облегченная штурмовая лестница из композиционных материалов и способ изготовления облегченной штурмовой лестницы из композиционных материалов

Формула изобретения

1. Облегченная штурмовая лестница из композиционных материалов, включающая одну трубчатую тетиву и расположенные по обеим сторонам от нее трубчатые ступени, закрепленные в ней консольно со смещением ступеней одной стороны относительно ступеней другой стороны на половину расстояния между ступенями, причем стенка тетивы выполнена преимущественно трехслойной из внешней и внутренней оболочек из композита типа стекло-, органо- или углепластика, изготовленных методом намотки, и расположенного между ними пенопластового слоя переменной толщины при эллипсообразности поперечного сечения внутренней оболочки, которая расположена наружным большим диаметром эллипса враспор внутри внешней оболочки, при этом ступени расположены в глухих отверстиях, выполненных в плоскости максимальной толщины пенопластового слоя, с закреплением ее в трех жестких опорах композита и двух подушках пенопласта.

2. Лестница по п.1, отличающаяся тем, что каждая ступень со стороны закрепления в тетиве снабжена стаканом из композиционного материала, например, на основе стеклоткани, пропитанной синтетическим связующим, наформованного на конец ступени в один-три слоя с расположением стеклоткани в зазоре между отверстием и ступенью в зонах композита и пенопласта, а в полости внутренней оболочки тетивы стенка стакана выполнена с провисаниями и гофрами стеклоткани, причем в зоне подушки пенопласта у дна стакана его стенка вдавлена в канавку ступени кольцевыми витками пропитанной стеклонити.

3. Лестница по п.1, отличающаяся тем, что каждая ступень со стороны закрепления в тетиве снабжена закрепленной в ее полости, например, радиальными винтами пробкой для размещения винта дополнительного крепления со стенкой внешней оболочки тетивы.

4. Способ изготовления облегченной штурмовой лестницы из композиционных материалов, при котором на оправку эллипсообразного сечения наматывают внутреннюю оболочку тетивы из композита типа стекло-, органо- или углепластика, наносят пенопластовый слой переменной толщины с наружным диаметром, равным большому наружному диаметру эллипса внутренней оболочки, наматывают на пенопласт внешнюю композитную оболочку тетивы, после термообработки удаляют оправку, в плоскости максимальной толщины пенопластового слоя с обеих сторон сверлят глухие отверстия со смещением отверстий одной стороны относительно отверстий другой стороны на половину расстояния между отверстиями стороны, проходя при сверлении три стенки оболочек и пенопласт, вставляют в отверстия концы ступеней с закреплением последних в трех жестких опорах композита и двух подушках пенопласта.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что на конец каждой ступени со стороны закрепления в тетиве наформовывают один-три слоя стеклоткани, пропитанной синтетическим связующим, вдавливают стеклоткань кольцевыми витками стеклонити, пропитанной связующим, в предварительно выполненную канавку у торца ступени на расстоянии от этого торца, не превышающем его заглубления в пенопластовую подушку, запрессовывают этот конец в соответствующее отверстие тетивы, располагая стеклоткань в зазоре между отверстием и ступенью в зонах композита и пенопласта, до начала отверждения связующего вталкивают стеклоткань в зазор до образования в полости внутренней оболочки тетивы провисаний и гофр стеклоткани с расчеканиванием последней в зазоре.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к снаряжению штурмовых групп спецподразделений и предназначено для проникновения на объекты, в том числе из-под воды.

Известны штурмовые лестницы по US 4376470 А от 15.03.83, МКИ⁷ F41Н 13/00, по FR 1215053 А от 22.09.72, МКП⁷ Е06С 1/38, по ЕР 0324885 A1, 26.07.89, МКП⁷ Е06С 1/38.

Известна штурмовая лестница по RU 2134336 С1 от 22.04.1998, МКП⁷ Е06С 1/38. Штурмовая лестница из композиционного материала типа стекло-, органо- или углепластика состоит из секций, узлов соединения секций друг с другой, металлических поворотных консолей-захватов, закрепленных на верхней секции, металлических остроконечных стержней, закрепленных на нижней секции, откидной рамки и стяжного ремня. Каждая из секций содержит две тетивы в виде плоских ферм из параллельных балок коробчатого профиля, соединенных пластинами, и поперечины, размещенные между пластинами противолежащих ферм, скрепленные с балками с помощью косынок и металлических стяжек. Каждый узел соединения секций включает шарнирное соединение и замок-фиксатор. Каждая консоль-захват имеет остроконечный зацеп и гайку-пробойник.

Также известна штурмовая лестница по RU 2134337 С1 от 22.04.1998, МКП⁷ Е06С 1/38. Штурмовая лестница состоит из секций, каждая из которых имеет жесткий пространственный каркас, образуемый двумя фермами-тетивами, поперечной связью и диафрагмой, соединяющими соответственно сходящиеся и расходящиеся концы ферм-тетив, и настил из поперечных элементов, подкрепленный центральной продольной балкой. Секции скреплены между собой шарнирными соединениями. Рабочее положение лестницы фиксирует замок-фиксатор. Лестница имеет консоли-захваты с остроконечными зацепами, фиксируемые гайкой-пробойником, на одном ее конце и клиновидные башмаки - на другом.

Известные решения определяют общий уровень техники и не являются особо релевантными, поэтому предлагаемыми решениями устраняются недостатки общего известного уровня техники.

Недостатком известного уровня техники является громоздкость конструкции, неудобство эксплуатации, высокая масса и отсутствие плавучести лестницы, низкая надежность ее работы и низкая технологичность ее изготовления.

Технической задачей, на решение которой направлены заявляемые изобретения, является разработка лестницы повышенной надежности работы, более высокого качества, а также более технологичного способа ее изготовления.

Технический результат для устройства, который может быть получен при решении технической задачи, заключается в достижении компактности и удобства эксплуатации, облегчении конструкции с достижением плавучести за счет использования тонкостенных полых конструкций, а также в повышении надежности работы лестницы за счет повышения жесткости и прочности тетивы и возможности надежного закрепления ступеней без наружных элементов крепления, и кроме того - в повышении технологичности ее изготовления.

Технический результат для способа, который может быть получен при решении технической задачи, заключается в повышении технологичности способа за счет изготовления основных несущих элементов лестницы наиболее прогрессивным методом - намоткой, а также за счет повышения технологичности операций по запрессовке ступеней.

Поставленная задача с достижением технического результата для устройства решается за счет того, что облегченная штурмовая лестница из композиционных материалов, включающая одну трубчатую тетиву и расположенные по обеим сторонам от нее трубчатые ступени, закрепленные в ней консольно со смещением ступеней одной стороны относительно ступеней другой стороны на половину расстояния между ступенями, причем стенка тетивы выполнена преимущественно трехслойной из внешней и внутренней оболочек из композита типа стекло-, органо- или углепластика, изготовленных методом намотки, и расположенного между ними пенопластового слоя переменной толщины при эллипсообразности поперечного сечения внутренней оболочки, которая расположена наружным большим диаметром эллипса враспор внутри внешней оболочки, при этом ступени расположены в глухих отверстиях, выполненных в плоскости максимальной толщины пенопластового слоя, с закреплением ее в трех жестких опорах композита и двух подушках пенопласта. Каждая ступень со стороны закрепления в тетиве снабжена стаканом из композиционного материала, например, на основе стеклоткани, пропитанной синтетическим связующим, наформованного на конец ступени в один-три слоя с расположением стеклоткани в зазоре между отверстием и ступенью в зонах композита и пенопласта, а в полости внутренней оболочки тетивы стенка стакана выполнена с провисаниями и гофрами стеклоткани, причем в зоне подушки пенопласта у дна стакана его стенка вдавлена в канавку ступени кольцевыми витками пропитанной стеклонити. Каждая ступень со стороны закрепления в тетиве снабжена закрепленной в ее полости, например, радиальными винтами пробкой для размещения винта дополнительного крепления со стенкой внешней оболочки тетивы.

Отличительными признаками для устройства являются следующие признаки:

- лестница, включающая одну трубчатую тетиву и расположенные по обеим сторонам от нее трубчатые ступени, закрепленные в ней консольно со смещением ступеней одной стороны относительно ступеней другой стороны на половину расстояния между ступенями - признаки существенные, предусматривают наличие новых элементов, новую форму элементов и их новое взаимное расположение, направлены на решение поставленной задачи с достижением технического результата, заключающегося в достижении компактности и удобства эксплуатации;

- стенка тетивы выполнена преимущественно трехслойной из внешней и внутренней оболочек из композита типа стекло-, органо- или углепластика, изготовленных методом намотки, и расположенного между ними пенопластового слоя переменной толщины при эллипсообразности поперечного сечения внутренней оболочки, которая расположена наружным большим диаметром эллипса враспор внутри внешней оболочки - признаки существенные, предусматривают наличие новых элементов, новую форму элементов, их новое взаимное расположение и новое соотношение размеров, направлены на решение поставленной задачи с достижением технического результата, заключающегося в облегчении конструкции с достижением плавучести за счет использования тонкостенных полых конструкций, а также в повышении надежности работы лестницы за счет повышения жесткости и прочности тетивы и возможности надежного закрепления ступеней без наружных элементов крепления, и кроме того - в повышении технологичности ее изготовления;

- ступени расположены в глухих отверстиях, выполненных в плоскости максимальной толщины пенопластового слоя, с закреплением ее в трех жестких опорах композита и двух подушках пенопласта - признаки существенные, предусматривают наличие новых элементов, их новое взаимное расположение и новую взаимосвязь элементов, направлены на решение поставленной задачи с достижением технического результата, заключающегося в повышении надежности работы лестницы за счет повышения жесткости и прочности заделки ступеней в тетиве, например, изгибной прочности - за счет разнесения трех жестких опор внутри конструкции, а осевой (прочности закрепления ступеней на «вырыв») - за счет увеличения площади закрепления (склеивания) заделанного конца ступени в подушках;

- каждая ступень со стороны закрепления в тетиве снабжена стаканом из композиционного материала, например, на основе стеклоткани, пропитанной синтетическим связующим, наформованного на конец ступени в один-три слоя с расположением стеклоткани в зазоре между отверстием и ступенью в зонах композита и пенопласта, а в полости внутренней оболочки тетивы стенка стакана выполнена с провисаниями и гофрами стеклоткани, причем в зоне подушки пенопласта у дна стакана его стенка вдавлена в канавку ступени кольцевыми витками пропитанной стеклонити - признаки существенные, предусматривают наличие новых элементов, новую форму элементов, их новое взаимное расположение и обоснованное применение новых материалов, направлены на решение поставленной задачи с достижением технического результата, заключающегося в повышении надежности работы лестницы за счет введения крепежного элемента (стеклопластикового стакана), в котором закреплена и зафиксирована от осевого перемещения ступень, а сам крепежный элемент (стакан) зафиксирован от осевого перемещения образованными гофрами и провисаниями упорами во внутренней оболочке тетивы, а также - в повышении качества лестницы за счет улучшения ее внешнего вида при расположении крепежных элементов внутри без выхода на наружные поверхности;

- каждая ступень со стороны закрепления в тетиве снабжена закрепленной в ее полости, например, радиальными винтами пробкой для размещения винта дополнительного крепления со стенкой внешней оболочки тетивы - признаки существенные, предусматривают наличие новых элементов и их новое взаимное расположение, направлены на решение поставленной задачи с достижением технического результата, заключающегося в повышении надежности работы лестницы за счет дополнительного крепления ступеней.

Поставленная задача с достижением технического результата решается за счет того, что способ изготовления облегченной штурмовой лестницы из композиционных материалов, при котором на оправку эллипсообразного сечения наматывают внутреннюю оболочку тетивы из композита типа стекло-, органо- или углепластика, наносят пенопластовый слой переменной толщины с наружным диаметром, равным большому наружному диаметру эллипса внутренней оболочки, наматывают на пенопласт внешнюю композитную оболочку тетивы, после термообработки удаляют оправку, в плоскости максимальной толщины пенопластового слоя с обеих сторон сверлят глухие отверстия со смещением отверстий одной стороны относительно отверстий другой стороны на половину расстояния между отверстиями стороны, проходя при сверлении три стенки оболочек и пенопласт, вставляют в отверстия концы ступеней с закреплением последних в трех жестких опорах композита и двух подушках пенопласта. На конец каждой ступени со стороны закрепления в тетиве наформовывают один-три слоя стеклоткани, пропитанной синтетическим связующим, вдавливают стеклоткань кольцевыми витками стеклонити, пропитанной связующим, в предварительно выполненную канавку у торца ступени на расстоянии от этого торца, не превышающем его заглубления в пенопластовую подушку, запрессовывают этот конец в соответствующее отверстие тетивы, располагая стеклоткань в зазоре между отверстием и ступенью в зонах композита и пенопласта, до начала отверждения связующего вталкивают стеклоткань в зазор до образования в полости внутренней оболочки тетивы провисаний и гофр стеклоткани с расчеканиванием последней в зазоре.

Отличительными признаками для способа являются следующие признаки:

- на оправку эллипсообразного сечения наматывают внутреннюю оболочку тетивы из композита типа стекло-, органо- или углепластика, наносят пенопластовый слой переменной толщины с наружным диаметром, равным большому наружному диаметру эллипса внутренней оболочки, наматывают на пенопласт внешнюю композитную оболочку тетивы, после термообработки удаляют оправку - признаки существенные, предусматривают наличие новых операций, новую последовательность их выполнения и новое их исполнение, направлены на решение поставленной задачи с достижением технического результата, на повышение технологичности способа за счет возможности изготовления трехслойной тетивы единым технологическим процессом наиболее прогрессивным методом - намоткой на вращающейся жесткой оправке;

- в плоскости максимальной толщины пенопластового слоя сверлят глухие отверстия, проходя при сверлении три стенки оболочек и пенопласт, вставляют в отверстия концы ступеней с закреплением последних в трех жестких опорах композита и двух подушках пенопласта - признаки существенные, предусматривают наличие новых операций, новую последовательность их выполнения и новое их исполнение, направлены на решение поставленной задачи с достижением технического результата, на повышение технологичности и качества лестницы за счет повышения надежности заделки ступеней в тетиве;

- на конец каждой ступени со стороны закрепления в тетиве наформовывают один-три слоя стеклоткани, пропитанной синтетическим связующим, вдавливают стеклоткань кольцевыми витками стеклонити, пропитанной связующим, в предварительно выполненную канавку у торца ступени на расстоянии от этого торца, не превышающем его заглубления в пенопластовую подушку, запрессовывают этот конец в соответствующее отверстие тетивы, располагая стеклоткань в зазоре между отверстием и ступенью в зонах композита и пенопласта, до начала отверждения связующего вталкивают стеклоткань в зазор до образования в полости внутренней оболочки тетивы провисаний и гофр стеклоткани с расчеканиванием последней в зазоре - признаки существенные, предусматривают наличие новых операций, новую последовательность их выполнения и новое их исполнение, направлены на решение поставленной задачи с достижением технического результата, на повышение технологичности способа за счет повышения технологичности операций по запрессовке ступеней и закрепления стеклоткани при гелеобразности связующего и сохранения формы, в частности провисаний и гофр, при его отверждении.

Указанные отличительные признаки являются существенными, поскольку каждый в отдельности и все совместно направлены на решение поставленной задачи с достижением технических результатов. Использование единой совокупности существенных отличительных признаков в известных решениях не обнаружено, что характеризует соответствие технического решения критерию «новизна».

Единая совокупность новых существенных признаков с общими известными обеспечивает решение поставленной задачи с достижением технического результата и характеризует предложенное техническое решение существенными отличиями по сравнению с известным уровнем техники и аналогами. Данное техническое решение является результатом научно-исследовательской и экспериментальной работы по повышению технологичности и надежности работы штурмовых лестниц без использования известных проектировочных решений, рекомендаций, материалов и обладает неочевидностью, что свидетельствует о его соответствию критерию «изобретательский уровень».

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид лестницы, на фиг.2 - вид слева, на фиг.3 - сечение тетивы по оси ступени, на фиг.4 - сечение заделки ступени, на фиг.5 - сечение заделки с помощью стеклопластикового стакана, на фиг.6 - сечение канавки конца ступени, на фиг.7 - сечение заделки с помощью винтов, на фиг.8 - общий вид способа, на фиг.9 - сечение оправки при намотке.

Облегченная штурмовая лестница 1 из композиционных материалов, включающая одну трубчатую тетиву 2 и расположенные по обеим сторонам от нее трубчатые ступени 3, закрепленные в ней консольно со смещением ступеней одной стороны относительно ступеней другой стороны на половину расстояния между ступенями.

Стенка 4 тетивы 2 выполнена преимущественно трехслойной из внешней 5 и внутренней 6 оболочек из композита типа стекло-, органо- или углепластика, изготовленных методом намотки, и расположенного между ними пенопластового слоя 7 переменной толщины при эллипсообразности поперечного сечения внутренней оболочки 6, которая расположена наружным большим диаметром 8 эллипса враспор внутри внешней оболочки 5.

Ступени 3 расположены в глухих отверстиях, выполненных в плоскости 9 максимальной толщины 10 пенопластового слоя 7, с закреплением ее в трех жестких опорах 11 композита и двух подушках 12 пенопласта.

Каждая ступень 3 со стороны закрепления в тетиве 2 снабжена стаканом 13 из композиционного материала, например, на основе стеклоткани, пропитанной синтетическим связующим, наформованного на конец ступени 3 в один-три слоя с расположением стеклоткани в зазоре между отверстием и ступенью в зонах композита и пенопласта. В полости внутренней оболочки тетивы стенка 14 стакана выполнена с провисаниями и гофрами 15 стеклоткани, причем в зоне подушки 12 пенопласта у дна 16 стакана его стенка 14 вдавлена в канавку 17 ступени 3 кольцевыми витками пропитанной стеклонити 18.

Каждая ступень 3 со стороны закрепления в тетиве 2 снабжена закрепленной в ее полости, например, радиальными винтами 19 пробкой 20 для размещения винта 21 дополнительного крепления со стенкой внешней оболочки 5 тетивы 2.

Способ изготовления облегченной штурмовой лестницы 1 из композиционных материалов, при котором на оправку 22 эллипсообразного сечения наматывают внутреннюю оболочку 6 тетивы 2 из композита типа стекло-, органо- или углепластика, наносят пенопластовый слой 7 переменной толщины с наружным диаметром 23, равным большому наружному диаметру 8 эллипса внутренней оболочки 6, наматывают на пенопласт внешнюю композитную оболочку 5 тетивы 2, после термообработки удаляют оправку 22, в плоскости максимальной толщины 10 пенопластового слоя 7 с обеих сторон сверлят глухие отверстия со смещением отверстий одной стороны относительно отверстий другой стороны на половину расстояния между отверстиями стороны, проходя при сверлении три стенки оболочек и пенопласт, вставляют в отверстия концы ступеней 3 с закреплением последних в трех жестких опорах 11 композита и двух подушках 12 пенопласта 7.

На конец каждой ступени 3 со стороны закрепления в тетиве 2 наформовывают один-три слоя стеклоткани 24, пропитанной синтетическим связующим, вдавливают стеклоткань кольцевыми витками стеклонити 18, пропитанной связующим, в предварительно выполненную канавку 17 у торца ступени на расстоянии 25 от этого торца, не превышающем его заглубления 26 в пенопластовую подушку 12, запрессовывают этот конец в соответствующее отверстие тетивы 2, располагая стеклоткань 24 в зазоре между отверстием и ступенью 3 в зонах композита и пенопласта, до начала отверждения связующего вталкивают 27 стеклоткань 24 в зазор до образования в полости внутренней оболочки 6 тетивы 2 провисаний и гофр 15 стеклоткани 24 с расчеканиванием последней в зазоре.

Пример конкретного исполнения лестницы заключается в том, что ступени 3 закреплены в тетиве 2 с помощью клеевого соединения 28, лестница 1 снабжена в верхней части консолью-захватом 29 в виде крючьев, сама лестница 1 выполнена составной и снабжена элементами стыковки 30 секций, а ее ступени снабжены упорами 31, предотвращающими соскальзывание ног пользователей.

Работает лестница 1 следующим образом. Лестница 1 используется преимущественно для проникновения на объекты из-под воды при ее верхнем закреплении с помощью крючьев 28. В этом случае основным видом нагружения лестницы 1, определяющим ее несущую способность, является работа тетивы 2 на растяжение с изгибом и ступеней 3 на изгиб с «выдергиванием» из заделки с точкой приложения силы к упору 30, при этом совокупность признаков устройства обеспечивает надежную работу лестницы с гарантированным обеспечением несущей способности. Кроме того, смещение ступеней 3 одной стороны относительно ступеней 3 другой стороны, а также наличие упоров 30 обеспечивает удобство эксплуатации.

Пример конкретного исполнения способа заключается в том, что пенопластовый слой 7 наносят в разъемную литьевую форму с базированием ее по цапфам 31 оправки 22, или напыляют пенопласт с последующей проточкой. Для образования провисаний и гофр 15 из стеклоткани 24, при вталкивании 27 стеклоткани 24 в зазор, а также при запрессовке конца ступени 3 с наформованной стеклотканью 24, ступенью 3 совершают возвратно-вращательные движения.

Таким образом, использование изобретений позволит создать высокотехнологичную конструкцию облегченной штурмовой лестницы с повышенной надежностью работы, что и подтверждает использование по назначению. Осуществимость изобретения подтверждена положительными результатами испытаний лестниц, разработка и изготовление которых полностью основаны на представленном описании. В связи с этим, новое техническое решение соответствует и критерию «промышленная применимость», т.е. уровню изобретения.