способ и устройство для соединения судна с другим судном

Формула изобретения

1. Способ соединения судна с другим судном, преимущественно соединения самоходного буксира с баржей, таким образом, что самоходное судно функционирует в качестве буксира-толкача баржи, при котором суда располагают в исходных взаимных положениях для соединения, затем, по меньшей мере, одну соединительную половину на одном из судов сводят и соединяют с возможностью разъединения с взаимодополняющей соединительной половиной на другом судне, образуя, таким образом, разъемное соединение между судами, отличающийся тем, что к подвижной соединительной половине (например, 47), расположенной на одном из судов (44), прикладывают силу ограниченной величины, под воздействием которой эта половина сразу после момента соединения, когда осуществляется ее соприкосновение с соответствующей взаимодополняющей соединительной половиной (49), расположенной на другом судне (42), следует движениям этой взаимодополняющей соединительной половины (49), причем упомянутую силу направляют в сторону взаимодополняющей соединительной половины (49) таким образом, что подвижная соединительная половина (47) поддается воздействию более значительного контактного усилия, имеющего место между соединительными половинами (47, 49), впоследствии продолжают прилагать силу ограниченной величины к подвижной соединительной половине (47), причем эту ограниченную силу изменяют в противофазе с взаимным перемещением судов (42, 44) и увеличивают до тех пор, пока взаимное перемещение судов не уменьшится до допустимой величины или, возможно, до нуля.

2. Устройство для соединения судна с другим судном, содержащее, по меньшей мере, одну подвижную соединительную половину (2, 17, 19, 38, 40, 47, 53, 57, 59, 68, 81, 83, 100, 116, 120) на одном из судов и взаимодополняющую соединительную половину (18, 21, 36, 37, 49, 54, 58, 66, 70, 87, 88, 99, 115) на другом судне, причем подвижная соединительная половина связана, по меньшей мере, с одним приводом (1, 32, 39, 41, 48, 61, 65, 121), выполненным с возможностью введения подвижной соединительной половины (2, 17, 19, 38, 40, 47, 53, 57, 59, 68, 81, 83, 100, 116, 120) в контакт или, возможно, в зацепление с взаимодополняющей соединительной половиной (18, 21, 36, 37, 49, 54, 58, 66, 70, 87, 88, 99, 115), отличающееся тем, что привод (1, 32, 39, 41, 48, 61, 65, 121) выполнен с возможностью регулирования усилия, прикладываемого им к подвижной соединительной половине, а именно, привод выполнен с возможностью приложения ограниченного усилия к подвижной соединительной половине для обеспечения ее перемещения в соответствии с движениями взаимодополняющей соединительной половины, при этом привод выполнен также с возможностью приложения постепенно возрастающего усилия в противофазе с движениями взаимодополняющей соединительной половины.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что, по меньшей мере, одна подвижная соединительная половина (47, 59), известная как таковая, установлена с возможностью перемещения в вертикальном направлении в канавке (45) и выполнена с возможностью ее смещения вниз для вхождения в контакт с взаимодополняющей соединительной половиной на буксире-толкаче (42), с которым требуется установить соединение, причем первая, подвижная в вертикальном направлении соединительная половина (59) снабжена второй подвижной в горизонтальном направлении соединительной половиной (68), которая соединена с приводом (69) и выполнена с возможностью взаимодействия, по меньшей мере, с одной стенкой в углублении (67), образующем взаимодополняющую соединительную половину (70) для указанной второй соединительной половины (68).

4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что подвижная в горизонтальном направлении соединительная половина (53) на буксире-толкаче выполнена с возможностью взаимодействия с взаимодополняющей соединительной половиной (54) в форме вертикальной канавки (55) на барже, причем соединительная половина (53) снабжена, по меньшей мере, одним вращающимся зубчатым колесом (57), установленным с возможностью входа в зацепление с зубчатой рейкой (58) и качения относительно указанной рейки в канавке (55); при этом зубчатое колесо (57) имеет соединенный с ним привод, который выполнен с возможностью приложения ограниченного и регулируемого крутящего момента к зубчатому колесу (57).

Описание изобретения к патенту

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к способу и устройству для соединения судна с другим судном, например для соединения самоходного судна с баржей.

Уровень техники

Применение барж, не имеющих дорогостоящих средств обеспечения самоходности и соответствующего экипажа, позволяет уменьшить стоимость фрахта за счет того, что одно самоходное судно может тянуть несколько барж.

Баржи могут буксироваться в спокойных водах, однако в неспокойных морях требуется длинный буксирный канат, который затрудняет управление буксируемой баржой. Признано целесообразным соединять самоходное судно и баржу таким образом, чтобы самоходное судно образовывало более или менее жесткое удлинение баржи и толкало баржу перед собой.

В особенности, целью изобретения является разработка способа и устройства для такого соединения баржи и самоходного судна, называемого далее буксиром-толкачом.

Известны несколько решений для такого соединения баржи и буксира-толкача. Обычно буксир-толкач и баржа снабжены взаимодополняющими соединительными половинами, которые сводятся вместе и образуют сцепку, после чего включается запирающее устройство для гарантированного удержания судов в сцепке. Общей чертой известных решений является наличие выемки или углубления в кормовой части баржи, в которую носом вперед входит буксир-толкач и затем соединяется с баржой. Буксир-толкач обычно снабжен соединительными половинами, расположенными на носу и/или на каждом борту. Взаимодополняющие соединительные половины баржи соответственно расположены на самом дальнем внутреннем конце и в середине углубления для соединения с соответствующей соединительной половиной носовой части буксира-толкача, и на каждой стороне углубления для соединения с соответствующей соединительной половиной, расположенной по борту буксира-толкача. Длина и масса баржи значительно больше, чем длина и масса буксира-толкача, и в фарватере баржа будет двигаться иначе, чем буксир-толкач. Таким образом, необходимо, чтобы при сцепке можно было бы направлять соединительные половины вместе при движении друг относительно друга.

Волны вызывают подъем буксира-толкача, то есть его вертикальное перемещение относительно баржи. Кроме того, волны вызывают рыскание, то есть курсовое отклонение между продольными направлениями буксира-толкача и баржи. Бортовая качка относительно продольной оси буксира-толкача и наклон относительно поперечной оси баржи приводят в результате к тому, что палубы буксира-толкача и баржи очень редко бывают параллельными друг другу.

В дополнение, волны могут вызывать колебания буксира-толкача, то есть он совершает движения назад и вперед в горизонтальном направлении относительно баржи. Когда буксир-толкач находится в углублении или на пути к установке в углубление, внимание в первую очередь обращают на колебания буксира-толкача в продольном направлении. Колебания затрудняют установку буксира-толкача в рабочее положение в продольном направлении баржи. Это приводит к тому, что указанное запирающее устройство включается во время относительного перемещения между буксиром-толкачом и баржей, а это иногда может вызвать повреждение запирающего устройства. Известны решения, в которых буксир-толкач маневрирует в положении, при котором он опирается на баржу, и где такое положение также является его рабочим положением. Это облегчает задачу не допустить повреждения запирающего устройства, но предъявляет значительно большие требования к точности выполнения механической конструкции для того, чтобы, например, обеспечить вхождение запирающего штифта в отверстие и образовать безлюфтовую фиксацию.

Осадка баржи зависит от величины груза. В некоторых известных решениях для соединения барж и буксиров-толкачей вертикальное положение буксира-толкача относительно баржи определяется сцепным устройством. Буксир-толкач обычно выдерживает меньшие изменения осадки, чем баржа. Таким образом, определенное вертикальное положение для буксира-толкача ограничивает допустимые отклонения в осадке баржи.

Известны решения, в которых буксир-толкач может быть сцеплен с баржей в нескольких вертикальных положениях. Если осадка баржи в сцепленном с буксиром-толкачом состоянии радикально изменится, буксир-толкач может быть отцеплен от баржи и затем сцеплен снова в другом вертикальном положении. В известном решении, в котором реализована эта идея, буксир-толкач снабжен выступающими соединительными половинами, которые при входе буксира-толкача в углубление входят в канавки в боковых стенках углубления, и возможно также, в торцевой стенке углубления. При наличии нескольких параллельных, отстоящих друг от друга по вертикали на некотором расстоянии канавок выступающие соединительные половины на буксире-толкаче могут быть направлены в те канавки, которые соответствуют осадке баржи и буксира-толкача. Точная установка достигается путем изменения количества балласта буксира-толкача. Для того чтобы облегчить нахождение канавок при установке буксира-толкача в углубление, применяется известное решение - снабдить канавки расширяющимися участками в кормовой части углубления таким образом, чтобы выступающие соединительные половины буксира-толкача могли зайти в канавки.

Проблема упомянутого решения заключается в том, что при бортовой качке буксира-толкача может легко возникнуть ситуация, когда выступающая соединительная половина на одном борту буксира-толкача входит в зацепление с канавкой, расположенной на другом уровне по вертикали, чем канавка, с которой входит в зацепление выступающая соединительная половина на противоположном борту буксира-толкача. Буксир-толкач при этом будет иметь крен.

Этого можно избежать путем расположения только одной канавки на каждой боковой стенке углубления и соединения каждой канавки со скользящей по вертикали кареткой. Перед сцепкой каретка располагается так, чтобы вертикальное положение канавки соответствовало осадке баржи и буксира-толкача, после чего каждая каретка фиксируется в выбранном вертикальном положении и буксир-толкач входит в углубление.

При движении в фарватере выступающие соединительные половины буксира и взаимодополняющие канавки на барже подвергаются воздействию больших нагрузок вследствие взаимного перемещения между указанными судами.

Когда буксир-толкач установлен в углублении баржи, обычно включается запирающее устройство для обеспечения отсутствия смещения буксира-толкача относительно баржи. Запирающее устройство может содержать подвижные запирающие штифты, связанные с выступающими соединительными половинами буксира-толкача, или образующие часть указанных половин. Запирающие штифты обычно выдвигаются в активное положение, в котором они входят в зацепление с отверстиями на боковых поверхностях углубления, например в указанных канавках.

В основной группе известных решений для соединения буксира-толкача с баржей образуется жесткая сцепка, так что буксир-толкач и баржа фактически представляют собой одно судно. В некоторых вариантах выполнения буксир-толкач может принимать лишь фиксированное вертикальное положение относительно баржи. Недостаток таких решений состоит в том, что они не допускают значительных изменений в осадке баржи в положении, когда буксир-толкач сцеплен с баржей. Другие варианты выполнения допускают сцепку буксира-толкача с баржей в одном из нескольких возможных вертикальных положений. При изменении осадки баржи соединение может быть разомкнуто и буксир-толкач затем соединяется с баржей в другом вертикальном положении. Однако выполнение такой операции повторного соединения в бурных морях не особенно желательно, т.к. эта операция является сложной, требующей затрат времени и опасной.

В группе конструкций жесткой сцепки для указанной главной группы решений углубление на конце баржи снабжено нижней пластиной или другими пластинами, на которые опирается буксир-толкач. Буксир-толкач входит в углубление, имея небольшой балласт. При заполнении водой балластных отсеков буксир-толкач опускается вниз и опирается на нижнюю пластину или на другие пластины в углублении или рядом с углублением. Углубление может быть снабжено соединительными половинами, выполненными с возможностью вхождения в зацепление с взаимодополняющими соединительными половинами буксира-толкача для того, чтобы неподвижно закрепить буксир-толкач в углублении. Очевидно, что очень трудно, даже невозможно таким образом опустить буксир-толкач на соединительные половины баржи в бурном море. И разумеется большая волна может поднять буксир-толкач и вывести его из зацепления с соединительными половинами баржи. Примеры этого типа соединения описаны, в частности, в патентах США 3345970; 3610196 и 4048941.

Похожий тип жесткой сцепки содержит области верхних упоров, предотвращающих подъем буксира-толкача и его вывод из зацепления с соединительными половинами баржи. В патенте США 3842783 описано углубление, содержащее нижнюю пластину и область верхних упоров, выступающую внутрь над носовой палубой буксира-толкача, когда он установлен в углублении. Буксир-толкач равномерно загружают до нужной осадки относительно баржи до его введения в углубление. Буксир-толкач и области упоров в углублении имеют конусообразную форму, так что буксир-толкач заклинивается в неподвижном положении. В бурном море трудно ввести буксир-толкач в углубление, и легко может произойти сильное столкновение судов.

В патенте США 4000714 показано углубление, содержащее нижнюю пластину и области, выступающие внутрь поперек части палубы буксира-толкача, когда он установлен в углублении. Буксир-толкач равномерно загружают для того, чтобы обеспечить его вход в углубление с небольшим зазором до нижней пластины, а также с зазором между палубой и указанными областями упоров. Надувные привальные брусья, расположенные между буксиром-толкачом и углублением, обеспечивают неподвижное закрепление буксира-толкача. Но и в этом случае в бурном море трудно ввести буксир-толкач в углубление баржи.

Другой известный тип жесткой сцепки основан на наличии соединительных половин, расположенных на каждом борту буксира-толкача, а также часто на его носу, и входящих в зацепление с взаимодополняющими соединительными половинами в углублении на конце баржи. Можно сказать, что соединительные половины образуют шпунтовое соединение, вполне возможно в виде соединительных половин конической формы, которые также выступают над буксиром-толкачом, а взаимодополняющие соединительные половины на барже имеют форму конических пазов или выемок, которые предназначены для приема соединительных половин, когда буксир-толкач входит в углубление. Соединительным половинам придают коническую форму с целью снижения требований по точности установки на ранней стадии операции сцепки. По мере того, как буксир-толкач входит все дальше и дальше в углубление, его направляют к конечному рабочему положению с помощью конических соединительных половин. Примеры таких типов соединения могут быть найдены, в частности, в патентах США 4013032; 4356784 и в патенте Великобритании 2053807. В бурном море трудно обеспечить сцепку при использовании этого типа соединений.

При другом типе жесткой сцепки одно из судов снабжено подвижными средствами в виде штифта, имеющими более или менее коническую форму, которые вставляются во взаимодополняющие отверстия или углубления в другом судне. Примеры таких соединений известны, в частности, из патентов США 3910219 и Норвегии 174702. Посредством этого типа соединения также трудно осуществить сцепку в бурном море, и, подобно вышеописанным типам жесткой сцепки, в действительности они не подходят для работы в случае изменения осадки баржи.

Для того чтобы сделать конструкцию жесткой сцепки более подходящей для работы при изменении осадки баржи, используют известное решение, в котором суда снабжены соединительными половинами, которые могут быть соединены в нескольких положениях. Например, известно решение, в котором одно из судов снабжено выступающими клиньями или подвижными средствами в виде штифта, имеющими более или менее коническую форму, а другое судно снабжено несколькими взаимодополняющими канавками, отверстиями, углублениями или вырезами. Примеры таких решений могут быть найдены, в частности, в патентах США 3910219; 4013032 и 5050522.

В патенте США 3512495 описан буксир-толкач с куполообразными соединительными половинами, которые выступают вперед с бортов буксира-толкача и входят в отверстия во взаимодополняющих соединительных половинах в боковых стенках углубления баржи. Каждая взаимодополняющая соединительная половина установлена на скользящей каретке, которая может перемещаться по вертикали в канавке углубления. Таким образом, эти соединительные половины могут быть установлены в желаемое положение по вертикали, и при этом осуществляется компенсация осадки баржи, изменяющейся в зависимости от количества груза. Взаимодополняющие соединительные половины зажаты между двумя гибкими зажимами на скользящей каретке для достижения гибкого соединения.

В другой основной группе известных решений образовано подвижное или сочлененное соединение для обеспечения перемещения буксира-толкача относительно баржи при движении в фарватере. В некоторых известных решениях сцепленный буксир-толкач может наклоняться относительно поперечной оси, в других известных решениях буксир-толкач может перемещаться вертикально относительно баржи, в следующих решениях буксир-толкач поворачивается вокруг нескольких осей и перемещается относительно баржи. На практике желательно, чтобы перемещения были ограничены, и чтобы имелось жесткое или близкое к жесткому соединение, по меньшей мере, в одном направлении, например, чтобы буксир-толкач не мог иметь бортовую качку, перемещаться в продольном направлении, или подниматься и опускаться относительно баржи.

В патенте США 3605675 описана конструкция сцепки, в которой одна из соединительных половин содержит подвижную в вертикальном направлении балку, расположенную поперек углубления в кормовом конце баржи. Каждый конец балки установлен на каретках, которые выполнены с возможностью перемещения в вертикальной канавке. Каждая каретка подвешена за один конец линя, переброшенного через шкив, второй конец линя снабжен свинцовым противовесом для компенсации веса балки. Балка поднимается в верхнее положение, и буксир-толкач входит в углубление, при этом его носовая палуба находится под балкой. Взаимодополняющие соединительные половины расположены на носовой палубе и выполнены с возможностью поворота в сомкнутом вокруг балки положении для того, чтобы сцепить буксир-толкач с балкой и соответственно с баржей. Лебедка на носовой палубе соединена с проушиной в середине балки и тянет ее вниз по направлению к носовой палубе до тех пор, пока балка не будет опираться на указанные взаимодополняющие соединительные половины, которые затем смыкаются вокруг балки. Каждая из указанных кареток снабжена тормозным устройством, предназначенным для работы на боковых стенках канавки, осуществляющим торможение вертикального движения кареток и, таким образом, выполняющим торможение буксира-толкача относительно баржи. Лебедка должна быть вручную соединена с балкой, а это представляет собой операцию, которая трудновыполнима в бурном море. Разумеется, это также опасно. В дополнение на каждой стороне предусмотрены ролики, выполненные с возможностью выдвижения от толкающего судна до тех пор, пока они не упрутся в боковые стенки углубления. Ролики позволяют буксиру-толкачу перемещаться по вертикали, при этом одновременно осуществляется центрирование буксира-толкача в углублении.

В патенте США 3844245 описана конструкция соединения, где на каждом борту буксира-толкача расположены колодки конусных тормозов, выдвигающиеся в сторону от буксира-толкача и входящие во взаимодополняющие вертикальные канавки на каждой стороне углубления на конце баржи. Канавки имеют усеченное V-образное поперечное сечение, обращены открытой частью в сторону углубления, так что здесь нет необходимости в точном продольном позиционировании буксира-толкача для того, чтобы колодки конусных тормозов попали в канавки. Канавки расположены таким образом, что буксир-толкач может быть носом введен в зацепление с передним концом углубления, в то время как центр тормозных колодок располагается несколько впереди по сравнению с расположением центральной вертикальной оси канавок. Когда колодки конусных тормозов входят в V-образные канавки, наклонные контактные поверхности вызывают усилие, стремящееся отодвинуть буксир-толкач назад относительно баржи, в положение буксирования, в котором имеется зазор между носом буксира-толкача и баржей. Однако при использовании этого известного решения трудно обеспечить устойчивость буксира-толкача. Одна из причин заключается в том, что толкающее усилие, воздействующее на тормозные колодки, одновременно вызывает сильное влияние на продольное перемещение, боковую качку и вертикальное перемещение буксира-толкача.

В патенте США 4407214 описана конструкция сцепки, где буксир-толкач сцеплен с баржей через противоположные рычаги, предназначенные для предотвращения боковой качки буксира-толкача относительно баржи, без ограничения перемещения вверх-вниз и наклона в любых пределах. Противоположные рычаги соединены с возможностью вращения с буксиром-толкачом через валы или штифты, вставленные в отверстия в соединительных половинах буксира-толкача. Таким образом, в бурном море трудно осуществить подобное соединение.

В дополнение известны конструкции сцепки, допускающие управляемое боковое перемещение буксира-толкача относительно баржи таким образом, что достигается направленное отклонение буксира-толкача от баржи с целью достижения лучших общих характеристик управляемости судов. Патент США 5687668 представляет пример конструкции такой сцепки.

В настоящее время имеется интерес в использовании барж для работ в открытом море на некотором расстоянии от берега, например, в связи с добычей нефти и газа. Установки для работы в прибрежной полосе при этом образуют конечную станцию, где буксир-толкач и баржа соединяются и разъединяются. Соответственно операция соединения происходит в открытом море. Хотя некоторые из известных решений для соединения буксира-толкача и баржи могут допускать небольшие относительные перемещения буксира-толкача и баржи, они не подходят для работы в условиях морской волны.

Также в настоящее время интерес представляет возможность соединения больших суда вместе, при котором даже умеренное волнение сообщает судам такой большой импульс, что с использованием известных решений осуществить такое соединение затруднительно.

Сущность изобретения

Задачей изобретения является предложение способа и устройства, подходящих для соединения буксира-толкача с баржей в условиях морской волны.

Следующей задачей настоящего изобретения является предложение способа и устройства, подходящего для соединения больших судов.

Задачи решены путем предложения способа и устройства, отличительные особенности которых изложены в нижеследующем описании и формуле изобретения. В соответствии со способом по изобретению соединение между судами или между судном и конструкцией выполняют в несколько этапов. Нижеследующее относится к соединению буксира-толкача и баржи, где по меньшей мере одна соединительная половина на одном из судов соединяется вместе и сцепляется с возможностью разъединения с взаимодополняющей соединительной половиной на другом судне, образуя, таким образом, разъемное соединение между судами.

Способ соединения по изобретению отличается наличием следующих операций.

К подвижной соединительной половине, расположенной на одном из судов, прикладывают силу ограниченной величины, под воздействием которой эта половина сразу после момента соединения, когда осуществляется ее соприкосновение с соответствующей взаимодополняющей соединительной половиной, расположенной на другом судне, следует движениям этой взаимодополняющей соединительной половины, причем упомянутую силу направляют в сторону взаимодополняющей соединительной половины таким образом, что подвижная соединительная половина поддается воздействию более значительного контактного усилия, имеющего место между соединительными половинами. Затем продолжают прилагать силу ограниченной величины к подвижной соединительной половине, причем эту ограниченную силу изменяют в противофазе с взаимным перемещением судов и увеличивают до тех пор, пока взаимное перемещение судов не уменьшится до допустимой величины или, возможно, до нуля.

Буксир-толкач может, по сути известным образом, быть направлен в углубление на конце баржи и оставаться в контакте с баржей при использовании тягового двигателя буксира-толкача. При этом движение буксира-толкача относительно баржи может быть уменьшено от шести степеней свободы с поступательным движением вдоль и поворотом вокруг трех главных осей буксира-толкача, а именно, одной продольной оси, одной поперечной оси и одной оси, перпендикулярной к поверхности палубы, до трех степеней свободы, а именно, поступательного движения вдоль оси, перпендикулярной поверхности палубы баржи, и поворота вокруг продольной и поперечной осей буксира-толкача.

Для того чтобы привести буксир-толкач в правильное положение в продольном направлении, перед введением соединительных половин в зацепление друг с другом, буксир-толкач предпочтительно может оставаться в контакте с баржей при помощи тягового двигателя, продвигающего буксир вперед за положение соединения, вследствие чего обратное усилие, например, от силового привода, действующее между буксиром-толкачом и баржей, продвигает буксир-толкач назад относительно баржи против усилия тягового двигателя буксира-толкача в положение соединения.

Перечень фигур чертежей

В дальнейшем изложено описание изобретения, вначале его принципы, а затем с использованием примеров вариантов реализации со ссылкой на прилагаемые чертежи, где:

Фиг.1 изображает схематично шесть последовательных операций сцепки для одностороннего соединения соединительных средств и плавучего корпуса при использовании привода;

Фиг.2 изображает схему простого гидравлического соединения для привода, изображенного на фиг.1;

Фиг.3 изображает схематично шесть последовательных операций сцепки для двухстороннего соединения и демпфирования;

Фиг.4 изображает на виде спереди три последовательных операции соединения для сцепки соединительных половин в увеличенном масштабе;

Фиг.5 изображает на виде сбоку сцепное устройство, изображенное на фиг.4, в соединенном положении;

Фиг.6 изображает схематично вид сверху буксира-толкача в углублении у конца баржи;

Фиг.7 изображает схематично шесть последовательных операций сцепки соединительных половин, расположенных на буксире-толкаче и барже, как показано на фиг.6;

Фиг.8 изображает в перспективе буксир-толкач на пути в углубление на конце баржи, каждая сторона указанного углубления снабжена подвижными в вертикальном направлении соединительными половинами;

Фиг.9 изображает в перспективе в увеличенном масштабе соединительные половины буксира-толкача и баржи, изображенных на фиг.8;

Фиг.10 изображает в перспективе соединительные половины, в которых зубчатые колеса находятся в зацеплении с зубчатой рейкой;

Фиг.11 изображает в перспективе соединительные половины с демпфированием по двум осям;

Фиг.12 изображает горизонтальный разрез одной из соединительных половин, изображенной на фиг.11, в увеличенном масштабе;

Фиг.13 изображает в перспективе часть кормы баржи с манипуляторами в положении готовности сцепки с буксиром-толкачом;

Фиг.14 изображает в перспективе буксир-толкач, сцепленный с подвижной в поперечном направлении балкой на конце баржи при помощи поперечной выемки в носовой части;

Фиг.15 изображает в перспективе буксир-толкач, сцепленный с подвижной в поперечном направлении балкой на конце баржи при помощи поперечной выемки в носовой палубе;

Фиг.16 изображает в перспективе буксир-толкач, входящий в углубление на конце баржи, причем углубление снабжено поперечными стропами.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

На фиг.1 цифрой 1 обозначен привод в форме гидравлического цилиндра, снабженный источником гидравлической энергии (не показан) и системой управления (не показана). Привод 1 предназначен для перемещения соединительной половины, выполненной в виде контактирующих средств 2, по вертикали над плавающим корпусом 3, находящимся на плаву в воде 4 и перемещающимся в вертикальном направлении в воде 4 под воздействием волн. Плавающий корпус 3 символизирует буксир-толкач, и предполагается, что привод 1 связан с баржей (не показана), с которой буксир-толкач должен быть сцеплен.

На фиг.1 изображен плавающий корпус 3 в шести последовательных вертикальных положениях, обозначенной буквами A-F. В положении А контактирующие средства 2 находятся в своем первоначальном положении на некотором расстоянии над плавающим корпусом 3, который в следующий момент будет приподнят волной. Привод 1 предназначен для перемещения контактных средств 2 вниз до соприкосновения с плавающим корпусом, предпочтительно в момент, когда плавающий корпус 3 достигнет своего верхнего положения В на гребне волны, как это показано в положении С.

Направленная вертикально вниз сила, приложенная приводом 1 к контактирующим средствам 2, является очень небольшой, и она не оказывает на плавающий корпус 3 никакого значительного воздействия, которое направляло бы корпус вниз. Сила, направленная вертикально вниз, тем не менее, должна быть достаточно велика для того, чтобы контактирующие средства 2 оставались в контакте с плавающим корпусом 3 и следовали за ним во время последующего перемещения вниз плавающего корпуса 3 в направлении следующей подошвы волны, как показано в положении D. Таким образом, привод 1 первоначально создает усилие, действующее в том же направлении, что и естественное движение плавающего корпуса 3.

Во то время, как плавающий корпус 3 достигает нижнего положения Е у подошвы волны и возвращается в верхнее положение, усилие привода по-прежнему действует вертикально вниз. Усилие от привода 1, таким образом, теперь направлено против естественного движения плавающего корпуса 3. Движение вверх плавающего корпуса 3, таким образом, замедляется усилием от привода 1, и плавающий корпус 3 не поднимается до положения В, а останавливается в верхнем положении F, которое расположено ниже, чем естественное верхнее положение В, таким образом, очевидно, что высота надводного борта плавающего корпуса 3 будет меньше, чем естественная высота надводного борта плавающего корпуса 3.

Так как волны снова заставляют двигаться плавающий корпус 3 вниз, усилие, действующее вниз со стороны привода 1, уменьшается до величины, которая достаточна для поддержания контактирующих средств 2 в соприкосновении с плавающим корпусом 3, однако не вносит существенный вклад в обеспечение движения плавающего корпуса 3 вниз. Следовательно, плавающий корпус 3 будет колебаться между нижним положением Е и верхним положением F. Нижнее положение Е совпадает с естественным нижним положением плавающего корпуса 3, тогда как верхнее положение F расположено ниже, чем естественное верхнее положение В плавающего корпуса 3.

Путем постепенного увеличения действующего вертикально вниз усилия привода 1, когда плавающий корпус 3 находится на пути вверх, расстояние от положения Е до положения F может быть постепенно уменьшено. Если высота надводного борта плавающего корпуса 3 позволяет это, усилие привода 1 можно увеличивать до тех пор, пока верхнее положение F плавающего корпуса 3 не совпадет с естественным нижним положением Е плавающего корпуса 3, и даже не станет ниже этого уровня. Усилие привода 1 изменяется, как требуется для того, чтобы установить плавающий корпус 3 до желаемой высоты надводного борта.

Изменения в расстоянии между приводом 1 и спокойной водой 4 могут быть легко компенсированы работой привода. Если привод 1 расположен на барже, расстояние между приводом 1 и спокойной водой 4 будет изменяться в зависимости от величины груза на барже. Если привод установлен на неподвижной конструкции, расстояние между приводом 1 и спокойной водой 4 будет изменяться вместе с волной.

Гидравлическая система для привода 1 может быть выполнена в нескольких вариантах, известных специалистам в данной области. На фиг.2 показана упрощенная схема соединений для гидравлического привода, который может быть легко реализован на практике. На фиг.2 привод 1 показан в виде гидроцилиндра одностороннего действия, в котором контактирующие средства 2 прикреплены к свободному концу штока 5 поршня, связанного с поршнем 6 в приводе 1. Пружина 7, действующая на шток поршня со стороны поршня 6, возвращает поршень 6 и соответственно контактирующие средства 2 в исходное положение.

Привод соединен с трубопроводом 8 высокого давления, соединенным со стороной подачи насоса 10 через контрольный клапан 9. Насос 10 нагнетает жидкость из резервуара 11. Давление насоса может быть установлено известным образом путем использования первого регулятора 12 давления, а аккумулятор 13 давления известным образом обеспечивает равновесие давления. Возвратная магистраль 14 для рабочей жидкости соединяет привод 1 и резервуар 11, причем контрольный клапан 9 предотвращает возврат жидкости через насос 10. В возвратной магистрали 14 установлен второй регулятор 15 давления и регулируемое гидравлическое сопротивление, выполненное в виде регулируемой дроссельной заслонки 16.

Усилие, действующее вертикально вниз, которое создается приводом 1, когда контактирующие средства 2 следуют за движущимся вниз плавающим корпусом 3, как описано применительно к фиг.1, определяется регулятором 12 давления. Минимальное усилие, направленное вниз, которое создается приводом 1, когда плавающий корпус 3 поднимается вверх, определяется вторым регулятором 15 давления, а максимальное усилие, действующее вертикально вниз, определяется частично положением дроссельной заслонки 16, а частично - скоростью плавающего корпуса 3.

С целью избежания удара в момент соединения, когда контактирующие средства 2 входят в контакт с плавающим корпусом 3, соединение должно происходить при нахождении плавающего корпуса 3 вблизи своего естественного верхнего положения В на фиг.1. Если общая масса контактирующих средств 2 и связанных с ними движущихся частей привода 1 мала, контактирующие средства 2 могут быть освобождены и опускаться вниз для контакта с плавающим корпусом 3 в режиме свободного падения.

В более проработанном варианте выполнения привод 1 может составлять часть сервосистемы (не показана), предназначенной для перемещения контактирующих средств 2 одновременно с плавающим корпусом 3 и на регулируемом расстоянии от него. Путем постепенного уменьшения расстояния между контактирующими средствами 2 и плавающим корпусом 3 сервосистема может обеспечить соприкосновение контактирующих средств 2 с плавающим корпусом 3 без ударного воздействия, независимо от скорости плавающего корпуса 3 и его положения между верхним положением В и нижним положением Е.

Контактирующие средства 2 могут рассматриваться как первая соединительная половина, тогда как плавающий корпус 3, или его часть, образует вторую, взаимодополняющую соединительную половину. Вместе они образуют сцепку одностороннего действия в том смысле, что она передает только усилие сжатия. Очевидно, что первая соединительная половина, то есть контактирующие средства 2, может быть снабжена одним или несколькими штифтами, выступающими вниз и входящими в соответствующие отверстия во второй соединительной половине. Таким образом, сцепка может передавать горизонтальные усилия и удерживать плавающий корпус в боковом направлении.

На фиг.3 изображено приблизительно тоже самое, что и на фиг.1, но здесь привод выполнен с возможностью перемещения соединительной половины 17, а плавающий корпус 3 снабжен взаимодополняющей соединительной половиной 18. Соединительная половина 17 и ее взаимодополняющая соединительная половина 18 предназначены для разъемного соединения друг с другом. В сцепленном состоянии соединительная половина 17 и ее взаимодополняющая соединительная половина 18 образуют соединение, которое может воспринимать вертикальные усилия в обоих направлениях. При этом достигается двухстороннее демпфирование движений плавающего корпуса 3, как это понятно из нижеследующего.

Сцепка осуществляется путем перемещения вниз соединительной половины 17 и ее соприкосновения с взаимодополняющей соединительной половиной 18 на плавающем корпусе 3, например, когда плавающий корпус 3 находится в верхнем положении В/С, как показано на фиг.3. Очевидно, здесь также может быть использована сервосистема, как описано выше. После установления контакта между соединительной половиной 17 и ее взаимодополняющей соединительной половиной 18 начинается осуществление сцепки между ними.

Как только плавающий корпус 3 начинает двигаться вниз, привод 1 создает усилие, противоположное по направлению, то есть усилие, которое действует вертикально вверх и передается на плавающий корпус 3 через соединительные половины 17, 18. Действующее вертикально вверх усилие при движении плавающего корпуса 3 вниз по направлению к подошве волны, см. фиг.3, положение D, способствует тому, что плавающий корпус 3 достигает нижнего положения Е, которое выше, чем естественное нижнее положение плавающего корпуса 3. Плавающий корпус 3 будет иметь большую высоту надводного борта в нижнем положении Е, чем естественная высота надводного борта.

Когда следующая волна поднимает плавающий корпус 3, привод 1 создает усилие в противоположном направлении, то есть вертикально вниз. Как описано выше применительно к фиг.1, это усилие способствует тому, что плавающий корпус, двигаясь вверх, доходит только до положения F, которое ниже естественного верхнего положения плавающего корпуса 3. Путем увеличения начального небольшого усилия, создаваемого приводом, движение плавающего корпуса 3 может быть постепенно демпфировано для того, чтобы постепенно сократить расстояние между нижним положением Е и верхним положением F плавающего корпуса 3. Усилие привода может быть в случае необходимости увеличено до величины, при которой плавающий корпус 3 остается неподвижным в положении между своим естественными верхним и нижним положениями.

На фиг.4 изображен пример сцепки двухстороннего действия соединительной половины 19, которая перемещается вертикально штоком 20 поршня в приводе (не показан), и взаимодополняющей соединительной половины 21, установленной на плавающем корпусе 22. Взаимодополняющая соединительная половина 21 содержит цилиндрический шкворень 23, расположенный на некотором расстоянии над поверхностью плавающего корпуса 22 при использовании распорки 24. Соединительная половина 19 содержит головную часть 25 с обращенным вниз углублением 26, предназначенным для входа в него шкворня 23. На каждой стороне углубления 26 расположены поворотные фиксирующие задвижки 27 и 28, которые в исходном положении опираются на свои соответствующие концевые ограничители 29, 30. В исходном положении фиксирующие задвижки 27, 28 выдвинуты в углубление 26, так что расстояние между фиксирующими задвижками 27, 28 меньше, чем диаметр шкворня 23.

Перед соединением относительные положения соединительных половин 19, 21 такие, как показано в положении I на фиг.4. При соединении соединительная половина 19 опускается вниз, и фиксирующие задвижки 27, 28 поворачиваются вверх и создают возможность для установки шкворня 23, как показано на чертеже в положении II. Как только шкворень 23 встает на место в углублении 26, фиксирующие задвижки 27, 28 возвращаются в исходное положение и амортизируют усилие растяжения, создаваемое соединительными половинами 19, 21, см. положение III на фиг.4.

Сцепка соединительных половин 19, 21 может быть разъединена несколькими способами. Фиксирующие задвижки 27, 28 могут быть повернуты вверх в положение, как показано в положении II, посредством приводов (не показаны). Другой способ разъединения показан на фиг.5, где шкворень выполнен с возможностью смещения в продольном направлении и связан со штоком 31 поршня в приводе 32. Сцепка между соединительными половинами 19, 21 разъединяется путем вытягивания шкворня 23 из соединительной половины 19 посредством привода 32.

Очевидно, что принципы изобретения, относящиеся к односторонним и двухсторонним действием, могут быть приложены и к другим направлениям движения, помимо вертикального. Путем соединения нескольких приводов, работающих в нескольких направлениях, и использования, таким образом, принципа изобретения несколько раз, может быть осуществлено соединение, а также демпфирование движений, компоненты которых имеют различные направления.

Очевидно также, что принципы изобретения, относящиеся к односторонним и двухсторонним действиям, могут быть использованы в сочетании с известными принципами для соединения и демпфирования перемещений плавающего корпуса 3. Когда буксир-толкач должен произвести сцепку с баржей, возможна ситуация, при которой, например, желательно осуществить соединение в поперечном направлении с помощью известных решений, путем установки буксира-толкача в углубление на конце баржи, и осуществить его соединение в вертикальном и продольном направлениях с помощью устройств, выполненных согласно изобретению.

На фиг.6 изображен схематично на виде сверху буксир-толкач 33, вошедший в углубление 34 на конце баржи 35. В стенке углубления 34 по правому борту выполнена вертикальная канавка 36, имеющая наклонные боковые стенки, с поперечным сечением усеченной V-образной формы. Соответствующая противоположная V-образная канавка 37 выполнена в стенке углубления 34 по левому борту.

Буксир-толкач 33 снабжен соединительной половиной 38 на правом борту, связанной с приводом 39 правого борта. Наружная часть соединительной половины 38 имеет V-образную форму и предназначена для установки в канавку 36. Привод 39 предназначен для выдвижения соединительной половины 38 в поперечном направлении относительно буксира-толкача наружу и введения ее в канавку 36. Также буксир-толкач 33 снабжен соединительной половиной 40 на левом борту, связанной с приводом 41 левого борта.

Операция сцепки буксира-толкача 33 с баржей 35 описана со ссылкой на фиг.7, где изображены соединительные половины 38, 40 и связанные с ними приводы 39, 41 в шести положениях, обозначенных A-F, относительно канавок 36, 37. Положение А соответствует положению буксира-толкача 33, показанному на фиг.6. Приводы 39, 41 выдвигают соединительные половины 38, 40 наружу из бортов буксира-толкача и вводят их в канавки 36, 37, как показано в положении В на фиг.7. В момент сцепки происходит соприкосновение наклонных поверхностей соединительных половин 38, 40 и взаимодополняющих наклонных поверхностей канавок 36, 37.

Усилия, создаваемые приводами 39, 41, должны быть достаточны для поддержания контакта между наклонными поверхностями соединительных половин 38, 40 и взаимодополняющими наклонными поверхностями канавок 36, 37 в случае, когда буксир-толкач движется назад в положение С и D фиг.7.

Когда буксир-толкач продвинулся еще дальше назад в положение Е, контактные усилия между соединительными половинами 38, 40 и канавками 36, 37 направлены против действия сил, создаваемых соответствующими приводами 39, 41.

Путем увеличения усилия со стороны привода таким же образом, как это описано применительно к фиг.1, движение соединительных половин 38, 40 может быть демпфировано для того, чтобы заставить буксир-толкач колебаться между передним положением С и кормовым положением Е. Если усилие со стороны привода еще более увеличивается, продольные перемещения буксира-толкача могут быть полностью демпфированы, и буксир-толкач будет удерживаться неподвижно в положении F на фиг.7, в котором каждая соединительная половина 38, 40 расположена по центру в соответствующей взаимодополняющей канавке 36, 37.

Очевидно, что буксир-толкач 33, изображенный на фиг.6, может в дополнение к показанному продольному и боковому соединению быть соединен с баржей 35 в вертикальном направлении таким же образом, как описано применительно к фиг.1 или фиг.3. Для такого вертикального соединения в каждой канавке 36, 37 может быть предусмотрена соединительная половина (не показана), выполненная с возможностью ее перемещения по вертикали и соединенная с взаимодополняющей соединительной половиной (не показана), расположенной над соответствующими соединительными половинами 38, 40. Это будет понятно из более подробного описания примера варианта выполнения.

Буксир-толкач 33 отсоединяется от баржи 35 путем перемещения соединительных половин 38, 40 назад в исходное положение, как показано на фиг.6. Любые сцепные устройства двухстороннего действия, описанные применительно к фиг.3, выполнены таким образом, что они могут быть освобождены, например, при использовании приводного механизма. Пример такого механизма будет показан в более подробном примере варианта выполнения.

На фиг.8 изображен буксир-толкач 42 на пути в углубление 43 в конце баржи 44. На каждой из боковых стенок углубления 43 выполнена вертикальная канавка 45, выступающая вверх при использовании профилированной вертикальной направляющей 46. Соединительная половина 47 расположена в каждой канавке 45, указанная соединительная половина выполнена с возможностью перемещения в канавке 45 при использовании привода 48.

Каждый борт буксира-толкача 42 снабжен выступающими взаимодополняющими соединительными половинами 49, соединенными с приводом (не показан). На фиг.8 показана взаимодополняющая соединительная половина 49 только правого борта. Посредством использования указанных приводов (не показаны), взаимодополняющие соединительные половины 49 могут быть придвинуты к буксиру-толкачу 42 таким образом, чтобы позволить буксиру-толкачу пройти между соединительными половинами 47. С помощью указанных приводов (не показаны) взаимодополняющие соединительные половины 49 могут быть выдвинуты от буксира-толкача 42 и введены в канавки 45, когда буксир-толкач находится на месте в углублении 43. Когда буксир-толкач 42 должен выполнить сцепку с баржей 44, он входит в углубление 43, причем взаимодополняющие соединительные половины 49 находятся в придвинутом к буксиру положении, в то время как соединительные половины 47 находятся в верхнем исходном положении в канавках 45. Положение буксира-толкача 42 в углублении 43 регулируется таким образом, чтобы совместить взаимодополняющие соединительные половины 49 с канавками 45. Предпочтительно, чтобы буксир-толкач 42 был оборудован раздвижными привальными брусьями 50, которые могут быть использованы для точной регулировки положения буксира-толкача 42 в углублении 43.

Каждая из взаимодополняющих соединительных половин 49 выдвигается из борта буксира-толкача 42 и входит в соответствующую канавку 45 в углублении 43, см. фиг.9.

Соединительная половина 47 снабжена открытым вниз проемом 51, в который входит выступающая взаимодополняющая соединительная половина 49, выполненная в форме шкворня. В проеме 51 расположена поворотная фиксирующая задвижка 52, предназначенная для фиксации снизу взаимодополняющей соединительной половины 49 таким же образом, как описано выше со ссылкой на фиг.4.

Соединительная половина 47 опускается до соприкосновения с взаимодополняющей соединительной половиной 49 с помощью привода 48, при этом фиксирующая задвижка 52 запирает снизу взаимодополняющую соединительную половину 49. Это осуществляется при приложении со стороны привода 48 ограниченного и относительно небольшого усилия. Движение буксира-толкача 42 будет таким образом приводить к преодолению усилия, создаваемого приводом 48, в результате соединительная половина 47 следует вертикальным перемещениям буксира-толкача 42 и взаимодополняющей соединительной половины 49. Усилие, создаваемое приводом, затем постепенно увеличивают с целью постепенного демпфирования и, возможно, прекращения вертикальных перемещений буксира-толкача 42.

На фиг.10 изображена подвижная соединительная половина 53, выполненная с возможностью выдвижения из борта буксира-толкача (не показан) и вхождения в контакт с взаимодополняющей соединительной половиной 54, содержащей вертикальную канавку 55 в боковой стенке углубления (не показано). Канавка 55 имеет наклонные боковые стенки и сечение в виде усеченного V-образного профиля, как описано со ссылкой на фиг.6. Соединительная половина 53 выполнена с возможностью выдвижения вдоль оси 56 указанного привода, кроме того, с возможностью поворота вокруг этой оси.

Буксир-толкач оборудован соединительной половиной 53 на каждом борту, а также, возможно, и на носу. Соответственно углубление в барже содержит канавку 55 на каждой стороне, и, возможно, канавку на переднем конце углубления для введения в нее соединительной половины 53, расположенной на носу буксира-толкача. На фиг.10 показаны соединительные половины 53, 54 только для одного борта буксира-толкача.

Соединительная половина 53 имеет форму, соответствующую V-образной форме канавки 55, также как описано со ссылкой на фиг.6. Соединительная половина оснащена, по меньшей мере, одним зубчатым колесом 57, выполненным с возможностью вхождения в зацепление с взаимодополняющей зубчатой рейкой 58, проходящей по дну канавки 55. Каждое зубчатое колесо 57 соединено с приводом (не показан), установленным с возможностью вращения зубчатого колеса 57 и приложения к нему регулируемого крутящего момента. Перед соединением буксира-толкача с баржей устанавливается очень небольшая величина крутящего момента. Соединительная половина 53 входит в канавку 55 для ввода каждого зубчатого колеса в зацепление с зубчатой рейкой 58. Усилия со стороны волн в вертикальном направлении, действующие на буксир-толкач, преодолевают усилия со стороны привода, действующие между зубчатым колесом 57 и зубчатой рейкой 58. Таким образом, буксир-толкач перемещается вертикально при одновременном качении каждого зубчатого колеса 57 по зубчатой рейке 58. Усилие привода постепенно увеличивают для того, чтобы к каждому зубчатому колесу 57 был приложен постепенно возрастающий крутящий момент, так что вертикальные перемещения буксира-толкача постепенно уменьшаются до приемлемой величины, или, возможно, вообще прекращаются. Как описано выше, величина усилия со стороны привода может быть функцией вертикальной скорости буксира-толкача. Буксир-толкач отсоединяется от баржи путем вытягивания каждой соединительной половины 53 из канавок 55.

При бортовой качке буксира-толкача необходимо, чтобы соединительные половины, установленные на буксире-толкаче, могли скользить вдоль канавок. Необходимо также, чтобы соединительные половины, установленные на буксире-толкаче, могли выдвигаться из бортов буксира-толкача на большую или меньшую длину для компенсации изменений крена в результате бортовой качки.

Фактор, который не был учтен в известных решениях, - это то, что углы тангажа буксира-толкача и баржи очень редко бывают равны между собой, и в условиях морской волны отклонение угла тангажа непрерывно меняется. Под углом тангажа подразумевается угол между продольной осью судна и горизонтальной плоскостью. Во время бортовой качки соединительные половины на каждом борту буксира-толкача описывают траекторию в плоскости, которая перпендикулярна продольной оси буксира-толкача, но которая очень редко бывает расположена перпендикулярно продольной оси баржи. Как следствие, соединительные половины и канавки должны быть выполнены с возможностью восприятия больших усилий в продольном направлении баржи при наличии бортовой качки буксира-толкача.

Движение соединительных половин в продольном направлении баржи может быть компенсировано и демпфировано при использовании соединительных половин, содержащих V-образную канавку, выполненную в соответствии с принципами, описанными применительно к фиг.6 и 7.

Другой вариант выполнения представлен на фиг.11, где первая соединительная половина 59 выполнена с возможностью выдвижения из борта буксира-толкача (не показан) вдоль первой оси 60, которая по существу расположена на траверзе (на пересекающихся курсах) с буксиром-толкачом. Движение вдоль оси 60 осуществляется с помощью первого привода 61, содержащего шток 62 поршня. Соединительная половина 59 также выполнена с возможностью поворота вокруг первой оси 60 для того, чтобы компенсировать изменения угла тангажа буксира-толкача или баржи. Соединительная половина 59 снабжена верхней частью 63, которая может перемещаться вдоль второй оси 64 перпендикулярно первой оси 60, то есть по существу параллельно продольной оси буксира-толкача, при помощи привода 65. Верхний элемент 63 имеет возможность поворота на ограниченный угол вокруг второй оси 64 в случае крена буксира-толкача. Первая взаимодополняющая соединительная половина 66 расположена на боковой стенке углубления баржи и содержит вертикальную канавку 67, предназначенную для входа в нее верхнего элемента 63. Углубление и баржа на фиг.11 не показаны.

Вторая соединительная половина 68 расположена в канавке 67 и выполнена с возможностью смещения вдоль канавки 67 с помощью третьего привода 69. На половине 59 расположена вторая соединительная половина 70, которая дополняет вторую соединительную половину 68 и снабжена фиксирующими задвижками (не показаны) для двухсторонней, с возможностью отсоединения, сцепки со второй соединительной половиной 68.

Буксир-толкач соединяется с баржей при входе в углубление, после чего первая соединительная половина 59 выдвигается из борта буксира-толкача, так что верхний элемент 63 входит в канавку 67. Для этого, и с целью избежания столкновения, со стороны первого привода 61 вдоль первой оси 60 прикладывается относительно небольшая по величие и направленная наружу сила. Направленная наружу сила, действующая на соединительную половину 59, затем постепенно возрастает для демпфирования бокового перемещения буксира-толкача и центрирования буксира-толкача вдоль продольной оси углубления. Центрирование достигается при координации соединительных половин на каждом борту буксира-толкача.

Второй привод 65 создает небольшое или нулевое усилие вдоль второй оси 64, в то время как верхний элемент 63 вводят в канавку 67. Это позволяет буксиру-толкачу двигаться в продольном направлении даже после того, когда верхний элемент 63 будет установлен в канавке 67. Усилие, создаваемое вторым приводом 65, затем постепенно увеличивают с целью демпфирования продольных перемещений буксира-толкача. Как отмечено выше, когда буксир-толкач качается вокруг оси, не являющейся параллельной продольной оси баржи, между верхним элементом 63 и канавкой 67 возникают большие контактные усилия в продольном направлении баржи. Предпочтительно, усилие, создаваемое вторым приводом 65, устанавливают на таком уровне, чтобы оно могло быть преодолено в случае таких больших напряжений, в результате чего второй привод 65 позволит буксиру-толкачу незначительно продвинуться в продольном направлении, уменьшая при этом контактные усилия. Когда верхний элемент 63 расположен в канавке 67, вторая соединительная половина 68 соединяется со второй взаимодополняющей соединительной половиной 79, и вертикальное движение буксира-толкача демпфируется с помощью постепенно возрастающего усилия, создаваемого третьим приводом 69, как описано выше.

Верхний элемент 63 со вторым приводом 65 показаны в разрезе на фиг.12, где привод 65 выполнен в виде гидравлического цилиндра с двухсторонним штоком 71 поршня в корпусе 72. Шток 71 снабжен поршнем 73, разделяющим корпус 72 на полость 74 первого цилиндра и полость 75 второго цилиндра. Уплотнительные элементы 76 в корпусе 72 обеспечивают скользящее уплотнение штока 71 поршня. Верхний элемент 63 прикреплен к концам штока 71 поршня. Первая гидравлическая магистраль 77 и вторая гидравлическая магистраль 78 соединяют полости 74, 75 соответственно первого и второго цилиндров с источником гидравлической энергии (не показан).

Таким образом, в случае варианта выполнения, показанного на фиг.11, принцип изобретения используется несколько раз, по одному разу для каждого из приводов 61, 65, 69.

На фиг.13 номер позиции 79 обозначает буксир-толкач, который должен быть соединен с баржей 80. Баржа 80 снабжена соединительной половиной 81 правого борта, установленной на манипуляторе 82 правого борта, и соединительной половиной 83 левого борта, установленной на манипуляторе 84 левого борта.

Каждая из соединительных половин 81, 83 снабжена полусферическими углублениями 85 и 86 соответственно, предназначенными для установки в них взаимодополняющих соединительных половин 87, 88 правого и левого борта буксира-толкача. Каждая соединительная половина 81, 83 снабжена фиксирующими задвижками (не показаны), предназначенными для удержания сферических соединительных половин 87, 88 в своих положениях в полусферических углублениях 85 и 86 соответственно, и которые, кроме того, предназначены для разъединения сцепки между соединительными половинами 81, 83 и связанными с ними взаимодополняющими соединительными половинами 87, 88.

Каждый манипулятор 82, 84 содержит рычаг 89 и 90 соответственно, причем длина рычага может изменяться при использовании телескопических частей 91, 92. Соединительная половина 81 прикреплена к свободному концу телескопической части 91, а соединительная половина 83 прикреплена к свободному концу телескопической части 92.

Каждый рычаг 89, 90 соединен с возможностью вращения с баржей 80 через два шарнира, у которых оси вращения расположены взаимно перпендикулярно. Рычаг 89 правого борта, таким образом, может вращаться вокруг первой оси 93 вращения, лежащей в плоскости, перпендикулярной палубе баржи 80 и параллельной продольной оси 94 баржи 80, а также вокруг второй оси 95 вращения, лежащей в плоскости, параллельной палубе баржи 80 и перпендикулярной продольной оси 94 баржи 80.

Соответственно рычаг левого борта 90 может вращаться вокруг первой оси 96 вращения, лежащей в плоскости, перпендикулярной палубе баржи 80 и параллельной продольной оси 94 баржи 80, и вокруг второй оси 97 вращения, лежащей в плоскости, параллельной палубе баржи 80 и перпендикулярной продольной оси 94 баржи 80.

Рычаги 89, 90 выполнены с возможностью вращения вокруг соответствующих осей 93, 95, 96, 97 вращения при помощи приводов (не показаны). Телескопические части 91, 92 рычагов 89, 90 выполнены с возможностью перемещения с помощью приводов (не показаны).

Буксир-толкач 79 соединяется с баржей 80 с помощью установки рычагов 89, 90 манипуляторов 82, 84 таким образом, чтобы соединительные половины 81, 83 располагались на подходящем расстоянии от баржи 80, на подходящей высоте над поверхностью воды и на некотором расстоянии от каждого борта в предполагаемом положении буксира-толкача 79 после соединения. Буксир-толкач 79 входит между рычагами 89, 90, которые затем поворачиваются в направлении буксира-толкача 79 таким образом, что каждая соединительная половина 81, 83 входит в контакт и сцепляется с взаимодополняющими соединительными половинами 87, 88, расположенными на буксире-толкаче 79. Во время процесса соединения положение соединительных половин 81, 83 непрерывно регулируется с помощью телескопических частей 91, 92 рычагов 89, 90 и с помощью поворотов вокруг осей 93, 95 и 96, 97 соответственно, так что расстояние от взаимодополняющих соединительных половин 87, 88 постепенно сокращается. Соединительными половинами 81, 83 манипулируют таким образом, чтобы они следовали перемещениям взаимодополняющих соединительных половин 87, 88. Это, предпочтительно, осуществляется с помощью сервосистемы, соединенной с устройствами измерения положения (не показаны), которые выполняют измерения положения буксира-толкача 79 относительно баржи 80.

С целью избежания ударов между соединительными половинами 81, 83 и взаимодополняющими соединительными половинами 87, 88, соединительные половины 81, 83 направляют в сторону взаимодополняющих соединительных половин 87, 88 с приложением небольшого усилия, а указанные приводы обеспечивают свободное введение в контакт соединительных половин 81, 83 и взаимодополняющих соединительных половин 87, 88. Сразу после момента сцепки, то есть как только в полусферические углубления 85, 86 в соединительных половинах 81, 83 будут вставлены сферические взаимодополняющие соединительные половины 87, 88, приводят в действие указанные фиксирующие задвижки, так что соединительные половины 81, 83 сцепляются с взаимодополняющими соединительными половинами 87, 88. Затем приводы рычагов 89, 90 создают усилия, направленные против движений, вызванных движением буксира-толкача 79. Усилие приводов постепенно увеличивают до тех пор, пока движения буксира-толкача 79 не уменьшатся до приемлемой величины, или до тех пор, пока буксир-толкач 79 не встанет неподвижно относительно баржи 80. Изменения в величине груза баржи компенсируются перемещением рычагов 89, 90.

На фиг.14 изображен буксир-толкач 98 с поперечной и открытой вперед выемкой 99 в носовой части. Выемка 99 выполнена для установки в нее поперечной балки 100, установленной на барже 101, балка 100 соединена с рычагом 102 правого борта и рычагом 103 левого борта, прикрепленных с возможностью вращения к концу баржи 101. Открытая часть выемки 99, измеренная в вертикальном направлении буксира-толкача, должна впереди иметь широкий, сужающийся проем, для облегчения вхождения балки 100 в углубление 99. Рычаги 102, 103 прикреплены к общему вращающемуся валу 104, расположенному поперек баржи. Вал 104 выполнен с возможностью вращения вокруг своей продольной оси 105 с помощью привода (не показан).

Когда буксир-толкач 98 направляется в сторону балки 100 для соединения с баржей 101, высота балки 100 непрерывно регулируется до достижения примерно той же высоты, что и у выемки 99. Предпочтительно, для этого используется сервосистема (не показана). Когда балка 100 входит в выемку 99 и осуществляется контакт между буксиром-толкачом 98 и балкой 100, балка 100 следует вертикальным перемещениям буксира-толкача 98. Затем указанный привод создает постепенно возрастающее усилие, действующее против вертикальных перемещений буксира-толкача 98, как описано выше, и вертикальное движение выемки 99, таким образом, постепенно демпфируется до приемлемой величины; если необходимо, то вообще до нуля. Буксир-толкач 98 может сохранять контакт с балкой 100 путем использования тягового двигателя буксира-толкача 98; однако возможно также использование подходящих фиксирующих задвижек в выемке 99 для удержания буксира-толкача 98 в соединении с баржей 101.

На фиг.15 изображен буксир-толкач 106 с поперечной и обращенной вверх выемкой 107 на носовой палубе 108. Выемка 107 выполнена с возможностью установки в нее поперечной балки 109, расположенной на барже 110, указанная балка соединена с рычагом 111 правого борта и рычагом 112 левого борта, прикрепленных с возможностью вращения к концу баржи 110. Рычаги 111, 112 прикреплены к общему вращающемуся валу 113, расположенному поперек баржи. Вал 113 выполнен с возможностью вращения вокруг своей продольной оси с помощью привода (не показан).

В поперечной выемке 107 выполнена кольцеобразная канавка 115, предназначенная для установки в нее кольцеобразной соединительной половины 116 на балке 109. Соединительная половина 116 выполнена с возможностью расширения в продольном направлении балки 109, при этом обеспечивается контакт с боковыми сторонами кольцеобразной канавки 115.

Когда буксир-толкач 106 направляется в сторону балки 109 для соединения с баржей 110, носовая палуба 108 буксира-толкача 106 проходит под балкой 109, которая затем опускается до тех пор, пока кольцеобразная соединительная половина 116 не коснется носовой палубы 108. Как и для вышеописанных вариантов выполнения, здесь может быть использована известная сервосистема (не показана) для избежания удара, когда балка 109 опускается по направлению к носовой палубе 108. Буксир-толкач 106 затем перемещается в продольном направлении посредством тягового двигателя таким образом, что кольцеобразная соединительная половина 116 заходит в кольцеобразную канавку 115, после чего кольцеобразная соединительная половина 116 расширяется, обеспечивая таким образом запирание сцепки с буксиром-толкачом 106. Демпфирование вертикального перемещения буксира-толкача 106 осуществляется таким же образом, как описано выше, с использованием указанного привода (не показан), передающего усилие к рычагам 111, 112.

На фиг.16 изображен буксир-толкач 117, заходящий в углубление 118 на конце баржи 119, причем углубление 118 снабжено поперечными стропами 120, прикрепленными обоими концами к барже 119. Каждая стропа 120 снабжена, по меньшей мере, одним валом 121, соединенным с приводом (не показан) и предназначенным для изменения свободной длины стропы 120.

Когда буксир-толкач 117 должен быть соединен с баржей 119, свободная длина строп 120 увеличивается для провисания строп на глубине, достаточной для прохода буксира-толкача 117 над ними. Буксир-толкач 117 входит в углубление 118, и стропы 120 натягиваются ограниченным усилием для вхождения в контакт с днищем буксира-толкача 117. Как описано ранее, ограниченное натягивающее усилие делает стропы 120 более гибкими, причем свободная длина строп 120 соответствует вертикальным перемещениям буксира-толкача 117.

При постепенном увеличении усилия натяжения строп 120 с помощью валов 121 демпфируется вертикальное движение буксира-толкача 117. В случае необходимости стропы 120 могут быть натянуты таким образом, что вертикальные перемещения буксира-толкача по существу прекратятся. При изменении загрузки баржи регулируется свободная длина строп 120 в соответствии с осадкой баржи 119. Днище буксира-толкача 117 может быть снабжено канавками, выемками или какими-либо другими элементами (не показаны), предназначенными для вхождения в них одной или нескольких строп 120 и гарантирующими, что буксир-толкач 117 не соскользнет назад и не выйдет из контакта со стропами 120.

Изобретение дает преимущество не только в области усовершенствованной конструкции соединения буксира-толкача и баржи. С помощью устройств, предложенных в настоящем изобретении, возможно выполнять соединение в значительно более неспокойных морях, чем с известными устройствами, при этом может быть значительно снижена стоимость, связанная с транспортировкой нефти в арктических водах.

Для работы в арктических водах буксир-толкач должен быть оборудован и спроектирован для разбивания льда, при этом он становится относительно дорогим.

Однако большая часть транспортного пути между арктическими морями и рынком по-прежнему проходит в водах, предъявляющих меньшие требования к конструкции буксира. Дорогие буксиры-толкачи, которые построены для работы в арктических водах, будут проводить большую часть времени за их пределами в случае использования с применением известных решений. Общая стоимость может быть уменьшена путем эксплуатации небольшого количества буксиров-толкачей, построенных для работы в арктических условиях, и использования их для проводки барж в арктических водах, в то время как обычные буксиры-толкачи могут далее вести баржи за пределами арктических вод. Это слало возможно благодаря изобретению, позволяющему производить замену буксиров-толкачей вблизи арктических вод, где, как известно, море может быть бурным.

Представляет также интерес использование изобретения для соединения типов судов, отличных от буксиров-толкачей и барж. Изобретение может быть использовано для соединения танкера снабжения, который курсирует между гаванью, загрузочным буем или другой конструкцией и большим нефтеналивным судном, с такой конструкцией и/или нефтеналивным судном.

В связи с транспортировкой к удаленным рынкам перевозка нефти в открытых морях будет давать в результате большую экономию стоимости транспортировки, чем при перегрузке на терминале обычным образом. Более того, при этом повышается безопасность, как результат того, что большие суда не идут в стесненной акватории или водах с плохими погодными условиями. Танкер снабжения может быть соединен борт к борту с нефтеналивным судном, или нос танкера снабжения может быть соединен с нефтеналивным судном.