определенной грузоподъемности, массовое соотношение волокон с высокими рабочими характеристиками в жиле к оболочке составляет по меньшей мере 0,15; предпочтительно больше 0,2, 0,15, 0,25, 0,3 или даже больше 0,4 для достижения благоприятного сочетания свойств. Защитная оболочка круглого стропа по изобретению, содержащая волокна с высокими рабочими характеристиками и, возможно, другие волокна и компоненты, предпочтительно имеет массу, которая составляет по меньшей мере 50 мас.% от общей массы круглого стропа, более предпочтительно по меньшей мере 60 мас.%. Предпочтительно масса оболочки составляет максимум 85 мас.% от общей массы круглого стропа, более предпочтительно максимум 80 мас.%. Относительная (оптимальная) масса оболочки также зависит от грузоподъемности, или предела вертикальной рабочей нагрузки круглого стропа; определенная хорошо функционирующая оболочка может использоваться на различных жилах, имеющих размер в пределах указанного диапазона. Для круглого стропа 20 мт, например, выполненного в значительной степени из волокон с высокими рабочими характеристиками, волокна с высокими рабочими характеристиками в оболочке составляют, предпочтительно, около 60-70 мас.% от общего количества волокон с высокими рабочими характеристиками в конструкции круглого стропа. Круглый строп по изобретению может далее содержать другие компоненты, включая информационные таблички и средства предупреждения для обозначения, например, излишнего растяжения или перегрузки круглого стропа. Изобретение далее касается методов изготовления круглого стропа по изобретению. Один способ изготовления круглого стропа содержит шаги изготовления бесконечной несущей жилы формированием множества витков скрученного материала, содержащего волокна с высокими рабочими характеристиками, и создания защитной оболочки, выполненной из переплетенных прядей, содержащих волокна с высокими рабочими характеристиками, вокруг указанной жилы, чтобы она полностью заключала в себе жилу. Другой метод изготовления круглого стропа по изобретению содержит шаг изготовления полой трубчатой ткани переплетением прядей, содержащих волокна с высокими рабочими характеристиками,вокруг бесконечной несущей жилы, содержащей множество витков скрученного материала, содержащего волокна с высокими рабочими характеристиками, чтобы ткань полностью заключала в себе жилу. Дальнейший метод изготовления круглого стропа по изобретению содержит шаги по изготовлению полой трубчатой ткани переплетением прядей, содержащих волокна с высокими рабочими характеристиками, и дальнейшему формированию бесконечной несущей жилы внутри указанной оболочки из множества витков скрученного материала, содержащего волокна с высокими рабочими характеристиками. Предпочтительные исполнения для жилы и оболочки в указанных методах аналогичны рассмотренным выше для круглого стропа по изобретению. Изобретение далее касается использования 3D тканого материала, содержащего по меньшей мере 50 мас.% волокон с высокими рабочими характеристиками и имеющего удельную массу по меньшей мере 1500 г/м 2, как средства защиты для удлиненных волоконных структур, например, для защиты удлиненных волоконных структур от повреждений, вызванных истирающими или разрезающими силами. Предполагается, что удлиненные волоконные структуры - это различные типы веревочных конструкций и подобные им, которые содержат волокна и имеют размер длины намного больше, чем поперечные измерения. Предпочтительно, использование касается полого 3D тканого материала (выполненного в форме трубки), имеющего указанные выше характеристики. Использование по изобретению касается 3D тканого материала, имеющего удельную массу, также упоминаемую как линейная плотность, по меньшей мере около 1500 г/м 2. Удельная масса относится к ткани, образующей стенку оболочки, а не к массе, например, двойного слоя сплющенной полой структуры. Для дальнейшего улучшения защитной функции удельная масса предпочтительно составляет по меньшей мере около 2000, 2500, 3000 или даже 3200 г/м 2. Слишком высокая удельная масса делает обработку ткани, а также производство круглого стропа с ней более сложными; следовательно, используемый 3D тканый материал предпочтительно имеет удельную массу максимум около 8000 или максимум 7500 г/м 2. В предпочтительном исполнении изобретения многослойный 3D тканый материал, содержащий по меньшей мере 2 связанных между собой слоя, используется как защитное средство. Более предпочтительно, используется такая ткань, содержащая между 3 и 9 связанными слоями, возможно, в полой трубчатой форме. Использование по изобретению касается 3D тканого материала, содержащего по меньшей мере 50 мас.% волокон с высокими рабочими характеристиками. Предполагается, что волокна с высокими рабочими характеристиками - это синтетические (полимерные) волокна, имеющие сопротивление разрыву выше 1,5 Н/текс и относительное удлинение при разрыве ниже 10%, по измерениям тестовой процедуры,-5 013624 основанной на стандарте Американского общества специалистов по испытаниям и материалам D885M. Волокна в защитной ткани предпочтительно имеют сопротивление разрыву более 2,0 или даже 2,5 Н/текс. Подходящие примеры волокон с высокими рабочими характеристиками включают волокна, выполненные из ароматического полиамида (например, арамидов, имеющихся в продаже под маркамиTwaron, Kevlar, Technora), ароматического полиэфира (типа Vectran), полибисоксазола (например,Zylon) или из полиэтилена со сверхвысокой молекулярной массой (например, имеющихся в продажеDyneema или Spectra). 3D тканый материал, используемый по изобретению, может содержать только один тип волокон с высокими рабочими характеристиками или может быть выбрана смесь двух или более типов. Предпочтительно, ткань содержит волокна НРРЕ из-за хорошей стойкости к истиранию и к разрезу этих волокон. Дальнейшие предпочтительные исполнения для волокон НРРЕ аналогичны указанным выше для круглого стропа по изобретению. В дополнение по меньшей мере к 50 мас.% волокон с высокими рабочими характеристиками (основываясь на общей массе ткани) используемый 3D тканый материал может далее содержать другие волокна с более низкой прочностью и/или других компонентов типа добавок для улучшения характеристик(например, покрытия), информационных табличек и др. Другие волокна могут быть органическими (полимерными) волокнами или неорганическими (как стекло или металл) волокнами и могут быть в форме непрерывных нитей или основных волокон. Другие волокна также могут быть так называемыми композитными пряжами, содержащими комбинации различных волокон, например прядью из стеклянных волокон (или стальной проволоки), обмотанной синтетическими волокнами. Для снижения веса защитная ткань предпочтительно содержит по меньшей мере 60, 70, 80 или даже 90 мас.% волокон с высокими рабочими характеристиками. Более предпочтительно, ткань в значительной степени состоит из волокон с высокими рабочими характеристиками. В специальном исполнении изобретение касается использования 3D полого (трубчатого) тканого материала, содержащего по меньшей мере 90 мас.% волокон НРРЕ и имеющего удельную массу по меньшей мере 2500 г/м 2, как средства защиты на удлиненных волоконных структурах. Предпочтительно,такая структура является круглым стропом. Теперь изобретение будет далее проиллюстрировано некоторыми не ограничивающими экспериментами. Оценка материалов оболочки Несколько материалов оболочки были протестированы в лабораторных масштабах на стойкость к истиранию и разрезу. Некоторые образцы используются в качестве оболочки на имеющихся в продаже стропах: Образец А - простой тканый материал, основанный на волокнах полиамида 66 (РА 66) (полученных от Slingmax, US); образец В - стандартный рукав, который используется для защиты круглого стропа; простая ткань,выполненная из полиэтилентерефталатных волокон (PET) (полученных от Unitex Holding BV, NL); образец С - ткань, выполненная из волокон НРРЕ с пластиковым покрытием, продаваемых SamsonRope Technologies (US) как петлевая и веревочная защита (также называемая механизмом защиты от трения); образцы D и Е - полые трубчатые 3D ткани, состоящие из 4 тканых слоев, собранных в полый трубчатый формат, имеющий 2 слоя, образующие стенку, причем эти слои были выполнены спиральным вплетением одной многопрядной и скрученной переплетенной пряжи во множество связанных пряж. 2 тканых слоя, образующих стенку, удерживаются вместе с использованием технологии многопрядной и скрученной переплетенной пряжи для создания структурной целостности. Для образца D были использованы пряжи PET, для образца Е - пряжи Dyneema SK75 1760 дтекс в связанных, плетеных и переплетенных нитях. Были применены следующие методы. Свойства растяжения пряжи: предел прочности при растяжении (или стойкость к разрыву) и удлинение при разрыве определены на многониточной пряже с использованием процедуры в соответствии со стандартом Американского общества специалистов по испытаниям и материалам D885M, с использованием номинальной измеренной длины волокна 500 мм, со скоростью ползуна 50%/мин и зажимами Instron 2714 типа Fibre Grip D5618C. На основе измеренной кривой напряжение-натяжение определен модуль как градиент между натяжением 0,3 и 1%. Для вычисления стойкости к разрыву измеренные силы растяжения делятся на титр, определенный взвешиванием 10 м пряжи; стойкость к истиранию была протестирована на материалах оболочки помещением образца оболочки на поддерживающий ремень шириной около 6 см, помещением этой комбинации под углом 90 вокруг колеса диаметром 145 мм, наружная поверхность которого образована 18 спицами диаметром 12 мм, причем поддерживалось постоянное натяжение веревки с нагрузкой около 1300 кг. Колесо вращалось со скоростью 4 об/мин; количество оборотов определялось до первого контакта поддерживающего ремня со спицами колеса (визуальное определение); стойкость к распиливанию была определена перемещением стальной проволоки диаметром 10 мм-6 013624 назад и вперед с амплитудой 140 мм под углом 120 и с нагрузкой на стальную проволоку 40 кг поверх оболочки, помещенной на поддерживающую веревку 20 мм, которая поддерживалась под постоянной нагрузкой 575 кг. Количество движений определялось до первого контакта между стальной проволокой и поддерживающей веревкой (визуальное определение); стойкость к разрезу была измерена помещением отрезка материала оболочки вокруг поддерживающей веревки, изгибанием оболочки поверх острия ножа из нержавеющей стали и натяжением обоих концов веревки при 150 мм/мин в тестере растяжения до разреза оболочки. Результат зарегистрирован как сила, приложенная при разрезе. Нож имеет толщину 10 мм, а часть острия - 6 мм и заостряется перед каждым тестом надфилем Sandvik3. Из результатов, перечисленных в табл. 1, можно заключить, что образец Е показывает наилучшие общие характеристики; хотя результаты теста на разрез показывают меньшую разницу между образцами,чем тесты на истирание и распиливание. Таблица 1 Пример 1. Круглый строп был изготовлен по процедуре, как описано в WO 2004/067034 А 1, выполнением восьми параллельных витков веревки внутри трубчатой оболочки, выполнением соединения муфтой между двумя концами веревки и соединением двух концов оболочки сшиванием их вместе. Использовалась витая веревка конструкции 3243/1760 дтекс Dyneema SK75. Применяемая оболочка была аналогична образцу F в табл. 1 и описанному выше. Dyneema SK751760 дтекс - это имеющаяся в продаже пряжа из НРРЕ (DSM DYNEEMA B.V., NL), имеющая стойкость к разрыву 35 сН/дтекс и удлинение при разрыве 3,4%. Круглый строп имеет общую массу 12,2 кг, масса оболочки - 8,2 кг; т.е. соотношение волокон НРРЕ в жиле к соотношению волокон НРРЕ в оболочке составляет около 0,49. Круглый строп имеет предел вертикальной рабочей нагрузки 20 мт и минимальный коэффициент использования 7, как описано и требуется в Европейском стандарте NEN EN 1492-2. Этот целиком состоящий из НРРЕ круглый строп был оценен по сравнению со стандартными стальными подъемными матами массой в диапазоне 70-100 кг при погрузке и разгрузке с судов катушек стальной проволоки массой 15-25 тонн на катушку. На практике около половины катушек упакованы, а остальные транспортируются в неупакованной форме, что означает, что используемые стропы находятся в прямом контакте с острыми краями катушек во время подъемных операций. Стальные подъемные маты имеют такую массу, что подъем необходимо выполнять с помощью двух рабочих. Было выяснено, что стальные подъемные маты имеют типичный срок службы 150-200 подъемных работ (на упакованных и неупакованных катушках). Круглый строп, выполненный из волокон НРРЕ, мог управляться одним рабочим во время погрузки и разгрузки судов и не показал никаких видимых повреждений после 521 подъемов (из которых около 50% было выполнено на незащищенных стальных катушках), что составляет намного больший срок службы, чем у стандартных изделий на основе стали. Затем круглый строп был далее осмотрен с удалением оболочки, причем не было выявлено видимых повреждений веревки жилы или волокон. Средняя остаточная прочность веревки жилы была затем измерена и составила 70% от исходной прочности, что более чем вдвое превышает величину, общепринятую как минимальный уровень остаточной прочности для используемого стропа; это показывает, что тестируемый круглый строп мог безопасно выполнить намного больше подъемов. Ранее выполненные сравнительные тесты уже выявили, что круглые стропы с жилой, основанной на волокнах НРРЕ, и с различными оболочками, выполненными из волокон полиамида 66 или PET (среди других таких оболочек, как указано выше), приходилось изымать из употребления из-за недопусти-7 013624 мых повреждений (разрезанные волокна) уже после нескольких подъемов. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Круглый строп для тяжелого режима работы, содержащий бесконечную несущую жилу с множеством витков скрученного материала, включающего волокна с высокими рабочими характеристиками, и защитную оболочку, выполненную из переплетенных прядей, содержащих волокна с высокими рабочими характеристиками, где массовое соотношение волокон с высокими рабочими характеристиками в жиле к волокнам с высокими рабочими характеристиками в оболочке составляет от 0,15 до 2,0. 2. Круглый строп по п.1, где скрученный материал жилы представляет собой веревку. 3. Круглый строп по п.1 или 2, где волокна с высокими рабочими характеристиками в жиле - волокна полиэтилена с высокими рабочими характеристиками. 4. Круглый строп по любому из пп.1-3, где прядь жилы содержит по меньшей мере 90 мас.% волокон с высокими рабочимихарактеристиками. 5. Круглый строп по любому из пп.1-4, где оболочка представляет собой 3D материал. 6. Круглый строп по любому из пп.1-5, где оболочка представляет собой 3D тканый материал. 7. Круглый строп по любому из пп.1-6, где оболочка представляет собой 3D полый тканый материал. 8. Круглый строп по любому из пп.1-7, где волокна с высокими рабочими характеристиками в оболочке представляют собой волокна полиэтилена с высокими рабочими характеристиками. 9. Круглый строп по любому из пп.1-8, где переплетенные пряди содержат по меньшей мере 90 мас.% волокон с высокими рабочими характеристиками. 10. Круглый строп по любому из пп.1-9, где пряди в жиле и в оболочке в значительной степени состоят из волокон полиэтилена с высокими рабочими характеристиками. 11. Круглый строп по любому из пп.1-10, где защитная оболочка имеет массу от 50 до 85 мас.% от общей массы круглого стропа. 12. 3D тканый материал для защиты круглого стропа по пп.1-11, содержащий по меньшей мере 50 мас.% волокон с высокими рабочими характеристиками и имеющий удельную массу по меньшей мере 1500 г/м 2.

МПК / Метки

МПК: B66C 1/18, D07B 1/02, B66C 1/12

Метки: тяжелого, работы, строп, круглый, режима

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/9-13624-kruglyjj-strop-dlya-tyazhelogo-rezhima-raboty.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Круглый строп для тяжелого режима работы</a>

Похожие патенты