система позиционирования судна, преимущественно подводной лодки

Формула изобретения

1. Система позиционирования судна, преимущественно подводной лодки, включающая понтоны с регулируемой плавучестью и судоподъемное устройство, содержащее силовые элементы со средствами закрепления их на понтонах, отличающаяся тем, что судоподъемное устройство имеет, по крайней мере, два силовых элемента, каждый из которых выполнен в виде криволинейной балки, причем, по крайней мере, одна криволинейная балка выполнена с возможностью установки на опорах посредством быстроразъемных захватных устройств типа байонетного соединения, при этом опоры снабжены фундаментом, выполненным с возможностью жесткого соединения с основным корпусом судна.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что каждая криволинейная балка имеет коробчатое сечение.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что, по крайней мере, одна криволинейная балка установлена на двух опорах симметрично диаметральной плоскости судна.

4. Система по п.1, отличающаяся тем, что каждая опора выполнена цилиндрической формы и снабжена радиальными упорами на упомянутый фундамент.

5. Система по п.1, отличающаяся тем, что фундамент выполнен с возможностью сварного соединения его с основным корпусом судна.

6. Система по п.1, отличающаяся тем, что в качестве средства закрепления каждой упомянутой балки на понтоне выбраны талрепы с фиксирующими устройствами.

7. Система по п.1, отличающаяся тем, что быстроразъемное захватное устройство типа байонетного соединения выполнено в виде штока с упором и захватом на концах, причем шток выполнен с возможностью поворота в опоре, упор штока выполнен в виде шаровой головки, а захват штока выполнен в виде, по крайней мере, одного элемента в форме усеченного шарового сегмента, при этом каждая опора снабжена пустотелой крышкой цилиндрической формы, выполненной с возможностью жесткого закрепления на опоре, причем, по крайней мере, в одной из криволинейных балок и в торце пустотелой крышки выполнены сквозные отверстия для пропускания штока с захватом, а в опоре выполнен профилированный канал для размещения штока с захватом, имеющий замыкающую полость, сечение которой ответно поверхности вращения, образующей которой является окружность наибольшего диаметра усеченного шарового сегмента.

8. Система по п.7, отличающаяся тем, что упомянутая шаровая головка выполнена с возможностью размещения на поверхности упомянутой балки с обеспечением перекрытия сквозного отверстия для пропуская штока с захватом.

9. Система по п.7, отличающаяся тем, что каждая опора снабжена радиальными упорами под упомянутую пустотелую крышку.

10. Система по п.7, отличающаяся тем, что упомянутый захват выполнен в виде двух идентичных элементов, укрепленных на штоке оппозитно.

11. Система по п.7 или 10, отличающаяся тем, что каждый элемент упомянутого захвата в форме усеченного шарового сегмента соединен со штоком своим основанием.

12. Система по п.7, отличающаяся тем, что каждый элемент упомянутого захвата выполнен в форме шарового слоя.

13. Система по п.7, отличающаяся тем, что высота упомянутой пустотелой крышки цилиндрической формы превышает наибольший диаметр упомянутого усеченного шарового сегмента.

14. Система по п.7, отличающаяся тем, что диаметр упомянутой пустотелой крышки цилиндрической формы соответствует наибольшему диаметру упомянутого усеченного шарового сегмента.

15. Система по п.7, отличающаяся тем, что ширина сквозного отверстия для пропускания штока с захватом соответствует наибольшей длине отрезка, соединяющего основания упомянутого усеченного шарового сегмента.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области судостроения, а именно к средствам проводки и постановки в док плавучих объектов, и может быть использовано для поддержания на плаву и регулирования осадки подводных транспортных средств (ПТС), а именно подводных лодок (ПЛ), при проведении их по мелководью и вводе в сухой док в условиях, когда осадка ПТС превышает максимально возможный уровень воды на пороге дока.

Известна проблема обеспечения проводки ПТС на малых глубинах, в частности при постановке в док подводной лодки (ПЛ), связанная с необходимостью уменьшения осадки ПЛ, и средства решения такой проблемы, основанные на регулировании плавучести, например с использованием систем на основе судоподъемных понтонов и устройств или приспособлений, заводимых под днище судна, таких как подкильные тросы или полотенца /Фигичев А.И. и др. Аварийно-спасательные и судоподъемные средства. Л., Судостроение, 1979/. Общими недостатками таких средств являются необходимость подкрепления конструкций наружного корпуса в районе контактов его с тросами, сложность закрепления тросов и присоединения понтонов, а также возможность повреждения покрытия (специального покрытия) корпуса ПЛ.

Известна система подъема плавучих объектов, а именно полупогружных буровых установок, снабженных понтонами, включающая две баржи с балластом, связанные в продольном и поперечном направлениях с корпусом регулируемой плавучести, например, плавучим доком, а также стабилизирующие приспособления /ЕР, заявка №0249422, приор.08.06.86 № 862299, опубл. 16.12.87/. При использовании такой системы баржи нагружают балластом, опускают одними их концами, погружают корпуса и другие концы барж, перемещают плавучий объект (буровую установку) на баржу, а затем удаляют балласт из барж и корпуса, что обеспечивает подъем подводного объекта до достижения требуемой осадки и его возможную дальнейшую транспортировку. Недостатком известной системы является большая трудоемкость ее использования при проводке в док (доковании) таких подводных объектов, как ПЛ, а также неизбежность механического контакта корпуса ПЛ с баржей (плавучим доком), способного повредить покрытие корпуса.

Известно устройство для подъема судна из воды, включающее две пары рычагов, работающих по принципу кронциркуля /заявка Японии №63-44595, МПК В 63 С 7/08, 1988/. Пары рычагов опираются через шарниры на понтоны и при сближении понтонов рычаги охватывают корпус судна или расходятся, освобождая его. Известное устройство работает только в надводном положении, оно не имеет внешних силовых приводов и другого оборудования. Недостатком устройства является недостаточная надежность достижения необходимой ориентации судна (ПЛ) при осуществлении движения понтонов, а также возможность повреждения корпуса ПЛ рычагами.

Известна система позиционирования подводного судна при его подъеме, включающая катамаран с надстройкой и корпусами, которые выполняют функцию связанных понтонов с регулируемой плавучестью, и судоподъемное устройство, включающее силовые элементы, связанные с корпусами катамарана, в т.ч. коромысло, выполненное с возможностью закрепления вершиной на подводном судне, причем концы коромысла связаны с лебедками, установленными на оконечности каждого корпуса, а также размещенные в надстройке таль с подъемным тросом, один конец которого выполнен с возможностью закрепления на подводном аппарате, а другой конец связан с гидравлическим устройством натяжения троса для исключения пространственных перемещений подводного судна под действием волн и при подъеме его через границу раздела вода-воздух, а также средства подъема подводного аппарата на борт катамарана и связанную с лебедками крышку, размещенную в пространстве между корпусами с возможностью его перекрытия и перемещения вдоль оси катамарана, чем достигается соответствующее перемещение коромысла и поднимаемого подводного судна в том же направлении, вплоть до заведения его в межкорпусное пространство, при этом коромысло позволяет держать дистанцию и исключает столкновение между поднимаемым судном и катамараном /США, патент №3937163, опубл. 10.02.76/. Известная система обеспечивает поддержание на плаву, позиционирование судна с контролем по положению коромысла, изменение осадки и перемещение принимаемого судна за счет обеспечения регулируемой жесткой связи.

Недостатком известного устройства является непредсказуемость силового воздействия при позиционировании на малых глубинах таких объектов, как ПЛ, для которых необходимо обеспечивать пространственное положение с учетом допустимых величин крена и дифферента. Кроме того, применение захватов непосредственно к корпусам ПЛ нежелательно ввиду возможного нарушения специального покрытия корпуса.

Известная система позиционирования судна, включающая понтоны с регулируемой плавучестью и судоподъемное устройство, содержащее силовые элементы со средствами закрепления их на понтонах, выбрана в качестве наиболее близкого аналога заявляемого изобретения.

Задача изобретения состоит в расширении арсенала средств проводки судов по мелководью, обеспечивающих уменьшение их осадки, и улучшении эксплуатационных характеристик таких средств применительно к позиционированию ПЛ в надводном положении на мелководье, в частности, при вводе ПЛ в сухой док.

Задача решена тем, что в системе позиционирования судна, преимущественно, подводной лодки, включающей понтоны с регулируемой плавучестью и судоподъемное устройство, содержащее силовые элементы со средствами закрепления их на понтонах, в соответствии с изобретением, судоподъемное устройство имеет, по крайней мере, два силовых элемента, каждый из которых выполнен в виде криволинейной балки, причем по крайней мере одна криволинейная балка выполнена с возможностью установки на опорах посредством быстроразъемных захватных устройств типа байонетного соединения, при этом опоры снабжены фундаментом, выполненным с возможностью жесткого соединения с основным корпусом судна.

Кроме того, каждая криволинейная балка имеет коробчатое сечение.

Кроме того, по крайней мере, одна криволинейная балка установлена на двух опорах симметрично диаметральной плоскости судна.

Кроме того, каждая опора выполнена цилиндрической формы и снабжена радиальными упорами на упомянутый фундамент.

Кроме того, фундамент выполнен с возможностью сварного соединения его с основным корпусом судна.

Кроме того, в качестве средств закрепления каждой упомянутой балки на понтоне выбраны талрепы с фиксирующими устройствами.

Кроме того, быстроразъемное захватное устройство типа байонетного соединения выполнено в виде штока с упором и захватом на концах, причем шток выполнен с возможностью поворота в опоре, упор штока выполнен в виде шаровой головки, а захват штока выполнен в виде, по крайней мере, одного элемента в форме усеченного шарового сегмента, при этом каждая опора снабжена пустотелой крышкой цилиндрической формы, выполненной с возможностью жесткого закрепления на опоре, причем, по крайней мере, в одной из криволинейных балок и в торце пустотелой крышки выполнены сквозные отверстия для пропускания штока с захватом, а в опоре выполнен профилированный канал для размещения штока с захватом, имеющий замыкающую полость с образующей, подобной окружности наибольшего диаметра в усеченном шаровом сегменте.

Кроме того, упомянутая шаровая головка выполнена с возможностью размещения на поверхности упомянутой балки с обеспечением перекрытия сквозного отверстия для пропускания штока с захватом.

Кроме того, каждая опора снабжена радиальными упорами под упомянутую пустотелую крышку.

Кроме того, упомянутый захват выполнен в виде двух идентичных элементов, укрепленных на штоке оппозитно.

Кроме того, каждый элемент упомянутого захвата в форме усеченного шарового сегмента соединен со штоком своим основанием.

Кроме того, каждый элемент упомянутого захвата выполнен в форме шарового слоя.

Кроме того, высота упомянутой пустотелой крышки цилиндрической формы превышает наибольший диаметр упомянутого усеченного шарового сегмента.

Кроме того, диаметр упомянутой пустотелой крышки цилиндрической формы соответствует наибольшему диаметру упомянутого усеченного шарового сегмента.

Кроме того, ширина сквозного отверстия для пропускания штока с захватом соответствует наибольшей длине отрезка, соединяющего основания упомянутого усеченного шарового сегмента.

Технический результат изобретения состоит в регулировании осадки ПЛ соответственно изменению плавучести понтонов за счет связи каждой криволинейной балки судоподъемного устройства как с понтонами регулируемой плавучести, так и с корпусом ПЛ.

Сущность изобретения поясняется фиг.1-4, на которых схематически представлены: заявляемая система позиционирования судна (ПЛ), вид спереди - фиг.1, та же система в проекции на корпус ПЛ, вид сверху - фиг.2, быстроразъемное захватное устройство (в разрезе) - фиг.3, возможные крайние положения захвата быстроразъемного захватного устройства (вид сверху) - фиг.4. Фиг.3 и 4 иллюстрируют простую форму выполнения захвата - в виде одного элемента в форме шарового слоя.

Система позиционирования судна, а именно ПЛ 1, содержит понтоны 2, размещенные по бортам ПЛ 1, и судоподъемное устройство 3, которое содержит силовые элементы в виде криволинейных балок 4 (фиг.1). Каждая или, по крайней мере, одна криволинейная балка 4 (далее - балка 4) через быстроразъемные захватные устройства 5 связана с опорами 6, которые снабжены фундаментами 7, причем по крайней мере, одна балка 4 имеет не менее двух таких опор, на которых она устанавливается симметрично диаметральной плоскости ДП судна 1 (фиг.2). Опоры 6 выполнены цилиндрической формы и снабжены радиальными упорами 8 на фундамент 7, что обеспечивает равномерность передачи силовых нагрузок на корпус судна в области установки опор и повышает надежность установки балок 4 на опорах 6. Фундаменты 7 выполнены с возможностью жесткого закрепления на основном корпусе 9 ПЛ 1 преимущественно, сварным соединением, при этом опоры 6 оказываются размещенными в межбортном пространстве 10. На конце каждой балки 4 установлено средство ее закрепления на понтоне 2 в виде фиксирующего устройства 11, например штыря, и дополнительно талрепов 12 (представлены на фиг.2) для упрочения связи понтона 2 и балки 4.

Поскольку позиционирование ПЛ 1 предусматривает поддержание определенной величины крена и дифферента судна, то систему позиционирования необходимо комплектовать не менее, чем двумя балками 4, которые должны быть разнесены вдоль корпуса ПЛ 1. Расстояние, на которое разнесены балки 4, определяется в итоге расчетом требуемых характеристик положения ПЛ и плавучести понтонов 2. В соответствии с величиной расстояния между балками 4 определяют и эффективную длину взаимодействующих с ними понтонов 2 (фиг.2), в частности, может быть использована система понтонов.

Для обеспечения прочности при работе на изгиб и снижения материалоемкости системы криволинейные балки 4 имеют коробчатое сечение.

Быстроразъемные захватные устройства 5, соединяющие балки 4 с опорами 6, выполнены в виде байонетного соединения и содержат шток 13 с упором 14 и захватом 15 на концах (фиг.3). Шток 13 выполнен в виде цилиндрического стержня и установлен с возможностью поворота вокруг оси, упор штока 14 выполнен в виде шаровой головки, а захват штока 15 в виде элемента в форме усеченного шарового сегмента известной геометрии, представляющего собой часть шара, например, идентичного шаровой головке 14, которая заключена между двумя секущими плоскостями (основаниями). В простейшем случае, когда секущие плоскости параллельны, усеченный шаровой сегмент превращается в шаровой слой, у которого параллельны основания, постоянна высота, а боковая поверхность (шаровая зона) имеет наибольший диаметр, не превышающий диаметр шара. Захват 15 может быть выполнен в виде одного элемента (фиг.3, 4), укрепленного основанием на штоке 13 так, что ось симметрии шарового слоя ортогональна оси штока 13. Захват 15 может быть выполнен также в виде двух идентичных элементов, например, в форме шарового слоя, которые закреплены основаниями на штоке 13 оппозитно, по разные стороны от его оси (на фиг.3, 4 не показаны). В этом случае длина захвата 15 вдоль штока 13 равна наибольшему диаметру шарового слоя, а его ширина - наибольшему расстоянию между наружными основаниями (при наличии двух составных элементов) или только высоте шарового слоя (при наличии одного элемента). Более сложная геометрия захвата 15 - элемент в форме усеченного шарового сегмента (общий случай), также допускает его выполнение в виде одного или двух идентичных оппозитных элементов, которые закреплены на штоке одним из своих оснований. При этом длина захвата 15 вдоль штока 13 не превосходит наибольшего диаметра шарового сегмента, а ширина захвата 15 в направлении, ортогональном оси штока 13, соответствует наибольшей длине отрезка, соединяющего противоположные основания и ортогонального к оси штока 13 (хорда), если захват выполнен в виде одного элемента, или наибольшей длине такого же отрезка, соединяющего противолежащие наружные основания, если захват выполнен в виде двух элементов.

Для обеспечения соединения балки 4 с опорой 6 на ней выполнены сквозные отверстия 16 для пропускания штока 13 с захватом 15, причем форма сечения и ширина такого отверстия соответствуют наибольшему сечению захвата 15 в плоскости, ортогональной оси штока 13 (в частности, высоте шарового слоя, как представлено на фиг.4). Для соединения балки 4 с опорой 6 упор штока - шаровая головка 14 должна обеспечить перекрытие отверстия 16 в балке 4, а шток 13 должен быть повернут вокруг оси так, чтобы вместе с ним повернулся и захват 15 с обеспечением фиксации положения балки 4. На фиг.4 захват 15 в виде одного элемента в форме шарового слоя повернут на 90 градусов (отмечено штриховкой) от исходного положения в положение соединения балки 4 с опорой 6. Для этого в опоре 6 выполнен профилированный канал 17 под шток 13 с захватом 15, сечение которого в своей верхней части 18 идентично сечению сквозного отверстия 16 и который имеет замыкающую полость 19 с образующей, подобной окружности наибольшего диаметра усеченного шарового сегмента (фиг.3), что дает подобие поверхностей вращения таких образующих и позволяет обеспечить зазор для беспрепятственного поворота захвата 15. Поворот захвата 15 в полости 19 на 90 градусов приводит к перекрытию им участка 18 профилированного канала 17 (фиг.4) и фиксации балки 4 в опоре 6.

Для обеспечения соосности штока 13 с опорой 6 и исключения дисбаланса балки 4 относительно оси симметрии (диаметральной плоскости судна (ДП) каждая опора 6 снабжена пустотелой крышкой 21 цилиндрической формы, в торце 22 которой выполнено сквозное отверстие 23 под захват 15, причем отверстие 23 целесообразно выполнить идентичным упомянутому сквозному отверстию 16 (фиг.3). Диаметр внутренней полости 24 пустотелой крышки 21 должен соответствовать наибольшему диаметру захвата 15 (такой диаметр может соответствовать диаметру одного из оснований шарового слоя, если основания не равны, или диаметру шара, если основания шарового слоя равны). При этом крышка 21 выполнена с возможностью жесткого закрепления на соответствующей опоре 6 за счет выполнения на этих элементах по их периметрам ответных фланцев 25, 26 с отверстиями под соединение, например, болтами 27. Все это позволяет центрировать шток 13 быстроразъемного захватного устройства 5 в опоре 6 для обеспечения надежной работы захвата 15, который может занимать два крайних положения - вдоль или поперек (фиг.4) профилированного канала 17. Крышка 21 позволяет также перевести быстроразъемное захватное устройство 5 в промежуточное положение, когда захват 15 выведен из опоры 6, но может удерживаться в полости 24 под торцом крышки 22, например при переустановке системы позиционирования. Для обеспечения перевода захвата 15 в промежуточное положение необходимо, чтобы высота пустотелой крышки 21 превышала наибольший диаметр усеченного шарового сегмента (или шаровой зоны) захвата 15. Для усиления соединения крышки 21 с опорой 6, нагружаемой балкой 4, и повышения общей жесткости быстроразъемного захватного соединения 5 предусмотрены также радиальные упоры 28 под пустотелую крышку 21, на которые опирается фланец 26 опоры 6.

При позиционировании судна такого как ПЛ для целей регулирования осадки при проводке его в сухой док обеспечивают взаимодействие основного корпуса 9 с понтонами регулируемой плавучести 2 через судоподъемное устройство 3. Для этого на основном корпусе ПЛ 9 устанавливают фундаменты 7, выполненные каждый в виде цилиндров с фланцем, сваркой обеспечивают их жесткое соединение с основным корпусом 9, и на фундаменты устанавливают опоры 6 цилиндрической формы, по крайней мере, под одну из криволинейных балок 4 с обеспечением симметричного положения каждой из них относительно диаметральной плоскости ДП судна 1. Через сквозные отверстия 16 в балке 4 пропускают шток 13 с захватом 15 быстроразъемного захватного соединения 5, шток 13 центрируют в опоре 6 путем заведения захвата 15 в замыкающую полость 19, поворачивают захват 15 в крайнее (рабочее) положение, перекрывая профилированный канал 17, чем фиксируют положение элементов каждого быстроразъемного захватного устройства 5 для соединения балки 4 с опорами 6. Понтоны 2 устанавливают заданным образом относительно ПЛ 1 с обеспечением взаимодействия с балками 4, для чего каждую из них соединяют с понтоном 2 посредством фиксирующего устройства (штыря) 11 и талрепов 12, после чего производят осушение понтонов 2 для изменения их плавучести и их подъема (подвсплытия), которым управляют таким образом, чтобы обеспечить заданный режим взаимодействия с ними балок 4, при котором может быть достигнуто определенное положение ПЛ. Далее производят осушение забалластированных понтонов 2, в ходе которого происходит подъем ПЛ, вплоть до достижения заданной осадки понтона 2.

В соответствии с расчетами система из двух силовых элементов способна обеспечить подъем кормовой части ПЛ, что позволяет провести ПЛ в сухой док с минимально возможной осадкой. При этом полностью исключается возможность повреждения покрытия корпуса ПЛ в условиях жесткого соединения силовых элементов - балок 4 - с корпусом ПЛ и с понтонами плавучести.