комплекс для транспортировки грузов в водной среде

Формула изобретения

1. Комплекс для транспортировки грузов в водной среде, включающий в себя подводные баржи, соединенные с судном-буксировщиком, отличающийся тем, что подводные баржи снабжены элементами с положительной плавучестью с управляемыми лебедками, тросы которых соединены с подводными баржами, а элементы с положительной плавучестью соединены между собой и с судном-буксировщиком тросами, при этом одна из подводных барж соединена с судном-буксировщиком магистралью подачи топлива для двигателя, а другая из подводных барж снабжена посадочным устройством для базирования судна-буксировщика, которое снабжено управляемыми захватами для его удержания на подводной барже.

2. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что судно-буксировщик выполнено с возможностью герметизации его корпуса и снабжено элементами с положительной плавучестью, закрепленными на тросе управляемой лебедки, а на этих элементах с положительной плавучестью размещены выходы магистралей воздухообмена для двигателя и экипажа и телекамеры.

3. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что подводная баржа с топливом для двигателя судна-буксировщика соединена с источником газа под давлением для вытеснения топлива из нее.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к транспортировке грузов водным путем и может быть использовано для транспортировки любых грузов. Преимущественное использование изобретение имеет для транспортировки ценных, экологически опасных и военных грузов, которые не должны подвергаться опасности разрушения во время шторма, столкновений или сноса на опасные участки при выходе из строя двигателя.

Изобретение может быть использовано также для транспортировки груза под ледовым покровом на ограниченные расстояния и время.

Известно судно, которое содержит усиленный корпус и двигатель с повышенной мощностью и фактически играет роль судна-буксира для проводки судов в образованном им проходе во льдах без непосредственной механической связи (см. БСЭ. - М.: Советская энциклопедия, 1973, т. 14. Ледокол, с. 263).

Недостатками такого комплекса, состоящего из ледокола и судов ледового класса, которые следуют за ним, можно считать следующее: ограниченная проходимость и малая скорость при толщине льда 3 м и более; малый КПД в отношении масс ледокола и судов ледового класса с усиленным корпусом и повышенной мощностью двигателей по отношению к массе груза; сложность определения оптимального маршрута при ограниченной видимости, когда невозможно использовать летательные аппараты и данные со спутников; создание малокомфортных условий при прохождении тяжелых ледовых участков; опасность разрушения во время штормов и сноса на мели при отказе двигателей; возможность столкновения на чистой воде.

Известен комплекс для транспортировки грузов в водной среде, включающий в себя подводные баржи, соединенные с судном-буксировщиком (см. Шенкнехт Р. и др. Суда и судоходство будущего. Л.: Судостроение, 1981, с. 98 и 99, рис. 72).

Данный комплекс выбран в качестве наиболее близкого аналога.

Недостатками этого комплекса можно считать следующее: обязательное возникновение вертикальной составляющей от тяги, которая соединяет судно-буксировщик с подводной баржей, которая выведет судно-буксировщик из оптимального положения, повысит расход топлива и снизит скорость; невозможность использовать во льдах; возможность разрушения судна-буксировщика во время шторма; возможность разрушения соединительной тяги между судном-буксировщиком и подводной баржей, что приведет к потере подводной баржи; возможность столкновения судна-буксировщика с другими судами; возможность выноса судна на опасный прибрежный участок при потере управления или выходе из строя двигателя.

Техническим результатом изобретения является исключение влияния шторма на комплекс; исключение влияния сноса при потере управления или хода; исключение влияния столкновения на комплекс; исключение влияния вертикальной составляющей на судно-буксировщик и его параметры движения; возможность преодоления ледовых полей любой толщины с ограничением времени и расстояния; снижение мощности и массы судна-буксировщика при создании комфортных условий на нем.

Он достигается тем, что в комплексе для транспортировки грузов в водной среде, включающем в себя подводные баржи, соединенные с судном-буксировщиком, подводные баржи снабжены элементами с положительной плавучестью с управляемыми лебедками, тросы которых соединены с подводными баржами, а элементы с положительной плавучестью соединены между собой и с судном-буксировщиком тросами, при этом одна из подводных барж соединена с судном-буксировщиком магистралью подачи топлива для двигателя, а другая из подводных барж снабжена посадочным устройством для базирования судна-буксировщика, который снабжен управляемыми захватами для его удержания на подводной барже.

Кроме того, судно-буксировщик выполнено с возможностью герметизации его корпуса и снабжено элементами с положительной плавучестью, закрепленными на тросе управляемой лебедки, а на этих элементах с положительной плавучестью размещены выходы магистралей воздухообмена для двигателя и экипажа и телекамера.

Кроме того, подводная баржа с топливом для двигателя судна-буксировщика соединена с источником газа под давлением для вытеснения топлива из нее.

На фиг. 1 изображен комплекс для транспортировки грузов в водной среде, вид сбоку; на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - соединение судна-буксировщика с подводной баржей, вид сбоку; на фиг. 4 - разрез по Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 - система воздухообмена на элементе с положительной плавучестью судна-буксировщика; на фиг. 6 - передняя оконечность элемента с положительной плавучестью.

Комплекс содержит судно-буксировщик 1, который может быть полностью герметизирован и иметь вид подводной лодки. Судно-буксировщик 1 имеет элемент 2 с положительной плавучестью, который закреплен на тросе 3 управляемой лебедки, которая находится внутри корпуса судна-буксировщика 1. На элементе 2 размещена система воздухообмена из магистрали 4 с обратным клапаном 5 для вывода отработанного газа двигателя и магистраль 6 для ввода воздуха. Магистраль 6 имеет поплавок 7, который располагается либо на сетке 8, либо перекрывает выход магистрали 6 при заполнении водой. Магистраль 6 соединена с баком 9, из которого отводится вода насосом 10 и воздух на двигатель и помещение экипажа. Магистрали 4 и 6 имеют вентиляторы для принудительной подачи воздуха и удаления газа (на чертежах не показаны). На элементе 2 с положительной плавучестью имеется телекамера 11, а элемент 2 имеет защитные пластины 12 по всей ширине для предохранения от случайных предметов и утапливания под лед при наезде на него. Судно-буксировщик 1 имеет индивидуальную баржу 13 со своим элементом с положительной плавучестью, причем эта баржа установлена между грузовыми баржами 14, а баржа 13 соединена магистралью 13.1 с судном-буксировщиком 1. Есть и вторая магистраль для подачи газа под давлением в баржу 13 для вытеснения топлива (на чертежах не показана).

Каждая баржа 14 имеет загрузочную крышку 15, а передняя баржа 14 имеет посадочное устройство 16 с выступами 17 для базирования судна-буксировщика, которое снабжено захватами 18 с общим приводом 19, который способен заводить захваты 18 на выступы 17 и выводить их приводом 19 через штанги 20. Каждая баржа 14 имеет снизу упоры типа лыж 21 для предохранения от донных выступов. Каждый элемент 22 с положительной плавучестью барж 14 выполнен герметичным. Он имеет стояк 23, через который выходит трос 24 через ролик 25 от лебедки 26. Все элементы 22 имеют склизы 27 для захода под лед и соединительный трос 23 к судну-буксировщику 1.

Действует комплекс следующим образом.

Судно-буксировщик 1 тянет элементы 22 тросом 28, на которых подвешены баржи 14. Баржи отклонятся от движения, но т.к. каждая последующая баржа находится в "тени" предыдущей, то движение быстро установится. Глубина погружения барж 14 должна обеспечить возможность прохода их под килем любого судна. Регулировка глубины погружения барж 14 осуществляется с судна-буксировщика 1 по кабелю, который совмещен с тросом 28. Положительная плавучесть элементов 22 должна быть со значительным запасом, чтобы при разрушении части элементов 22 общая положительная плавучесть осталась. Это исключает влияние сталкивания даже с судном-буксировщиком 1 и на изменение плавучести барж 14. При возникновении шторма судно-буксировщик 1 может отсоединиться и уйти в другой район на аварийном запасе топлива, а после окончания шторма вернуться по сигналам от передатчика, установленном на одном из элементов 22, подсоединиться и продолжить движение. При шторме баржи 14 должны быть опущены на глубину 100 метров лебедками 26 и их тросами 24, где шторм уже не чувствуется.

Возможен вариант, когда буксир не имеет права покидать баржи 14 из-за характера груза. Тогда лебедками 26 и тросами 24 поднимается одна из барж 14, судно-буксировщик 1 заходит на посадочное устройство 16, приводом 19 через штанги 20 подает захваты 18 до сопряжения с выступами 17.

Судно-буксировщик 1 герметизируется и все баржи 14, 13 опускаются на глубину. При этом элемент 2 всплывает при освобожденном тросе лебедки судна-буксировщика 1. При шторме опускание должно также быть на глубину 100 метров. В погруженном положении комплекс может двигаться за счет подачи воздуха к двигателю для приготовления горючей смеси и отводе отработанного газа через магистрали 4, 6.

Если шторм сильный и много воды захватывается через магистраль 6, то можно либо вообще остановиться и пережидать, либо двигаться за счет аккумуляторов.

Аналогично поступают при выходе из строя двигателя и сносе при шторме. Весь комплекс опускают на донный грунт и он сам становится якорем. При подходе к ледовому участку комплекс опускают на несколько метров, а склизы 27 и пластины 12 обеспечивают уход элементов 22 и 2 под лед. Движение может продолжаться до использования емкости аккумуляторов, после чего необходим подрыв с буксира льда впереди себя, чтобы всплыть и принять меры для спасения, либо двигаться путем подрыва дорожки в ледовом поле. Судно-буксировщик и баржа совместно создают отрицательную плавучесть и удерживаются на заданной глубине собственными элементами с положительной плавучестью на тросе лебедок судна-буксировщика и этих элементов.

Фактически судно-буксировщик 1 имеет двигатель и экипаж, а топливо он получает из баржи 13, т. е. масса буксира мала. При приобретении положительной плавучести баржей 13 она будет удерживаться баржами 14, между которыми она расположена. Большая скорость вообще то не нужна, т.к. она входит в третьей степени в мощность с учетом сопротивления движению барж в водной среде, поэтому можно снизить скорость с 60 км/час до 20 км/час, что даст почти в 10 раз снижение мощности, а с учетом теневого расположения барж 14, снижение мощности будет в 20 - 30 раз. Заказчику груза важно точное время доставки, а не скорость движения груза.

Баржи 14 могут загружаться любым грузом, но для создания уравновешивающего давления при глубине 100 метров желательно баржу заполнить жидкостью, а груз разместить в оболочках. Возможно получить такой же эффект и газом под давлением, но тогда нужна автоматическая система отслеживания, что усложнит комплекс. Полностью исключается пожар, т.к. баржи не имеют приводов, а груз будет всегда почти при постоянной температуре.

Обязателен гидролокатор, чтобы избежать столкновения с подводной лодкой. Отсчет глубины погружения может осуществляться по углу поворота шкива лебедки. Можно получить импульсную регистрацию, если привод шаговый.

Само судно-буксировщик может быть выполнено в виде подводной лодки, но в отличие от нее, она будет мала и без всяких специальных устройств. В корпусе будет только двигатель, помещение для экипажа, аварийный запас топлива, аккумуляторы, приборы управления и навигации и система воздухообмена. Т.е. она не будет больше обычного буксира речного, а экипаж - 10 - 15 человек.

Такой комплекс может продлить навигацию и распространить ее на зимний период. Тонкий лед, допустим до 0,5 метра, судно-буксировщик может и само преодолеть при усилении передней оконечности. При возникновении утолщения комплекс уйдет на глубину и пройдет этот участок.

Простота барж и всей системы позволяет использовать ее, кроме судна-буксировщика, как хранилища с доставленным грузом или продать на металлолом.

Комплекс позволяет без перегрузок груза использовать его на реках и в море. Действительно, если высота баржи - 5 метров, ширина - 20 метров, а длина - 100 метров, то ее грузоподъемность близка к 10.000 тонн и при осадке 5 метров (при использовании элементов 22 можно получить и меньше) комплекс можно использовать и на реках. Желательно для маневренности на реках иметь второе судно-буксировщик сзади.

Особое значение комплекс имеет для транспортировки жидких грузов и, в частности, нефтепродуктов, т.к. практически исключаются все виды аварий, а баржи могут быть отличными хранилищами при постоянной температуре и гарантии от пожаров, т.к. они будут под водой.