мягкий герметичный морской контейнер для жидкости

Формула изобретения

1. Мягкий герметичный контейнер для жидкости, предназначенный для транспортировки и/или хранения груза, включающего жидкость или псевдоожиженный материал, содержащий удлиненную мягкую трубчатую конструкцию из бесшовной текстильной ткани, имеющую передний конец и задний конец, средство обеспечения непроницаемости указанной трубчатой конструкции, средство герметизации указанных переднего и заднего концов, средство заполнения грузом контейнера и его опорожнения и по меньшей мере одну гибкую продольную балку жесткости, проходящую по длине указанной трубчатой конструкции и предназначенную для гашения ее нежелательных вибраций, причем указанная балка жесткости выполнена за одно целое с трубчатой конструкцией и в ней можно повышать и сбрасывать давление.

2. Контейнер по п.1, отличающийся тем, что содержит несколько продольных балок жесткости.

3. Контейнер по п.2, отличающийся тем, что содержит по меньшей мере две продольные балки жесткости, расположенные на трубчатой конструкции эквидистантно относительно друг друга.

4. Контейнер по п.3, отличающийся тем, что содержит третью продольную балку жесткости, расположенную между двумя указанными продольными балками жесткости так, что, будучи заполненной, она выполняет функцию балласта.

5. Контейнер по п.2, отличающийся тем, что указанные балки жесткости являются непрерывными.

6. Контейнер по п.2, отличающийся тем, что указанные балки жесткости состоят из частей.

7. Контейнер по п.1, отличающийся тем, что содержит по меньшей мере одну гибкую круговую балку жесткости, проходящую по окружности трубчатой конструкции и выполненную с ней за одно целое, причем в этой балке можно повышать и сбрасывать давление.

8. Контейнер по п.7, отличающийся тем, что содержит несколько круговых балок жесткости.

9. Контейнер по п.7, отличающийся тем, что указанная круговая балка жесткости является непрерывной.

10. Контейнер по п.7, отличающийся тем, что указанная круговая балка жесткости состоит из частей.

11. Контейнер по п.1, отличающийся тем, что конец трубчатой конструкции сплющен с образованием плоской сложенной структуры и загерметизирован, а указанное средство герметизации содержит средство механического закрепления этой структуры.

12. Контейнер по п.1, отличающийся тем, что средство герметизации конца трубчатой конструкции включает наконечник, выполненный из жесткого материала и прикрепленный к этой трубчатой конструкции по периметру ее окружности с обеспечением равномерного распределения действующих на нее сил.

13. Контейнер по п.11, отличающийся тем, что на конце имеет шов, выполненный с использованием штифта и обеспечивающий возможность присоединения к контейнеру буксировочного бруса или другого контейнера.

14. Контейнер по п.1, отличающийся тем, что конец трубчатой конструкции сплющен, сложен и загерметизирован так, что ширина сплющенного и сложенного конца приблизительно равна диаметру трубчатой конструкции.

15. Контейнер по п.14, отличающийся тем, что содержит жесткий языковый элемент, форма которого соответствует форме конца трубчатой конструкции и к которому герметично присоединен указанный конец трубчатой конструкции.

16. Контейнер по п.15, отличающийся тем, что средство заполнения грузом и опорожнения расположено на языковом элементе.

17. Контейнер по п.1, отличающийся тем, что трубчатая конструкция имеет стручкообразную форму и по меньшей мере один конец трубчатой конструкции сплющен и загерметизирован, и на этом конце расположена вертикальная гибкая балка жесткости, в которой можно повышать и сбрасывать давление.

18. Контейнер по п.1, отличающийся тем, что трубчатая конструкция соткана с усилительными волокнами с использованием переплетения, выбранного из группы, которая, по существу, содержит полотнянное переплетение с раппортом 1×1, переплетение "рогожка", включающее раппорты 2×2, 3×3, 4×4, 5×5, 6×6, 2×1, 3×1, 4×1, 5×1, 6×1, саржевое переплетение, включающее раппорты 2×2, 3×3, 4×4, 5×5, 6×6, 2×1, 3×1, 4×1, 5×1, 6×1, и атласное переплетение, включающее раппорты 2×1, 3×1, 4×1, 5×1 и 6×1.

19. Контейнер по п.18, отличающийся тем, что усилительные волокна выполнены из материала, выбранного из группы, которая, по существу, содержит нейлон, полиэфиры, полиарамиды, полиолефины и полибензоксазол.

20. Контейнер по п.1, отличающийся тем, что трубчатая конструкция соткана с усилительными волокнами, выполненными из материала, выбранного из группы, которая, по существу, содержит нейлон, полиэфиры, полиарамиды, полиолефины и полибензоксазол.

21. Контейнер по п.1, отличающийся тем, что средство обеспечения непроницаемости трубчатой конструкции включает покрывающий материал, нанесенный на ткань этой конструкции с одной или с обеих сторон.

22. Контейнер по п.21, отличающийся тем, что указанный покрывающий материал выбран из группы, которая, по существу, содержит поливинилхлорид, полиуретан, синтетический и натуральный каучуки, поликарбомиды, полиолефины, силиконовые полимеры, полиакрилаты или пеноматериалы, являющиеся производными указанных материалов.

23. Контейнер по п.19, отличающийся тем, что средство обеспечения непроницаемости трубчатой конструкции включает покрывающий материал, нанесенный на ткань этой конструкции с одной или с обеих сторон.

24. Контейнер по п.23, отличающийся тем, что указанный покрывающий материал выбран из группы, которая, по существу, содержит поливинилхлорид, полиуретан, синтетический и натуральный каучуки, поликарбомиды, полиолефины, силиконовые полимеры, полиакрилаты или пеноматериалы, являющиеся производными указанных материалов.

25. Контейнер по п.1, отличающийся тем, что средство обеспечения непроницаемости трубчатой конструкции заключается в изготовлении ткани этой конструкции по меньшей мере из двух материалов, один из которых является усилительным волокном, а другой волокном с низкой температурой плавления или имеющим низкую температуру плавления компонентом указанного усилительного волокна, так что при обработке ткани указанное волокно или компонент, имеющие низкую температуру плавления, заполняют имеющиеся в ней пустоты.

26. Контейнер по п.19, отличающийся тем, что средство обеспечения непроницаемости трубчатой конструкции заключается в изготовлении ткани этой конструкции по меньшей мере из двух материалов, один из которых является усилительным волокном, а другой - волокном с низкой температурой плавления или имеющим низкую температуру плавления компонентом указанного усилительного волокна, так что при обработке ткани указанное волокно или компонент, имеющие низкую температуру плавления, заполняют имеющиеся в ней пустоты.

27. Контейнер по п.1, отличающийся тем, что содержит по меньшей мере два контейнера, расположенные бок о бок, разделительные балки, расположенные между указанными по меньшей мере двумя контейнерами и присоединенные к ним, причем указанные разделительные балки выполнены из гибкого материала и в них можно повышать и сбрасывать давление.

28. Контейнер по п.27, отличающийся тем, что указанные разделительные балки выполнены из тканого материала.

29. Мягкий герметичный контейнер для жидкости, предназначенный для транспортировки и/или хранения груза, включающего жидкость или псевдоожиженный материал, содержащий удлиненную мягкую трубчатую конструкцию из бесшовной текстильной ткани, имеющую передний конец и задний конец, средство обеспечения непроницаемости указанной трубчатой конструкции, средство герметизации указанных переднего и заднего концов, средство заполнения грузом контейнера и его опорожнения и средство усиления трубчатой конструкции, содержащее усилительные элементы, вплетенные в ткань этой конструкции с определенными интервалами за одно с ней целое в продольном направлении трубчатой конструкции.

30. Контейнер по п.29, отличающийся тем, что средство усиления дополнительно содержит усилительные элементы, вплетенные в ткань с определенным интервалом за одно с ней целое по окружности трубчатой конструкции.

31. Контейнер по п.29, отличающийся тем, что усилительный элемент выбран из группы, которая, по существу, содержит нити большей толщины, чем те, из которых изготовлена большая часть трубчатой конструкции, нити с более высокой удельной прочностью, чем те, из которых изготовлена большая часть трубчатой конструкции, трос и жгут.

32. Контейнер по п.30, отличающийся тем, что усилительный элемент выбран из группы, которая, по существу, содержит нити с большей толщиной, чем те, из которых изготовлена большая часть трубчатой конструкции, нити с более высокой удельной прочностью, чем те, из которых изготовлена большая часть трубчатой конструкции, трос и жгут.

33. Контейнер по п.29, отличающийся тем, что конец трубчатой конструкции сплющен с образованием плоской сложенной структуры и загерметизирован, а указанное средство герметизации включает средство механического закрепления этой структуры.

34. Контейнер по п.29, отличающийся тем, что средство герметизации конца трубчатой конструкции включает наконечник, выполненный из жесткого материала и прикрепленный к этой трубчатой конструкции по периметру ее окружности с обеспечением равномерного распределения действующих на нее сил.

35. Контейнер по п.33, отличающийся тем, что на конце имеет шов, выполненный с использованием штифта и обеспечивающий возможность присоединения к контейнеру буксировочного бруса или другого контейнера.

36. Контейнер по п.29, отличающийся тем, что конец трубчатой конструкции сплющен, сложен и загерметизирован так, что ширина сплющенного и сложенного конца приблизительно равна диаметру трубчатой конструкции.

37. Контейнер по п.36, отличающийся тем, что содержит жесткий языковый элемент, форма которого соответствует форме конца трубчатой конструкции и к которому указанный конец трубчатой конструкции присоединен герметично.

38. Контейнер по п.37, отличающийся тем, что средство заполнения грузом и опорожнения расположено на указанном языковом элементе.

39. Контейнер по п.29, отличающийся тем, что трубчатая конструкция имеет стручкообразную форму и по меньшей мере один конец трубчатой конструкции сплющен и загерметизирован, и на этом конце расположена вертикальная гибкая балка жесткости, в которой можно повышать и сбрасывать давление.

40. Контейнер по п.29, отличающийся тем, что трубчатая конструкция соткана с усилительными волокнами с использованием переплетения, выбранного из группы, которая, по существу, содержит полотняное переплетение с раппортом 1×1, переплетение "рогожка", включающее раппорты 2×2, 3×3, 4×4, 5×5, 6×6, 2×1, 3×1, 4×1, 5×1, 6×1, саржевое переплетение, включающее раппорты 2×2, 3×3, 4×4, 5×5, 6×6, 2×1, 3×1, 4×1, 5×1, 6×1, и атласное переплетение, включающее раппорты 2×1, 3×1, 4×1, 5×1 и 6×1.

41. Контейнер по п.40, отличающийся тем, что усилительные волокна выполнены из материала, выбранного из группы, которая, по существу, содержит нейлон, полиэфиры, полиарамиды, полиолефины и полибензоксазол.

42. Контейнер по п.29, отличающийся тем, что трубчатая конструкция соткана с усилительными волокнами, выполненными из материала, выбранного из группы, которая, по существу, содержит нейлон, полиэфиры, полиарамиды, полиолефины и полибензоксазол.

43. Контейнер по п.29, отличающийся тем, что средство обеспечения непроницаемости трубчатой конструкции включает покрывающий материал, нанесенный на ткань этой конструкции с одной или с обеих сторон.

44. Контейнер по п.43, отличающийся тем, что указанный покрывающий материал выбран из группы, которая, по существу, содержит поливинилхлорид, полиуретан, синтетический и натуральный каучуки, поликарбомиды, полиолефины, силиконовые полимеры, акриловые полимеры или пеноматериалы, являющиеся производными указанных материалов.

45. Контейнер по п.41, отличающийся тем, что средство обеспечения непроницаемости трубчатой конструкции включает покрывающий материал, нанесенный на ткань этой конструкции с одной или с обеих сторон.

46. Контейнер по п.44, отличающийся тем, что указанный покрывающий материал выбран из группы, которая, по существу, содержит поливинилхлорид, полиуретан, синтетический и натуральный каучуки, поликарбомиды, полиолефины, силиконовые полимеры, акриловые полимеры или пеноматериалы, являющиеся производными указанных материалов.

47. Контейнер по п.29, отличающийся тем, что средство обеспечения непроницаемости трубчатой конструкции заключается в изготовлении ткани этой конструкции по меньшей мере из двух материалов, один из которых является усилительным волокном, а другой волокном с низкой температурой плавления или имеющим низкую температуру плавления компонентом указанного усилительного волокна, так что при обработке ткани указанное волокно или компонент, имеющие низкую температуру плавления, заполняют имеющиеся в ней пустоты.

48. Контейнер по п.46, отличающийся тем, что средство обеспечения непроницаемости трубчатой конструкции заключается в изготовлении ткани этой конструкции по меньшей мере из двух материалов, один из которых является усилительным волокном, а другой волокном с низкой температурой плавления или имеющим низкую температуру плавления компонентом указанного усилительного волокна, так что при обработке ткани указанное волокно или компонент, имеющие низкую температуру плавления, заполняют имеющиеся в ней пустоты.

49. Способ нанесения покрытия на удлиненную мягкую трубчатую конструкцию из бесшовной текстильной ткани, которая имеет внутреннюю и внешнюю поверхности и длина которой составляет более шестидесяти метров, включающий изготовление ткани с созданием удлиненной мягкой трубчатой конструкции с открытыми концами, помещение на внутреннюю поверхность трубчатой конструкции подкладки, предотвращающей слипание участков этой поверхности друг с другом, герметизацию открытых концов трубчатой конструкции, нанесение покрытия на внешнюю поверхность трубчатой конструкции, отверждение указанного покрытия до такой степени, когда трубчатую конструкцию можно надувать, удаление подкладки из трубчатой конструкции и надувание трубчатой конструкции.

50. Способ по п.49, отличающийся тем, что после нанесения покрытия на внешнюю поверхность трубчатой конструкции наносят покрытие на ее внутреннюю поверхность.

51. Способ нанесения покрытия на удлиненную мягкую трубчатую конструкцию из бесшовной текстильной ткани мягкого герметичного контейнера для жидкости по п.1, которая имеет внутреннюю и внешнюю поверхности и длина которой составляет более шестидесяти метров, включающий изготовление ткани с созданием удлиненной трубчатой конструкции с открытыми концами, нанесение на внешнюю поверхность трубчатой конструкции покрытия из материала, имеющего свойство отслаиваться, герметизацию открытых концов трубчатой конструкции и надувание трубчатой конструкции с обеспечением разделения тех участков ее внутренней поверхности, которые слиплись друг с другом в результате прохождения материала покрытия сквозь ткань внутрь трубчатой конструкции с внешней поверхности на внутреннюю.

52. Способ по п.51, отличающийся тем, что после нанесения покрытия на внешнюю поверхность трубчатой конструкции наносят покрытие на ее внутреннюю поверхность.

53. Способ нанесения покрытия на удлиненную мягкую трубчатую конструкцию из бесшовной текстильной ткани мягкого герметичного контейнера для жидкости по п.1, которая имеет внутреннюю и внешнюю поверхности и длина которой составляет более шестидесяти метров, включающий изготовление ткани с созданием удлиненной мягкой трубчатой конструкции с открытыми концами, использование средств предотвращения соприкосновения участков внутренней поверхности трубчатой конструкции друг с другом во время нанесения покрытия и нанесение покрытия либо на внутреннюю, либо на внешнюю поверхность трубчатой конструкции.

54. Способ по п.53, отличающийся тем, что покрытие наносят на внутреннюю и на внешнюю поверхности трубчатой конструкции.

55. Способ по п.53, отличающийся тем, что ткань изготавливают так, что она имеет низкую воздухопроницаемость, при этом дополнительно герметизируют открытые концы трубчатой конструкции и надувают эту конструкцию для предотвращения соприкосновения участков ее внутренней поверхности друг с другом во время нанесения покрытия.

56. Способ по п.53, отличающийся тем, что средства предотвращения соприкосновения включают расположенные внутри трубчатой конструкции леса, надутые дуги, либо надутый эластичный баллон, или надутые эластичные баллоны.

57. Способ по п.53, отличающийся тем, что средства предотвращения соприкосновения включают гибкие балки жесткости, которые сотканы за одно целое с трубчатой конструкцией и внутри которых создано давление.

58. Способ изготовления непроницаемой удлиненной мягкой трубчатой конструкции из бесшовной текстильной ткани мягкого герметичного контейнера для жидкости по п.1, которая имеет внутреннюю и внешнюю поверхности и длина которой составляет более шестидесяти метров, включающий изготовление ткани с созданием удлиненной мягкой трубчатой конструкции с открытыми концами, вплетение в ткань трубчатой конструкции волокна или компонента волокна, имеющих низкую температуру плавления, за одно целое с этой тканью, использование устройства, нагревающего ткань и прикладывающего к ней давление с обеспечением плавления указанных волокна или компонента волокна, имеющих низкую температуру плавления, и образования такой структуры, в которой пустоты ткани оказываются заполненными, и предотвращение слипания участков внутренней поверхности трубчатой конструкции друг с другом до отверждения полученной таким образом структуры.

59. Способ по п.58, отличающийся тем, что устройство, нагревающее ткань и прикладывающее к ней давление, содержит первую часть, имеющую нагревательный элемент, магнит и средство перемещения этой первой части, вторую часть, имеющую нагревательный элемент, магнит и средство перемещения этой второй части, причем первую часть размещают на внутренней поверхности трубчатой конструкции, а вторую часть размещают на внешней поверхности трубчатой конструкции напротив первой части, так что ткань проходит между ними и подвергается нагреву от нагревательных элементов и давлению, которое создается магнитами, притягивающими эти части друг к другу и при этом удерживающими их на месте.

60. Способ по п.59, отличающийся тем, что указанное устройство содержит средство предотвращения прилипания ткани к указанным частям устройства, имеющее неприлипающую поверхность, по длине равную нагревательным элементам.

61. Способ по п.60, отличающийся тем, что неприлипающая поверхность имеет неприлипающую ленту, перемещающуюся одновременно с указанными частями устройства.

62. Мягкий герметичный контейнер для жидкости, предназначенный для транспортировки и/или хранения груза, включающего жидкость или псевдоожиженный материал, содержащий удлиненную мягкую трубчатую конструкцию из бесшовной текстильной ткани, имеющую передний конец и задний конец, средство обеспечения непроницаемости указанной трубчатой конструкции, средство герметизации указанных переднего и заднего концов, средство заполнения грузом контейнера и его опорожнения, причем передний конец трубчатой конструкции сплющен, сложен и загерметизирован с образованием на этом конце конструкции, подобной носу судна, перпендикулярной поверхности воды, в которой плавает указанный контейнер.

63. Контейнер по п.62, отличающийся тем, что средство герметизации переднего конца дополнительно содержит средство механического закрепления этого конца.

64. Контейнер по п.62, в котором задний конец трубчатой конструкции сплющен, сложен и загерметизирован.

65. Контейнер по п.64, отличающийся тем, что средство герметизации заднего конца дополнительно содержит средство механического закрепления этого конца.

66. Контейнер по п.64, отличающийся тем, что задний конец расположен в одной плоскости, а передний конец в другой плоскости, перпендикулярной той, в которой находится задний конец.

67. Мягкий герметичный контейнер для жидкости, предназначенный для транспортировки и/или хранения груза, включающего жидкость или псевдоожиженный материал, содержащий по меньшей мере две удлиненные мягкие трубчатые конструкции из бесшовной текстильной ткани, которые имеют соответствующие передний конец и задний конец, средство обеспечения непроницаемости указанных трубчатых конструкций, средство герметизации указанных соответствующих концов, переднего и заднего, средство заполнения грузом контейнера и его опорожнения и средство последовательного соединения указанных трубчатых конструкций друг с другом, содержащее плоскую текстильную ткань, сотканную по бесшовной технологии за одно целое с указанными трубчатыми конструкциями и расположенную между ними.

68. Контейнер по п.67, отличающийся тем, что средство заполнения и опорожнения содержит трубу, сотканную по бесшовной технологии за одно целое с указанными трубчатыми конструкциями с обеспечением проточного сообщения между ними.

69. Контейнер по п.68, отличающийся тем, что средство заполнения и опорожнения дополнительно содержит трубу, сотканную по бесшовной технологии за одно целое с соответствующим передним концом одной из трубчатых конструкций и соответствующим задним концом другой трубчатой конструкции.

70. Контейнер по п.67, отличающийся тем, что указанные трубчатые конструкции имеют стручкообразную форму.

71. Мягкий герметичный контейнер для жидкости, предназначенный для транспортировки и/или хранения груза, включающего жидкость или псевдоожиженный материал, содержащий удлиненную мягкую трубчатую конструкцию из бесшовной текстильной ткани, имеющую передний конец и задний конец, средство обеспечения непроницаемости указанной трубчатой конструкции, средство герметизации указанных переднего и заднего концов, средство заполнения грузом контейнера и его опорожнения и по меньшей мере одну гибкую продольную балку жесткости, проходящую по длине указанной трубчатой конструкции и предназначенную для гашения ее нежелательных вибраций, причем указанная балка жесткости удерживается внутри манжеты, сотканной по бесшовной технологии за одно целое с указанной трубчатой конструкцией по ее длине, а в самой балке жесткости можно повышать и сбрасывать давление.

72. Контейнер по п.71, отличающийся тем, что содержит несколько продольных балок жесткости и несколько манжет.

73. Контейнер по п.72, отличающийся тем, что содержит по меньшей мере две продольные балки жесткости, которые расположены на трубчатой конструкции эквидистантно относительно друг друга и которые удерживаются в соответствующих манжетах.

74. Контейнер по п.72, отличающийся тем, что указанные балки жесткости и указанные манжеты являются непрерывными.

75. Способ по п.53, отличающийся тем, что на внутреннюю поверхность трубчатой конструкции наносят гермицид или фунгицид.

76. Способ по п.53, отличающийся тем, что на внешнюю поверхность трубчатой конструкции наносят ингредиент, защищающий от воздействия ультрафиолетовых лучей.

77. Мягкий герметичный контейнер для жидкости, предназначенный для транспортировки и/или хранения груза, включающего жидкость или псевдоожиженный материал, содержащий удлиненную мягкую трубчатую конструкцию из текстильной ткани, имеющую передний конец и задний конец, средство обеспечения непроницаемости указанной трубчатой конструкции, средство герметизации указанных переднего и заднего концов, средство заполнения грузом контейнера и его опорожнения и продольные карманы, которые выполнены за одно целое с указанной тканью и которые содержат соответствующие продольные усилительные элементы, проходящие по длине трубчатой конструкции и предназначенные для усиления указанной ткани и принятия на себя нагрузки от действующей на эту ткань продольной силы и круговые карманы, имеющие соответствующие круговые усилительные элементы, проходящие по окружности трубчатой конструкции и выполненные с ней за одно целое.

78. Контейнер по п.77, отличающийся тем, что указанная ткань является непрерывной и бесшовной.

79. Контейнер по п.77, отличающийся тем, что указанная ткань состоит из соединенных друг с другом кусков.

80. Контейнер по п.78, отличающийся тем, что указанная ткань содержит круговые карманы, выполненные с ней за одно целое и имеющие соответствующие круговые усилительные элементы, проходящие по окружности трубчатой конструкции.

81. Контейнер по п.79, в котором указанная ткань содержит круговые карманы, выполненные с ней за одно целое и имеющие соответствующие круговые усилительные элементы, проходящие по окружности трубчатой конструкции.

Описание изобретения к патенту

Область применения

Изобретение относится к мягкому герметичному контейнеру для жидкости (иногда называемому в дальнейшем "МГКЖ"), предназначенному для транспортировки и хранения большого объема жидкости, особенно жидкости, плотность которой меньше плотности морской воды. Указанной жидкостью может быть, в частности, пресная вода. Изобретение относится также к способу изготовления указанного контейнера.

Предпосылки изобретения

Использование мягких контейнеров для хранения и транспортировки грузов, особенно жидких, хорошо известно. Также хорошо известны и факты использования контейнеров для транспортировки жидкостей в воде, в частности в морской воде.

Если груз представляет собой жидкость или псевдоожиженное твердое вещество с плотностью меньше плотности морской воды, то нет необходимости в использовании жестких барж, танкеров или герметичных контейнеров. Предпочтительно использовать мягкие герметичный контейнеры, которые перемещают из одного места в другое способом буксировки или толкания. Такие мягкие контейнеры имеют очевидные преимущества по сравнению с жесткими контейнерами. Кроме того, мягкие контейнеры, соответствующим образом сконструированные, можно свертывать или складывать после удаления из них груза и убирать на хранение на время обратного рейса.

По всему миру существует много районов, где испытывается крайняя нужда в пресной воде. Пресная вода является таким товаром, что сбор полярного льда и айсбергов быстро превращается в большой бизнес. Однако где бы ни добывалась пресная вода, ее экономичная транспортировка в пункт назначения представляет собой проблему.

Например, фирма, занимающаяся сбором полярного льда, в настоящее время намерена использовать для транспортировки пресной воды танкеры, имеющие вместимость 150000 тонн. Очевидно, что стоимость данного предприятия включает в себя не только стоимость использования такого транспортного средства для доставки воды, но и дополнительные расходы на его обратный порожний рейс для приема на борт нового груза. Мягкие контейнеры после их опорожнения можно сложить и поместить, например, на буксир, который осуществлял их буксировку до пункта разгрузки, что приведет к сокращению расходов.

Даже при таком преимуществе экономика диктует условие, согласно которому объем перевозимого в мягком контейнере груза должен быть достаточным для того, чтобы стоимость самого этого груза превышала затраты на его транспортировку. Соответственно, ведутся конструкторские разработки мягких контейнеров все больших и больших размеров. Однако технические проблемы, касающиеся таких резервуаров, продолжают существовать, несмотря на то, что их разработка ведется уже не один год. Усовершенствования, относящиеся к мягким контейнерам или баржам, изложены в патентах США №№2997973, 2998973, 3001501, 3056373 и 3167103. Мягкие контейнеры предназначены в основном для транспортировки или хранения жидкостей или псевдоожиженных твердых веществ, удельный вес которых меньше удельного веса морской воды.

Плотность морской воды в сравнении с плотностью указанных жидкостей или псевдоожиженных твердых веществ отражает тот факт, что такой груз обеспечивает мягкой транспортировочной оболочке положительную плавучесть, когда эту оболочку, частично или целиком заполненную, помещают в морскую воду и буксируют. Указанная плавучесть груза обеспечивает плавучесть самого резервуара и облегчает доставку самого этого груза из одного морского порта в другой.

В патенте США №2997973 описан контейнер, который включает закрытый рукав из мягкого материала, такого, например, как ткань, пропитанная натуральным или синтетическим каучуком, и который имеет обтекаемый нос, приспособленный для присоединения к буксировочному средству, и по меньшей мере одну трубу, сообщающуюся с внутренним пространством контейнера с обеспечением его заполнения и опорожнения. Плавучесть обеспечивается жидким содержимым контейнера, а форма самого этого контейнера зависит от степени его заполнения. В указанном патенте сделано предположение о возможности изготовления мягкой транспортировочной оболочки из единого куска ткани, сотканного в виде рукава. Однако объяснение того, как это можно было бы выполнить при рукаве такого размера, не приводится. Очевидно, что при подобной конструкции придется столкнуться с проблемой, связанной со швами. В коммерческих мягких транспортировочных оболочках, как правило, имеются швы, так как сами эти оболочки обычно изготавливаются посредством сшивания или соединения каким-то другим способом кусков водонепроницаемого материала, что описано, например, в патенте США №3779196. Известно, что швы являются причиной выхода оболочки из строя, когда указанная оболочка периодически подвергается большим нагрузкам. Понятно, что выхода из строя из-за повреждения швов можно избежать в бесшовной конструкции.

Использование больших транспортировочных резервуаров сопряжено и с другими проблемами. Известно, что когда частично или целиком заполненная мягкая баржа или транспортировочный резервуар буксируется в морской воде, возникает проблема, связанная с нарушением устойчивости. Это нарушение устойчивости описывается как изгибное колебание резервуара, и связано оно непосредственно с мягкостью самого транспортировочного резервуара, заполненного частично или целиком. Указанное изгибное колебание называют также "рысканьем". Известно, что длинным мягким резервуарам, имеющим конусные концы и сравнительно постоянную длину окружности на большей части своей длины, свойственна проблема, связанная с рысканьем. Рысканье описано в патенте США №3056373, где отмечено, что мягкие баржи, имеющие конусные концы, подвержены возникновению колебаний, способных нанести серьезные повреждения или, в крайних случаях, даже разрушить баржу, когда скорость ее буксировки превышает определенное критическое значение. Считалось, что колебания этой природы порождаются силами, действующими на баржу в районе кормы в поперечном направлении. Было предложено решение указанной проблемы, заключающееся в создании устройства для отрыва линий потока воды, проходящей вдоль поверхности баржи, и образования турбулентности в воде вокруг кормы. Предполагалось, что такая турбулентность устранит или уменьшит силы, вызывающие рысканье, потому что оно зависит от плавного потока воды, являющегося причиной перемещений баржи в поперечном направлении.

Другие решения проблемы, связанной с рысканьем, предложены, например, в патентах США №№2998973, 3001501 и 3056373. Указанные решения включают, среди прочего, применение плавучих якорей, килей и отклоняющих колец.

Другое решение проблемы, связанной с рысканьем, заключается в создании резервуара, имеющего такую форму, которая обеспечивает устойчивость этого резервуара при буксировке. Данное решение реализовано на практике компанией Nordic Water Supply, расположенной в Норвегии. Используемые указанной компанией мягкие транспортировочные резервуары имеют форму, которую можно описать термином "удлиненный шестигранник". Было показано, что такая форма обеспечивает удовлетворительную устойчивость при буксировке при транспортировке пресной воды в открытом море. Однако подобные резервуары имеют ограничения по размерам, что обусловлено величиной действующих на них сил. Здесь начинает действовать соотношение буксировочного усилия, скорости буксировки и расхода топлива для резервуара с заданными размерами и формой. Капитан буксира, тянущего на тросе мягкий транспортировочный резервуар, хочет, чтобы скорость буксировки была такова, что сводила бы к минимуму стоимость транспортировки груза. В то время как высокие скорости буксировки являются привлекательными с точки зрения сокращения до минимума времени рейса, они же приводят к возникновению больших буксировочных усилий и к высокому расходу топлива. Большие буксировочные усилия требуют увеличения прочности материала, используемого для изготовления резервуара, так чтобы этот материал выдерживал высокие нагрузки. Увеличение прочности обычно осуществляется путем использования при изготовлении резервуара более толстого материала. Однако это приводит к увеличению веса резервуара и к уменьшению мягкости материала. А это в свою очередь ведет к возрастанию трудности в обращении с таким транспортировочным резервуаром: его труднее свертывать, так как он менее мягок, и труднее перевозить, так как он имеет больший вес.

Кроме того, с увеличением скорости буксировки резко возрастает расход топлива. Для конкретного резервуара имеется одна определенная комбинация значений скорости буксировки и расхода топлива, ведущая к минимальной стоимости транспортировки груза. При этом высокие скорости буксировки могут обострить проблемы, связанные с рысканьем.

В случае применения мягких транспортировочных резервуаров в форме удлиненного шестигранника, использующихся для перевозки пресной воды в открытом море, была установлена - для резервуара, имеющего емкость 20000 кубических метров, - приемлемая комбинация значений буксировочного усилия (приблизительно 8-9 метрических тонн (78,4-88,2 кН)), скорости буксировки (приблизительно 4,5 узлов (8,42 км/час)) и расхода топлива. Резервуары в форме удлиненного шестигранника, имеющие емкость 30000 кубических метров, буксируют с меньшей скоростью, при большем буксировочном усилии и при большем расходе топлива, чем цилиндрический резервуар емкостью 20000 кубических метров. Это обусловлено, главным образом, тем фактом, что ширина и высота большего удлиненного шестигранника должны приводить к вытеснению большего объема морской воды при буксировке такого шестигранника в открытом море. Желательно дальнейшее увеличение емкости резервуаров, чтобы получить эффект от повышения масштаба транспортных операций. Однако дальнейшее увеличение емкости резервуаров в форме удлиненного шестигранника приведет к более низким скоростям буксировки и к увеличению расхода топлива.

То, что сказано выше относительно рысканья, емкости резервуаров, буксировочного усилия, скорости буксировки и расхода топлива, обуславливает необходимость в усовершенствовании конструкции мягких транспортировочных резервуаров. Существует потребность в улучшенной конструкции, которая по отношению к уже имеющимся конструкциям позволила бы достичь сочетания устойчивой буксировки (без рысканья), большой емкости МГКЖ, высокой скорости буксировки, малого буксировочного усилия и низкого расхода топлива.

Кроме того, для увеличения объема буксируемого груза было предложено буксировать несколько мягких резервуаров вместе. Об этом можно прочитать в патентах США №№5657714, 5355819 и 3018748, где описана буксировка резервуаров, выстроенных в линию один за другим. А в Европейском патентном документе ЕРО 832032 В1 описана одновременная буксировка нескольких резервуаров способом "бок о бок" - такой способ призван увеличить устойчивость резервуаров.

Однако при буксировке мягких резервуаров бок о бок силы, действующие в поперечном направлении и вызванные перемещением океанских волн, создают неустойчивость, приводящую к сталкиванию резервуаров между собой и их опрокидыванию. Такие перемещения резервуаров могут повлечь за собой их повреждение, а также отрицательно влияют на скорость буксировки.

Другая проблема, касающаяся мягких резервуаров, заключается в больших буксировочных усилиях, действующих на них в добавление к силам, порожденным воздействием ветра и волн при экстремальных погодных условиях. Следовательно, крайне важно, чтобы в резервуаре не возникали разрывы, в противном случае весь груз может быть испорчен. Во избежание таких повреждений желательно усиление резервуара, для чего были предложены различные средства. Указанные средства обычно включают в себя прикрепление к внешней поверхности резервуара канатов, о чем можно прочитать, например, в патентах США №№2979008 и 3067712. Были предложены также усилительные полосы и ребра, приклеиваемые к внешней поверхности резервуара, что описано в патенте США №2391926. Однако такие усилительные элементы имеют тот недостаток, что требуют своего прикрепления к резервуару, будучи довольно объемистыми, и недостаток этот особенно существенен, если резервуар после опорожнения предполагается свертывать. Кроме того, внешние усилительные элементы на поверхности резервуара приводят к увеличению гидродинамического сопротивления во время буксировки. Тогда как наличие усилительных элементов весьма желательно, особенно в случае использования легкой ткани, способ усиления сам по себе требует усовершенствования.

При всем том, что создание бесшовного мягкого резервуара является желательным, как уже упоминалось при описании известного уровня техники, существуют определенные трудности, связанные со средствами для создания такой конструкции. Как уже отмечалось, до настоящего времени большие мягкие резервуары обычно изготавливались из небольших секций, которые сшивали или склеивали друг с другом. Эти секции должны были быть водонепроницаемыми. Если первоначально их изготавливали из материала, не являющегося водонепроницаемым, то до соединения друг с другом их можно было легко снабдить водонепроницаемым покрытием. Указанное покрытие может наноситься обычными способами, например распылением или погружением.

Наносить покрытие на большие куски ткани (например, с размерами 40×200 футов (12×60 метров)) можно с использованием соответствующего по размерам вальцового устройства для нанесения жидкого покрытия. Хотя указанные куски ткани довольно большие, они все же не так велики, как требуется для МГКЖ. Создавать же вальцовое устройство для нанесения покрытия на куски ткани больших размеров - таких, какие необходимы для выполнения данного изобретения, - экономически невыгодно.

В отличие от способа, реализуемого с применением вальцового устройства, водонепроницаемую ткань также традиционно изготавливают путем нанесения жидкого покрытия на тканую или нетканую основу и его последующего отверждения с использованием нагрева или химической реакции. В данном процессе при нанесении покрытия и его дальнейшего полного отверждения используют оборудование для натяжения и удержания ткани. Обычные производственные линии для нанесения покрытия способны обрабатывать многие сотни или тысячи футов ткани с шириной в диапазоне до 100 дюймов (2,54 метра). В этих линиях используются опорные ролики, станции покрытия и печи отверждения, посредством которых и производится обработка тканой основы с шириной, находящейся в указанном диапазоне до 100 дюймов (2,54 метра).

Однако в случае мягкого тканого бесшовного резервуара очень больших размеров - порядка 40 футов (12 метров) в диаметре и 1000 футов (300 метров) длиной или даже более того - применение обычных способов нанесения покрытия было бы затруднительным. В то время как нанести покрытие на сравнительно небольшие плоские куски ткани довольно легко, проделать то же самое с очень длинной и широкой цельной конструкцией в виде рукава гораздо труднее.

Таким образом, существует потребность в МГКЖ, который предназначен для транспортировки больших объемов жидкости и применение которого решило бы вышеупомянутые проблемы, присущие подобной конструкции и той среде, где она эксплуатируется.

Сущность изобретения

Следовательно, главной целью изобретения является создание бесшовного тканого МГКЖ сравнительно больших размеров, предназначенного для транспортировки грузов, включая, в частности, пресную воду, плотность которых меньше плотности морской воды.

Другой целью изобретения является создание такого МГКЖ, который имел бы средства, препятствующие возникновению нежелательного рысканья этого МГКЖ во время буксировки.

Еще одной целью изобретения является создание средств, позволяющих осуществлять одновременную транспортировку нескольких указанных МГКЖ.

Еще одной целью изобретения является создание средств усиления указанного МГКЖ, чтобы обеспечить эффективное распределение действующей на него нагрузки и воспрепятствовать появлению разрывов.

Еще одна цель - создание способа нанесения покрытия на используемый в МГКЖ тканый рукав, для того чтобы сделать его водогазонепроницаемым, или создание какого-то другого средства обеспечения непроницаемости указанного рукава.

Эти, а также другие цели и преимущества будут реализованы посредством настоящего изобретения. В нем для создания МГКЖ предлагается использовать бесшовный тканый рукав длиной не менее 300 футов (90 метров) и диаметром не менее 40 футов (12 метров). Столь большая конструкция может быть соткана на существующих станках, на которых изготавливают специальную ткань, используемую в бумажном производстве, например на тех станках, что принадлежат правопреемнику составителя данной заявки. Концы рукава, называемые иногда "носом и хвостом" или "носом и кормой", герметизируют любыми подходящими способами, включая, например, такой, при котором концы завертывают и заклеивают и/или простегивают, а к носу прикрепляют соответствующий буксирный брус. Примеры концевых частей мягких контейнеров, соответствующих известному уровню техники, можно найти в патентах США №№2997973, 3018748, 3056373, 3067712 и 3150627. Контейнер имеет отверстие или отверстия для загрузки и разгрузки, такие, например, какие описаны в патентах США №№3067712 и 3224403.

Чтобы снизить эффект рысканья столь длинной конструкции, какой является мягкий контейнер, вдоль его длины размещают продольные балки жесткости. В этих балках следует повышать давление с помощью сжатого воздуха или другой среды, находящейся под давлением. Предпочтительно, чтобы указанные балки были сотканы в виде части рукава, но они могут быть сотканы также и отдельно и удерживаться в специальных манжетах, которые сотканы в виде части МГКЖ. Они также могут быть сплетены способом, который представлен в патентах США №№5421128 и 5735083 или в статье "Трехмерные плетеные конструкции из композиционных материалов и их применение" Д.Брукштейна ("3-D Braided Composites-Design and Applications" by D.Brookstein), опубликованной на шестой Европейской Конференции по Композиционным Материалам, проходившей в сентябре 1995 года. Эти балки также могут быть связаны или наслоены за одно целое с текстильной конструкцией, используемой для изготовления рукава. Предпочтительно, чтобы вся конструкция была изготовлена как одно целое, т.е. представляла собой блочную конструкцию. Возможно также прикрепление указанных балок к рукаву посредством пришивания, однако блочная конструкция является предпочтительной благодаря простоте ее изготовления и ее большей прочности.

Балки жесткости или усилительные балки, конструкция которых схожа с той, что упомянута выше, могут проходить и по окружности рукава на некотором расстоянии друг от друга.

Указанные балки обеспечивают также плавучесть МГКЖ, удерживая его на поверхности после разгрузки, так как пустой МК обычно тяжелее морской воды. Если МГКЖ предполагается свертывать для хранения, то для повышения и сбрасывания давления в указанных балках могут быть предусмотрены специальные клапаны.

В ситуации, когда одновременно буксируют по меньшей мере два МГКЖ, возможен вариант, при котором они расположены бок о бок. В этом случае для увеличения устойчивости МГКЖ и предотвращения их опрокидывания используются разделительные балки, соединяющие соседние МГКЖ друг с другом в продольном направлении и предпочтительно содержащие сжатый воздух или другую среду под давлением. Указанные разделительные балки могут быть прикреплены к боковым стенкам МГКЖ посредством соединителей, в которых применяется шов, выполненный с использованием штифта, или любым другим подходящим для данной цели средством.

Другим вариантом является сотканная по бесшовной или непрерывной технологии группа МГКЖ, последовательно соединенных друг с другом своими концами посредством плоской тканой части.

Кроме того, настоящее изобретение включает применение усилительных волокон, которые вплетают в рукав, использующийся для изготовления МГКЖ. Эти усилительные волокна могут проходить по окружности рукава с разнесением в продольном направлении и могут проходить в продольном направлении с разнесением в вертикальном направлении. Такая конструкция, помимо обеспечения усиления, дает возможность использовать при изготовлении рукава более легкую ткань. Так как указанные волокна вплетены в ткань, то нет необходимости во внешних средствах их закрепления. Не создают они также и дополнительного гидродинамического сопротивления во время буксировки МК.

Усиление может быть выполнено также в виде тканых карманов, расположенных на рукаве и предназначенных для приема продольных и круговых усилительных тросов или проволок, которые будут обеспечивать требуемую прочность МГКЖ, сохраняя в то же самое время его форму.

В настоящем изобретении также описаны способы придания рукаву свойства непроницаемости. В этом отношении предложены различные способы, дающие возможность наносить покрытие обычным путем, например распылением, погружением и т.д. Покрытие из непроницаемого материала может быть нанесено на рукав с внутренней стороны, с внешней стороны или с обеих сторон. Если переплетение ткани рукава достаточно плотное, то перед нанесением внешнего покрытия путем распыления сам рукав можно надуть. Для нанесения внешнего покрытия в рукав при необходимости можно вставить неприлипающий эластичный баллон. Этот баллон впоследствии удаляют, после чего рукав можно надуть и нанести покрытие с внутренней стороны. Как вариант, для предотвращения слипания участков внутренней поверхности во время нанесения покрытия в рукав можно вставить плоскую неприлипающую подкладку, которую в последствии удаляют. Перед нанесением покрытия в рукав можно вставить также механическое приспособление, которое будет удерживать участки внутренней поверхности рукава при нанесении покрытия на некотором расстоянии друг от друга.

Как вариант, рукав может быть соткан из волокон, имеющих термопластичное покрытие, или в переплетение ткани рукава могут быть включены отдельные термопластичные волокна. Такой рукав подвергают нагреванию и воздействию давления, чтобы термопластичный материал заполнил пустоты в переплетении ткани и сделал сам рукав водогазонепроницаемым. Устройство, обеспечивающее выполнение указанной операции, также представлено в данной заявке.

Краткое описание чертежей

Описание настоящего изобретения, выполнение которого позволит достичь указанных целей и преимуществ, приведено ниже со ссылкой на приложенные чертежи, на которых:

фиг.1 изображает общий вид в аксонометрии цилиндрического МГКЖ с заостренным носом, соответствующего известному уровню техники;

фиг.2 изображает общий вид в аксонометрии предлагаемого цилиндрического МГКЖ со сплющенным носом;

фиг.2А изображает общий вид в аксонометрии языкового устройства, герметизирующего нос предлагаемого МГКЖ;

фиг.2В изображает разрез показанного на фиг.2А носа предлагаемого МГКЖ;

фиг.2С и 2D изображают языковое устройство, альтернативное тому, что показано на фиг.2А и 2В, и соответствующее настоящему изобретению;

фиг.2Е изображает общий вид в аксонометрии концевой части предлагаемого МГКЖ, находящейся в сплющенном и сложенном состоянии перед герметизацией;

фиг.2F изображает общий вид в аксонометрии предлагаемого МГКЖ, имеющего на своем носу и корме тупые наконечники;

фиг.2G и 2Н изображают наконечник, конструкция которого альтернативна той, что показана на фиг.2Р, и который соответствует настоящему изобретению;

фиг.2I изображает общий вид в аксонометрии предлагаемого МГКЖ, имеющего сплющенный нос, перпендикулярный корме;

фиг.3 изображает разрез предлагаемого МГКЖ, имеющего продольные балки жесткости;

фиг.3А изображает общий вид в аксонометрии предлагаемого МГКЖ с продольными балками жесткости (показаны отдельно), вставленными в расположенные вдоль самого МГКЖ манжеты;

фиг.4 изображает, частично в разрезе, предлагаемый МГКЖ, имеющий круговые балки жесткости;

фиг.5 изображает общий вид предлагаемого МГКЖ стручкообразной формы, имеющего одну продольную балку жесткости и одну вертикальную балку жесткости, расположенную на носу;

фиг.5А и 5В изображают общий вид группы предлагаемых МГКЖ стручкообразной формы, соединенных между собой посредством плоской тканой конструкции;

фиг.6 изображает общий вид двух предлагаемых МГКЖ, буксируемых бок о бок и соединенных между собой посредством разделительных балок;

фиг.7 схематически иллюстрирует распределение сил, действующих на буксируемые бок о бок предлагаемые МГКЖ, соединенные между собой посредством разделительных балок;

фиг.8 изображает в аксонометрии предлагаемое устройство, предназначенное для воздействия на используемый в МГКЖ рукав нагреванием и давлением;

фиг.9 изображает в аксонометрии предлагаемое устройство, показанное на фиг.8, вместе с рукавом; и

фиг.10, 10А и 10В изображают в аксонометрии часть используемого в МГКЖ рукава альтернативной формы, имеющего тканые карманы для размещения усилительных элементов и соответствующего настоящему изобретению.

Подробное описание предпочтительных вариантов выполнения изобретения

Предлагаемый МГКЖ 10 должен изготавливаться из бесшовного водогазонепроницаемого рукава, выполненного из текстильной ткани. Форма указанного рукава может быть разной. Например, как показано на фиг.2, МГКЖ может содержать рукав 12, имеющий на всем своем протяжении по существу одинаковый диаметр (или одинаковый периметр) и герметизированный на обоих концах 14 и 16. Диаметр или форма рукава могут также изменятся по его длине (см. фиг.5). Соответствующие концы 14 и 16 могут быть закрыты, сжаты и герметизированы любыми способами, как показано далее. Готовая конструкция с нанесенным на нее покрытием также будет достаточно мягкой, чтобы ее можно было сложить или свернуть для транспортировки и хранения.

Перед тем, как перейти к более подробному обсуждению конструкции предлагаемого МГКЖ, важно принять во внимание определенные конструктивные факторы. Равномерное распределение буксировочной нагрузки имеет решающее значение для эффективной эксплуатации МГКЖ и долгого срока его службы. Во время буксировки на МГКЖ действуют два типа сил гидродинамического сопротивления: сила вязкостного сопротивления и сила сопротивления формы. Общая сила, или буксировочная нагрузка, равняется сумме этих двух сил. Когда заполненный и находящийся в неподвижном состоянии МГКЖ приводится в движение, возникает сила инерции, действующая на этот МГКЖ во время его ускорения до достижения им постоянной скорости. Указанная сила инерции может быть довольно большой по отношению к общей силе гидродинамического сопротивления вследствие приведения в движение груза большой массы. Было показано, что сила гидродинамического сопротивления в основном определяется наибольшей площадью поперечного сечения МГКЖ, или, иначе говоря, местом его наибольшего диаметра. После достижения постоянной скорости буксировки сила инерции буксировки становится равной нулю, а общая буксировочная нагрузка становится равной общей силе гидродинамического сопротивления.

Кроме того, было установлено, что для увеличения объема МГКЖ более эффективно увеличивать его длину, чем одновременно длину и ширину. Например, была получена зависимость буксировочного усилия от скорости буксировки для транспортировочной оболочки цилиндрической формы, имеющей сферические нос и корму. В соответствии с этой зависимостью предполагается, что МГКЖ полностью погружен в воду. В то время как данное предположение может быть неверно для груза, плотность которого меньше плотности морской воды, оно дает способ оценки влияния конструкции МГКЖ на буксировочные требования. Эта модель оценивает общее буксировочное усилие посредством вычисления и суммирования значений двух составляющих гидродинамического сопротивления для заданной скорости. Две составляющих гидродинамического сопротивления - это вязкостное сопротивление и сопротивление формы. Формулы для вычисления составляющих гидродинамического сопротивления приведены ниже.

Вязкостное сопротивление (тонны) =

(0,25·(A4+D4)·(B4+(3,142·C4))·E4 1,63/8896,

Сопротивление формы (тонны) =

(((В4-(3,14·С4/2))·С4/2) 1,87)·Е4 1,33·1,133/8896,

Общее буксировочное усилие (тонны) =

вязкостное сопротивление (тонны) + сопротивление формы (тонны).

Переменные в приведенных формулах означают следующее: А4 - полная длина в метрах, D4 - общая длина носовой и кормовой частей в метрах, В4 -периметр оболочки в метрах, С4 - осадка в метрах и Е4 - скорость в узлах.

Теперь можно определить буксировочное усилие для ряда МГКЖ, имеющих разную конструкцию. Предположим, к примеру, что полная длина МГКЖ составляет 160 метров, общая длина его носовой и кормовой частей 10 метров, периметр 35 метров, скорость 4 узла (7,48 км/час) и что его резервуар заполнен на 50%. Осадка в метрах вычисляется исходя из того предположения, что форма поперечного сечения, частично заполненного МГКЖ, имеет форму велотрека. Это означает, что указанное сечение выглядит как два полукруга, присоединенных к прямоугольной центральной части. Согласно вычислениям осадка такого МГКЖ равняется 3,26 метра. Формула для вычисления осадки приведена ниже.

Осадка (метров) = B4/3,14·(1-((1-J4) 0,5)),

где J4 - степень заполненности МГКЖ (50% в данном случае).

Для указанного МГКЖ общее гидродинамическое сопротивление равняется 3,23 тонны (31,65 кН). При этом сопротивление формы равняется 1,15 тонны (11,27 кН), а вязкостное сопротивление равняется 2,08 тонны (20,38 кН). Если бы груз представлял собой пресную воду, то ее в данном МГКЖ, заполненном на 50%, находилось бы 7481 тонна.

Если есть необходимость в МГКЖ, способном при заполненности на 50% перевозить около 60000 тонн воды, то вместимость МГКЖ можно увеличить по меньшей мере двумя способами. Один способ заключается в умножении полной длины, общей длины носовой и кормовой частей, а также длины окружности на один и тот же коэффициент. Так, если указанные размеры МГКЖ умножить на 2, его вместимость при заполненности на 50% составит 59846 тонн. Общая буксировочная сила увеличится с 3,23 тонны до 23,72 тонны (с 31,65 кН до 232,46 кН), то есть на 634%. При этом сопротивление формы составит 15,43 тонны (151,21 кН (возрастет на 1241%)), а вязкостное сопротивление составит 8,29 тонны (81,24 кН (возрастет на 300%)). Увеличение буксировочного усилия происходит в основном за счет увеличения сопротивления формы, а это отражает тот факт, что данная конструкция МГКЖ при его перемещении в морской воде требует перемещения большего количества этой самой морской воды.

Альтернативный способ увеличения вместимости МГКЖ до 60000 тонн заключается в удлинении этого МГКЖ при сохранении неизменными длины его окружности и размеров его носа и кормы. Когда полная длина МГКЖ увеличится до 1233,6 метра, его вместимость при заполненности на 50% составит 59836 тонн. При скорости 4 узла (7,48 км/час) общая сила гидродинамического сопротивления составит 16,31 тонны (159,84 кН) или 69% от соответствующей силы для второго МГКЖ, описанного выше. Сопротивление формы в этом случае будет равняться 1,15 тонны (11,27 кН (такое же, как у первого МГКЖ)), а вязкостное сопротивление составит 15,15 тонны (148,47 кН (возрастет на 631% по отношению к первому МГКЖ)).

Эта альтернативная конструкция МГКЖ (удлиненная до 1233,6 метра) явно имеет преимущество в смысле увеличения вместимости при минимальном увеличении буксировочного усилия. Удлиненная конструкция также приводит к гораздо большей экономии топлива, расходуемого буксиром, по сравнению с первой увеличенной конструкцией такой же вместимости.

Определив предпочтительный способ увеличения вместимости МГКЖ, обратимся теперь к общей конструкции рукава 12, из которого этот МГКЖ изготавливается. Согласно настоящему изобретению рукав 12 предлагается ткать по бесшовной технологии на большом ткацком станке, какой обычно используется для изготовления специальной бесшовной ткани или одежды, применяемой в бумажном производстве. Рукав 12 ткут на ткацком станке, имеющем ширину примерно 96 футов (29,3 метра). При такой ширине станка рукав 12 будет иметь диаметр приблизительно 92 фута (28 метров). Длина же готового рукава 12 может достигать 300 футов (90 метров) и более. Рукав, как это рассмотрено ниже более подробно, должен быть непроницаемым для морской воды или для ионов соли. После придания рукаву указанных свойств его концы герметизируют. Герметизация нужна не только для того, чтобы конструкция была способна содержать в себе воду или какой-то другой груз, но и для того, чтобы обеспечить средство для буксировки МГКЖ.

Существует много способов герметизации. Герметичный конец можно получить посредством сплющивания конца 14 рукава 12 и его по меньшей мере однократного сложения, как показано на фиг.2. Один конец 14 рукава 12 можно герметизировать таким образом, что плоскость его поверхности герметизации будет совпадать с плоскостью поверхности герметизации другого конца 16 рукава. Как вариант, плоскость указанной поверхности конца 14 может быть перпендикулярна плоскости, образованной указанной поверхностью на другом конце 16, и тогда конец 14 образует нос, перпендикулярный поверхности воды, подобно носу судна (см. фиг.21). Для герметизации концов 14 и 16 рукава их сплющивают таким образом, чтобы длина зоны герметизации составила несколько футов. Герметизация облегчается путем склеивания или плотного соединения внутренних поверхностей сплющенных концов рукава посредством клея или химически активного вещества. Кроме того, сплющенные концы 14 и 16 рукава можно зажать и усилить брусьями 18 из металла или композиционного материала, скрепляемыми болтами или какой-нибудь составной конструкцией. Указанные брусья 18 могут служить средством, к которому присоединяется буксировочное устройство 20, идущее от буксира, осуществляющего буксировку МГКЖ.

Кроме того, как показано на фиг.2А и 2В, в конец рукава 12 перед герметизацией может быть вставлена деталь 22 из металла или из композиционного материала, которая в дальнейшем будет называться "языком". Указанный язык 22 должен иметь такую форму, которая соответствовала бы форме конца рукава, когда этот конец или полностью открыт, или частично сплющен, или полностью сплющен. Конец 14 рукава 12 герметизируют вокруг языка 22 посредством клея или связующего вещества. Сам язык закрепляют в положенном месте болтами 24 или какими-то другими подходящими средствами. При этом его прикрепляют не только к концу рукава, имеющего специальное покрытие, но также и к любой внешней металлической пластине или поддерживающему составному приспособлению. Язык может быть снабжен крепежными приспособлениями для буксировки МГКЖ. Также он может иметь по меньшей мере одно отверстие или трубу 28, которые можно использовать для вентиляции МГКЖ, для заполнения его водой или для его опорожнения. Указанные трубы 28 могут быть выполнены с обеспечением возможности подсоединения МГКЖ к насосам, присоединенным к выпускной трубе и к внешнему источнику питания, и использовать эти насосы для удаления из МГКЖ воды.

Возможны и другие формы конструкции указанного языка, такие, например, как форма языка 22 с пятью зубцами, показанного на фиг.2С и 2D. В каждом из указанных зубцов имеется отверстие 28 для заполнения, опорожнения или вентиляции МГКЖ, а к рукаву 12 указанный язык 22 присоединяют способом, аналогичным тому, что уже рассматривался. Как и язык любой другой конструкции, язык 22 имеет такие размеры, что периметр его внешней поверхности соответствует периметру конца рукава 12.

Альтернативой конструкции с языком является конструкция со швом, в котором используется штифт и который может быть выполнен на герметизированном конце рукава. Способ, которым это можно сделать, заключается в использовании передней и задней кромок МГКЖ для создания особых швов, называемых швами, выполненными с использованием штифта. Такой шов можно выполнить следующим образом: начинают изготовление рукава с того, что ткут плоскую ткань длиной примерно 10 футов (3 метра). Затем конфигурацию ткацкого станка меняют, перестраивая его на изготовление ткани в форме рукава. Когда участок в форме рукава закончен, станок перестраивают обратно и снова ткут плоскую ткань длиной приблизительно 10 футов (3 метра). После нанесения покрытия на плоский конец рукава этот конец завертывают назад так, чтобы образовалась замкнутая петля. Указанную петлю фиксируют в нужном положении посредством скрепления тех двух участков ткани с покрытием, которые при образовании петли пришли в соприкосновение. Эти участки можно скрепить болтами и усилить пластиной из металла или композиционного материала. Полученную замкнутую петлю подвергают машинной обработке или разрезают так, чтобы образовался ряд петлевых пальцев одинакового размера, отстоящих друг от друга на некотором расстоянии. Это расстояние должно быть немного больше ширины самого петлевого пальца. Указанные петлевые пальцы образуют один конец выполняемого с использованием штифта шва, который можно ввести в зацепление с другой группой петлевых пальцев на другом МГКЖ. После того, как петлевые пальцы, расположенные на двух концах двух МГКЖ, вошли в зацепление друг с другом, в образуемые ими петли вводят трос или штифт, который затем закрепляют в нужном положении. Полученный таким образом шов можно использовать для присоединения буксировочного устройства. Как вариант, этот шов может служить средством соединения двух МГКЖ друг с другом. Используя это средство, можно быстро соединять два МГКЖ и также быстро их разъединять.

Альтернативой простому сплющенному и герметизированному концу 14 рукава 12 является такой конец, который сплющивают и складывают так, что его ширина W после герметизации соответствует либо диаметру самого рукава, либо его ширине, когда он заполнен водой и плавает в морской воде. Общий вид сплющенного и сложенного конца рукава показан на фиг.2Е. Такой способ приведения в соответствие ширины герметизированного конца рукава с шириной или диаметром самого рукава в заполненном состоянии сводит к минимуму концентрацию напряжений, возникающих в МГКЖ при его буксировке.

Конец 14 (сплющенный и сложенный) герметизируют, используя клей или химически активный полимерный герметик. Для надежности герметизированный конец можно также усилить посредством брусьев из металла или композиционного материала, как описывалось ранее, а также снабдить его средством присоединения буксировочного устройства. Кроме того, перед герметизацией в конец рукава можно вставить описанный ранее язык из металла или композиционного материала. Форма указанного языка должна соответствовать форме сплющенного и сложенного конца рукава.

Другой способ герметизации концов рукава включает присоединение к ним наконечников 30 из металла или композиционного материала, какие показаны на фиг.2F. В этом варианте выполнения изобретения размеры указанных наконечников определяются периметром рукава. Периметр наконечника 30 должен соответствовать периметру внутренней части рукава 12, а герметизацию в этом случае выполняют с помощью клея, болтов или любым другим подходящим для данной цели способом. Наконечник 30 служит в качестве средства герметизации, средства заполнения/опорожнения МГКЖ через отверстия 31 и средства присоединения буксировочного устройства. МГКЖ в данном варианте выполнения имеет не заостренный, а тупой конец, который на всем своем протяжении имеет по существу неизменный периметр и который распределяет усилие по наибольшему периметру МГКЖ, также являющемуся неизменным по всей длине этого МГКЖ. В данном случае не происходит того, что происходит в МГКЖ, соответствующем известному уровню техники (см. фиг.1), где усилия концентрируются в зоне шейки, имеющей небольшой диаметр. Посредством присоединения к рукаву буксировочного наконечника, периметр которого соответствует периметру самого рукава, обеспечивается более равномерное распределение усилий по всему МГКЖ. Особенно это касается тех усилий, которые действуют на МГКЖ в момент начала буксировки.

Альтернативная конструкция наконечника изображена на фиг.2G и 2Н. Показанный на них наконечник 30 также выполнен из металла или композиционного материала, а герметичное соединение его с рукавом 12 осуществляют с помощью клея, болтов или каким-то другим подходящим способом. Как видно на указанных чертежах, при всем том, что наконечник 30 имеет конусную форму, периметр его задней части соответствует внутреннему периметру рукава 12, что обеспечивает равномерное распределение действующих на этот рукав сил.

Возможны различные подходы к решению проблемы распределения буксировочных усилий по всему МГКЖ и уменьшения их концентрации в отдельных местах: сплющивание конца рукава, его сплющивание и складывание для герметизации, использование языка, использование наконечника. Все эти меры ведут к улучшению эксплуатационных качеств МГКЖ.

Рассмотрев, каким образом буксировочные усилия определяют ту форму МГКЖ, которая является более эффективной, т.е. что более длинный МГКЖ лучше, чем более широкий, а также рассмотрев способы герметизации концов рукава, перейдем теперь к рассмотрению того, как силы, действующие на сам МГКЖ, влияют на выбор его конструкции и на выбор материалов.

Силы, которые способны оказывать воздействие на МГКЖ, можно рассматривать с двух сторон. С одной стороны, можно оценить силы гидродинамического сопротивления, которые действуют на МГКЖ, перемещающийся в воде с разными находящимися в некотором диапазоне скоростями. Эти силы можно распределить по всему МГКЖ равномерно, и желательно - максимально равномерно. С другой стороны, МГКЖ изготавливают из определенного материала с заданной толщиной. Для любого конкретного материала известны его предельная нагрузка и его свойства при растяжении, и можно понять, что не следует подвергать материал нагрузке, превышающей некоторое определенное значение, которое можно выразить в процентах от предельной нагрузки. Предположим, к примеру, что материал МГКЖ имеет базовый вес 1000 грамм на квадратный метр и половина этого базового веса приходится на текстильный материал (без покрытия), а другая половина - на связующий материал или материал покрытия, причем 70% волокон ориентированы в продольном направлении. Если волокна изготовлены, например, из нейлона 6 или нейлона 6,6, имеющих плотность 1,14 грамм на кубический сантиметр, то можно вычислить, что суммарная площадь поперечного сечения продольно ориентированных волокон в материале МГКЖ, имеющем ширину 1 метр, составляет примерно 300 квадратных миллиметров. Триста (300) квадратных миллиметров равняются приблизительно 0,47 квадратного дюйма. Если предположить, что нейлон имеет предел прочности равный 80000 фунтов на квадратный дюйм (550 мПа), то кусок указанного материала МГКЖ, имеющий ширину 1 метр, разорвется, когда нагрузка достигнет значения 37 600 фунтов (17000 кг). Это в данном случае эквивалентно 11500 фунтам на линейный фут (17100 килограммов на метр). Длина окружности МГКЖ, имеющего диаметр 42 фута (12,8 м), равняется 132 футам (40,2 м). Теоретически предел прочности для такого МГКЖ будет равен 1518000 фунтов (68900 кг). Предположив, что прилагаемая к МГКЖ нагрузка не будет превышать 33% от предела прочности нейлона, получим максимально допустимую нагрузку для этого МГКЖ, которая будет равна приблизительно 500000 фунтов (227000 кг) или около 4000 фунтов на линейный фут (333 фунтам на линейный дюйм или 5950 килограммов на метр). Таким образом, можно определить требования в отношении нагрузки, которые следует учесть при выборе материалов и при выборе технологии изготовления МГКЖ.

Кроме того, МГКЖ подвергается и циклической нагрузке, значение которой изменяется от нулевого до весьма высокого. Следовательно, при выборе материала следует также всегда учитывать его способность восстанавливать свои свойства в условиях указанной циклической нагрузки. Используемые в МГКЖ материалы должны также выдерживать воздействие солнечных лучей, морской воды, температурных изменений этой воды, воздействие морских организмов и перевозимого груза. Также они должны предотвращать загрязнение груза морской водой, которое может произойти, если указанная вода каким-то образом попадет в этот самый груз или если в него диффундируют ионы соли.

Учитывая все вышесказанное, следует отметить, что в настоящем изобретении предлагается изготавливать МГКЖ из ткани с покрытием. Указанная ткань имеет два основных компонента - усилительное волокно и полимерное покрытие. Подходящими материалами для изготовления используемых в МГКЖ усилительных волокон и полимерного покрытия могут быть самые разные материалы. Эти материалы должны быть способны выдерживать механические нагрузки и разные виды растяжения, которым будет подвергаться МГКЖ.

В настоящем изобретении предполагается, что разрывная нагрузка при растяжении, которой должен обладать материал МГКЖ, находится в диапазоне приблизительно от 1100 фунтов на дюйм (19660 килограммов на метр) ширины ткани до 2300 фунтов на дюйм (41110 килограммов на метр) этой ширины. Кроме того, материал покрытия должен выдерживать многократные складывания или изгибы, так как МГКЖ часто наматывается на барабан.

Полимерные материалы, которые подходят для выполнения покрытия, включают поливинилхлорид, полиуретаны, синтетические и натуральные каучуки, поликарбомиды, полиолефины, силиконовые полимеры и акриловые полимеры. Указанные полимеры по своей природе могут быть термопластичными или термореактивными. Среди термореактивных полимерных покрытий могут быть такие, которые отверждаются посредством нагрева, которые отверждаются при комнатной температуре или которые отверждаются посредством воздействия на них ультрафиолетовым излучением. Полимерные покрытия могут содержать пластификаторы и стабилизаторы, которые повышают либо гибкость, либо долговечность этих покрытий. Предпочтительными материалами для покрытия являются пластифицированные поливинилхлорид, полиуретаны и поликарбомиды. Указанные материалы обладают хорошими свойствами в отношении непроницаемости для воды и газа и являются одновременно гибкими и долговечными.

Подходящими материалами для усилительного волокна являются нейлон (как общий класс), полиэфиры (как общий класс), полиарамиды (такие, например, как Kevlar®, Twaron или Technora), полиолефины (такие, например, как Dyneema и Spectra) и полибензоксазол (РВО).

Высокопрочный материал, принадлежащий какому-то определенному классу материалов и использующийся для изготовления волокон, сводит к минимуму вес ткани МГКЖ, что удовлетворяет конструктивным требованиям. Предпочтительными материалами для усилительных волокон являются высокопрочные нейлоны, высокопрочные полиарамиды и высокопрочные полиолефины. Использование полибензоксазола желательно из-за его высокой прочности, но нежелательно из-за его сравнительно высокой стоимости. Использование высокопрочных полиолефинов желательно именно благодаря их высокой прочности, однако они плохо соединяются с материалами покрытия.

Из усилительного волокна можно изготовить ткань, имеющую разные переплетения - от полотняного переплетения (с раппортом 1×1) до переплетения "рогожка" и саржевого переплетения. Подходящими являются такие раппорты переплетения "рогожка", как 2×2, 3×3, 4×4, 5×5, 6×6, 2×1, 3×1, 4×1, 5×1 и 6×1. Что касается саржевого переплетения, то подходят следующие его раппорты: 2×2, 3×3, 4×4, 5×5, 6×6, 2×1, 3×1, 4×1, 5×1 и 6×1. Кроме того, можно использовать атласное переплетение, а именно такие его раппорты, как 2×1, 3×1, 4×1, 5×1 и 6×1. Рассмотренные выше переплетения являются однослойными, однако специалисту в данной области должно быть понятно, что, в зависимости от обстоятельств, подходящими могут быть также и многослойные переплетения.

Размер нити или денье, выраженный через номер нити, будет меняться в зависимости от прочности выбранного материала. Чем больше диаметр нити, тем меньшее количество таких нитей на дюйм ткани потребуется для достижения необходимой прочности. И наоборот, чем диаметр нити меньше, тем большее количество таких нитей на дюйм ткани потребуется для обеспечения той же самой прочности. В зависимости от желаемого качества поверхности ткани можно использовать нить с различными степенями крутки. Крутка нити может меняться от нулевой до такой, при которой выполнено 20 и более оборотов на один дюйм (2,54 см) длины. Кроме того, форма нити может быть разной. В зависимости от обстоятельств, можно использовать нить с круглой, эллиптической, сплюснутой или другой подходящей для данной цели формой.

Таким образом, учитывая все вышесказанное, можно выбрать волокно, переплетение и материал покрытия, подходящие для выполнения данного изобретения.

Возвращаясь к конструкции самого МГКЖ 10, следует отметить, что, в то время как была установлена большая эффективность длинного МГКЖ при буксировке с высокими скоростями (превышающими обычную в настоящее время скорость 4,5 узла (8,42 км/час)), рысканье при использовании длинной конструкции представляет собой существенную проблему. Чтобы уменьшить возможность возникновения рысканья, в настоящем изобретении предложен МГКЖ 10, имеющий, как показано на фиг.3, по меньшей мере одну продольную балку 32, которая обеспечивает жесткость рукава 12 по его длине. Таким способом конструкции МГКЖ 10 сообщается своего рода дополнительная продольная жесткость. Балки 32 могут иметь трубчатую конструкцию и быть выполненными из воздухонепроницаемой ткани с покрытием. После надувания балки 32 сжатым воздухом или другим газом, находящимся под давлением, она становится жесткой и способна нести прикладываемую к ней нагрузку. Для получения необходимой жесткости она также может быть заполнена находящейся под давлением жидкостью, например водой. Балки 32 могут быть выполнены прямыми или изогнутыми в зависимости от того, какая их форма желательна в том или ином конкретном случае применения, а также в зависимости от нагрузки, которую им предстоит нести.

Балки 32 могут прикрепляться к МГКЖ 10 или могут быть выполнены с ним за одно целое. На фиг.3 показаны две балки 32, расположенные на противоположных сторонах МГКЖ 10. Балки 32 могут проходить по всей длине МГКЖ 10 или лишь по небольшой ее части. Их длина и расположение диктуются необходимостью придать МГКЖ 10 устойчивость и предотвратить рысканье. Каждая из них может быть цельной или состоять из отдельных частей 34, проходящих вдоль МГКЖ 10 (см. фиг.4).

Предпочтительно балка 32 выполнена за одно целое с МГКЖ 10. В этом случае меньше вероятность того, что она от этого МГКЖ 10 отсоединится. По меньшей мере одна балка 32 может быть соткана за одно целое с цельнотканым рукавом 12, используемым для изготовления МГКЖ 10. Можно ткать не только один рукав 12, внутреннее пространство которого будет местонахождением перевозимого груза, но также одновременно ткать трубчатый элемент или трубчатые элементы 32, которые в МГКЖ 10 станут соответственно балкой или балками 32. Следует отметить, что даже в том случае, когда балка жесткости выполнена за одно целое с МГКЖ 10, она может быть соткана из другого материала, или переплетение ее ткани может быть иным по отношению к остальной и основной части этого МГКЖ 10. Это должно быть понятно специалисту в данной области.

Также может быть желателен вариант, в котором надувные балки 33 жесткости выполнены как отдельные элементы. Такой вариант показан на фиг.3А. Трубчатая конструкция в данном случае может иметь манжеты 35, сотканные за одно с ней и предназначенные для размещения указанных балок 33 жесткости. Это позволяет изготавливать балки жесткости так, чтобы они отвечали другим, по сравнению с трубчатой конструкцией, нагрузочным требованиям. Покрытие, делающее балку водогазонепроницаемой и такой, чтобы ее можно было надуть, также можно наносить на нее отдельно от МГКЖ, и при этом можно, если необходимо, использовать для указанного покрытия другой материал.

На МГКЖ 10 могут иметься также балки 36, схожие с описанными выше, но проходящие в поперечном направлении, как показано на фиг.4. Указанные балки 36 можно использовать в качестве дефлекторов, расположенных вдоль боковой стороны МГКЖ 10. Эти дефлекторы способны разрушать структуру потока морской воды, движущегося вдоль указанной боковой стороны МГКЖ 10, что в соответствии с известным уровнем техники ведет к устойчивости указанного МГКЖ 10 при его буксировке. См. патент США №3056373.

Кроме того, балки 32 и 36, заполненные сжатым воздухом, обеспечивают плавучесть МГКЖ 10. Эта дополнительная плавучесть имеет лишь ограниченную пользу, когда МГКЖ 10 заполнен грузом. Большую пользу она обретает в процессе удаления груза из МГКЖ 10. Когда этот груз полностью удален, балки 32 и 34 обеспечивают плавучесть МГКЖ 10, удерживая его на поверхности воды. Это свойство конструкции особенно важно, если плотность материала МГКЖ 10 больше плотности морской воды. Если после опорожнения МГКЖ 10 его наматывают на барабан, то балки 32 и 36 можно при этом постепенно сдувать через выпускные клапаны, обеспечивая одновременно плавучесть пустого МГКЖ 10 и легкость его наматывания на указанный барабан. Постепенно сдуваемые балки 32 могут также обеспечивать удержание МГКЖ 10 на поверхности воды в прямом, развернутом состоянии во время наматывания на барабан и во время операций загрузки и разгрузки.

Место расположения балок 32 является важным для устойчивости, долговечности и плавучести МГКЖ 10. При простой конфигурации с двумя балками 32 эти балки проходят вдоль боковых сторон МГКЖ 10 эквидистантно относительно друг друга, как показано на фиг.3. Если площадь поперечного сечения балок 32 составляет лишь малую часть от общей площади поперечного сечения МГКЖ 10, то при заполненности последнего приблизительно на 50% от его общей вместимости указанные балки 32 будут находиться ниже уровня морской воды. В результате они не будут подвергаться мощному воздействию волн, которое было бы возможно на поверхности моря. Если бы балки 32 подверглись указанному мощному воздействию волн, то они, возможно, получили бы повреждение, которое отрицательным образом сказалось бы на сроке службы МГКЖ 10. Поэтому предпочтительно, чтобы при заполненности МГКЖ 10 грузом до желаемой степени балки 32 были расположены ниже уровня поверхности морской воды. Когда же МГКЖ 10 опорожняют, эти самые балки 32 поднимаются на поверхность, поскольку комбинированная положительная плавучесть балок 32 и 36 больше любой отрицательной плавучести, стремящейся потопить пустой МГКЖ 10.

Можно также придать МГКЖ 10 устойчивость против опрокидывания посредством расположения на нем балок таким образом, что их плавучесть будет противодействовать опрокидывающим силам. В одной такой конфигурации МГКЖ 10 используются три балки. Две балки 32 расположены на противоположных боковых сторонах МГКЖ 10 и заполнены сжатым воздухом или каким-либо другим сжатым газом. Третья балка 38 проходит по днищу МГКЖ 10 подобно килю и заполнена морской водой под давлением. Если такой МГКЖ 10 подвергнется воздействию опрокидывающих сил, плавучесть бортовых балок 32 в сочетании с балластным эффектом днищевой балки 38 приведет к возникновению сил, стремящихся удержать этот МГКЖ 10 от опрокидывания.

Как уже было отмечено выше, предпочтительно, чтобы указанные балки были выполнены за одно целое с МГКЖ. Поэтому процесс ткачества следует осуществлять по такой технологии, чтобы в результате получались рукава, расположенные бок о бок друг с другом и чтобы при этом размеры каждого отдельного рукава соответствовали предназначенной ему функции. Таким способом можно изготовить тканую конструкцию, которая будет блочной или, иначе говоря, цельной. Использование в ткани для указанных балок волокнистого материала с высоким модулем упругости улучшит их функциональные свойства жесткости. После изготовления указанной тканой конструкции на нее можно нанести покрытие, которое будет служить барьером, отделяющим друг от друга воздух, пресную воду и морскую воду.

Указанные балки могут быть изготовлены и как отдельные рукава - тканые, нетканые, вязаные, плетеные или выполненные способом наслоения - с нанесенным на них полимерным покрытием, позволяющим им содержать в себе сжатый воздух или воду под давлением. (О плетении см. патенты США №№5421128 и 5735083 или статью D.Brookstein "Трехмерные плетеные конструкции из композиционных материалов и их применение" ("3-D Braided Composite-Design and Applications"), 6-я Европейская Конференция по Композиционным Материалам (сентябрь 1993 года). Если балка выполнена в виде отдельного рукава, ее необходимо прикрепить к основному рукаву 12. Это можно сделать различными способами, включая термическую сварку, пришивание, приклеивание, использование крепления в виде крючков и петель, а также использование шва, выполненного с применением штифта.

МГКЖ 10 может также иметь стручкообразную форму 50, показанную на фиг.5. МГКЖ указанной формы 50 может быть плоским на одном конце 52 или на обоих концах рукава и в то же самое время быть цилиндрическим в своей средней части 54. Как видно на фиг.5, МГКЖ такой формы может включать продольные балки 56 жесткости, подобные рассмотренным ранее, и, кроме того, поперечную балку 58, которая расположена на конце 52 и которая соткана либо за одно целое с рукавом, либо отдельно и затем прикреплена к нему.

МГКЖ также может быть выполнен в виде ряда стручкообразных элементов 50 , сотканных непрерывно или по бесшовной технологии, как показано на фиг.5А и 5В. В этом случае указанные элементы 50 могут быть изготовлены следующим образом: вначале ткут плоский участок 51, затем цилиндрический участок 53, затем опять плоский участок 51, затем опять цилиндрический участок 53 и так далее, как показано на фиг.5А. Концы можно герметизировать любым подходящим способом из тех, что рассмотрены в данной заявке. На фиг.5В также показан ряд стручкообразных элементов 50 , но они выполнены таким образом, что имеется труба 55, которая, будучи сотканной в виде части плоских участков 51, соединяет между собой цилиндрические участки 53 и позволяет заполнять и опорожнять указанные элементы 50 .

Балки, подобные рассмотренным выше, находят еще одно полезное применение при транспортировке жидкостей посредством МГКЖ. Это связано с предложением буксировать одновременно несколько МГКЖ, чтобы, среди прочего, увеличить объем перевозимого груза и уменьшить стоимость его транспортировки. В настоящее время известны случаи буксировки нескольких мягких резервуаров друг за другом, бок о бок или другим порядком. Однако при одновременной буксировке нескольких МГКЖ бок о бок они под воздействием ветра и волн могут сталкиваться между собой и даже опрокинуться. Это, среди прочего, может привести к повреждению МГКЖ. Как показано на фиг.6, чтобы уменьшить вероятность повреждения, МГКЖ 10 соединяют друг с другом по длине посредством разделительных балок 60, схожих по конструкции с описанными выше балками жесткости.

Указанные разделительные балки 60 можно прикрепить к МГКЖ 10 посредством простого устройства, например посредством шва, выполненного с использованием штифта, или посредством устройства быстрого разъединения, а надувать и спускать их можно, используя специальные клапаны. Спущенные балки после разгрузки МГКЖ можно легко свернуть.

Разделительные балки 60 будут также способствовать плавучести пустых МГКЖ 10 во время операции их свертывания наряду с балками 32 жесткости (если они имеются в конструкции). Если последние в конструкции не используются, то разделительные балки 60 во время указанной операции свертывания будут играть роль основного средства плавучести.

Разделительные балки 60 будут также играть роль устройства, обеспечивающего плавучесть, и во время буксировки указанных МГКЖ 10, уменьшая гидродинамическое сопротивление и обеспечивая потенциальную возможность осуществлять буксировку заполненных МГКЖ 10 с более высокими скоростями. Они также будут обеспечивать сравнительно прямое направление перемещения этих МГКЖ 10 при буксировке, устраняя необходимость в других устройствах управления.

Разделительные балки 60, соединяющие между собой два МГКЖ 10, делают их похожими на катамаран. Устойчивость катамарана в основном обусловлена наличием у него двух корпусов, и принципы, заложенные в его конструкцию, применимы к рассматриваемому варианту выполнения настоящего изобретения.

Устойчивость в данном случае обеспечивается благодаря тому факту, что при буксировке указанных заполненных МГКЖ в океане волны, ударяясь в один из них, стремятся его опрокинуть, как показано на фиг.7. Однако содержимое другого МГКЖ порождает противодействующую силу, которая сводит на нет опрокидывающую силу, создаваемую первым МГКЖ. Указанная противодействующая сила предотвратит опрокидывание первого МГКЖ, так как будет толкать его в противоположном направлении. Эта сила будет передаваться от второго МГКЖ к первому с помощью разделительных балок 60, обеспечивающих таким образом устойчивость, или, иначе говоря, автоматическую коррекцию положения всей конструкции.

Как уже отмечалось, важно максимально равномерно распределить силы, действующие на МГКЖ 10. В соответствии с известным уровнем техники, внимание конструкторов в основном фокусируется на буксировочных усилиях и на оснащении МГКЖ продольными усилительными элементами. Такими элементами обычно являются усилительные тросы или усилительные полосы, расположенные на внешней стороне МГКЖ.

Настоящее изобретение направлено на создание улучшенного и менее дорогостоящего варианта усиления МГКЖ. Ткань, предложенная в изобретении, схожа с тканью, известной как "разрывоустойчивая ткань", усиленная расположенной с определенным интервалом нитью - более толстой и/или более прочной, чем та, что использовалась в остальной ткани. Типичным примером применения указанной ткани является применение ее для изготовления парашютов. Такая структура ткани обеспечивает не только прочность и высокое сопротивление разрыву, но и дает возможность уменьшить общий вес ткани.

Как показано на фиг.2F, в настоящем изобретении предложено вплетать в ткань МГКЖ элементы 70 и 72, работающие на растяжение, которые ориентированы по меньшей мере в одном, а предпочтительно в двух главных направлениях ткани и которые расположены с определенным интервалом в диапазоне от одного до трех футов (приблизительно от 30 до 90 см). В то время как предпочтительной является ориентация указанных элементов в двух направлениях, их прочность для обоих направлений не обязательно должна быть одинаковой. Большая их прочность может потребоваться для продольного направления, то есть для направления "нос - корма". Эти работающие на растяжение элементы могут представлять собой нити большего диаметра и/или большей удельной прочности (т.е. прочности, которой обладает волокно с весом или с площадью поперечного сечения, равными условной единице) (например, Kevlar® и т.д.), чем нити, образующие большую часть рукава МГКЖ. Указанные элементы могут быть вплетены в ткань по одному с определенным интервалом, как описано выше, или группами с определенным интервалом. Усилительными элементами, работающими на растяжение, могут быть также, например, тросы или жгуты.

Указанные предложенные элементы 70 и 72, вплетенные в ткань и, следовательно, выполненные за одно целое с ней, уменьшают стоимость МГКЖ 10, существенно упрощая его изготовление. Все этапы, связанные с отмериванием, разрезанием и прикреплением усилительных элементов, оказываются ненужными. Элементы 70 и 72 также увеличивают общую конструктивную целостность МГКЖ, так как их можно расположить оптимальным образом, не принимая во внимание изготовление деталей конструкции. Кроме увеличения предела прочности ткани МГКЖ при растяжении, элементы 70 и 72 повышают сопротивление этой ткани на разрыв и уменьшают вероятность повреждений или распространения повреждений от столкновения с плавающими в море обломками и мусором.

Специалисту в данной области будет понятен выбор материала для усилительных элементов, а выбор интервала, с которым эти элементы следует располагать, будет зависеть, среди прочего, от ожидаемых буксировочных усилий, от размера МГКЖ, от вида и количества предполагаемого груза, от напряжения в окружном направлении, а также от стоимости и от желаемых результатов. Изготовление усилительных элементов и их включение в переплетение ткани МГКЖ можно выполнить по известной технологии ткачества, например по технологии, используемой при изготовлении специальной ткани для бумажного производства.

Альтернативный способ усиления МГКЖ показан на фиг.10-10В. В соответствии с этим способом МГКЖ может быть изготовлен из текстильной ткани 100, которая, в свою очередь, может быть изготовлена плоской, как показано на фиг.10. В этом случае для получения рукава две кромки указанной ткани 100 соединяют по всей длине подходящим водонепроницаемым швом. Можно использовать любой пригодный для данной цели шов, например фальцевый шов, шов, выполненный с использованием штифта, или шов, образуемый водонепроницаемой застежкой-молнией. Возможен вариант, в котором ткань изготавливают сразу в виде рукава, как показано на фиг.10А. Как и в других вариантах выполнения изобретения, описанных в данной заявке, указанная ткань должна быть непроницаемой для воды и газа, а рукав из нее должен иметь соответствующие концевые части.

На указанных чертежах видно, что ткань 100 имеет тканые карманы 102, которые могут проходить в продольном направлении, в окружном направлении или в обоих указанных направлениях. В карманах 102 содержатся соответствующие усилительные элементы 104 и 106, такие, например, как трос, проволока или другие, пригодные для данной цели. Количество карманов и расстояние между ними определяются требованиями нагрузки. Тип и размер усилительных элементов 104 и 106, помещаемых в карманы 102, также могут варьироваться в зависимости от нагрузки (например, в зависимости от буксировочного усилия, напряжения в окружном направлении и т.д.). Концы продольных усилительных элементов 104 соединяют, например, с соответствующими наконечниками рукава МГКЖ или с буксировочными брусьями, а соответствующие концы окружных усилительных элементов 106 соединяют друг с другом посредством зажима, сплетения или каким-то другим подходящим для данной цели способом.

При описанной выше конструкции МГКЖ прикладываемая к нему нагрузка воспринимается в основном усилительными элементами 104 и 106, а нагрузка на ткань значительно уменьшена, что позволяет, среди прочего, использовать более легкую ткань. Указанные усилительные элементы 104 и 106 также выполняют функцию элементов, препятствующих разрыву ткани с обеспечением распространения надрывов или других ее повреждений.

Как показано на фиг.10В, МГКЖ может состоять из секций 110 и 112 и иметь описанные выше карманы 102. Указанные секции 110 и 112 могут быть соединены вместе посредством расположенных на их кромках петель 114, а образовавшийся в результате этого шов, который представляет собой разновидность шва, выполненного с использованием штифта, делают непроницаемым для воды и газа путем нанесения на него соответствующего покрытия. Можно использовать также и водонепроницаемую застежку-молнию дополнительно ко всем другим подходящим для соединения ткани способам, таким как фальцевый шов или другие швы, использующиеся, к примеру, в бумажном производстве. Кроме того, для обеспечения передачи нагрузки между соответствующими усилительными элементами 104 их соединяют вместе подходящим способом.

Следует отметить теперь, что существует несколько способов придания герметичности такой большой конструкции, какой является МГКЖ.

Один из способов нанесения покрытия не требует доступа к внутренней поверхности рукава и основан на использовании недорогой пленки или подкладки (например, из полиэтилена). Указанную пленку или неприлипающую подкладку вставляют во внутреннее пространство рукава во время процесса ткачества. Это можно сделать путем остановки ткацкого станка во время изготовления цилиндрического участка рукава и путем последующего вставления пленки в этот рукав через доступ, образовавшийся между нитями основы, расположенными между уже готовой тканью и брусом батана ткацкого станка. Чтобы выполнить облицовку всей внутренней поверхности рукава, описанную операцию вставления пленки во время процесса ткачества, возможно, придется повторить много раз. После размещения пленки на внутренней поверхности рукава конструкцию герметизируют, и затем на нее целиком можно наносить покрытие способом погружения, распыления или каким-то другим образом, так чтобы основная текстильная ткань пропиталась материалом покрытия. Пропитанную полимером конструкцию выдерживают, пока этот материал не отвердеет до такой степени, что можно будет удалить пленку из рукава через выполненный в нем разрез, частично или полностью надуть его сжатым воздухом и при необходимости довести до конца процесс отверждения. Пленка в данном случае служит для того, чтобы полимер покрытия не склеивал один участок внутренней поверхности рукава с другим.

Другими способами нанесения покрытия на рукав являются уже упомянутые способы погружения или распыления, но без принятия каких-либо мер для предотвращения соприкосновения различных участков внутренней поверхности рукава друг с другом, т.е. без облицовки указанной поверхности пленкой или подкладкой. Рукав может быть соткан таким образом, что при нанесении на него покрытия материал этого покрытия не будет полностью проходить через ткань рукава, но все же будет проникать в нее достаточно глубоко, чтобы между ними, т.е. материалом покрытия и тканью, образовалось надежное сцепление. Такой подход позволяет наносить покрытие на рукав, не заботясь о том, чтобы участки внутренней поверхности этого рукава не слипались друг с другом.

Другой подход предусматривает использование ткани с такой структурой, что материал покрытия проходит через эту ткань, а участки внутренней поверхности рукава при нанесении на него покрытия склеиваются друг с другом. В этом случае внутрь рукава до нанесения на него покрытия и до или после герметизации его концов вставляют кусок металлической или пластмассовой пленки размером с обычный люк. Если указанный кусок пленки вставляют в рукав уже после герметизации его концов, то это делают через прорезанное в нем небольшое отверстие. После нанесения покрытия в пространство или зазор между указанной пленкой и поверхностью рукава с нанесенным на эту поверхность покрытием вводят трубу, соединенную с линией сжатого воздуха. Сжатый воздух используют для того, чтобы отделить друг от друга две противоположные части внутренней поверхности рукава, то есть чтобы расширить этот рукав. В процессе поступления сжатого воздуха и расширения рукава материал покрытия, склеивающий две указанные части внутренней поверхности, поддается и начинает отслаиваться, и это продолжается до тех пор, пока все части внутренней поверхности не освободятся друг от друга, полностью разъединившись. Данный подход требует использования такого полимера в качестве материала для покрытия, который бы легко отслаивался. Тогда как используемые для покрытия полимеры разработаны таким образом, чтобы противостоять отслаиванию, отверждаемые полимеры подвержены ему, когда они лишь частично затвердели. В настоящем изобретении предложен способ нанесения покрытия на конструкцию в виде рукава, в соответствии с которым после того, как покрытие нанесено, его частично отверждают до такой степени, когда он уже не является текучим, но еще подвержен отслаиванию, к рукаву прикладывают усилия, которые отделяют противоположные части его внутренней поверхности друг от друга. После этого на внутреннюю поверхность расширенного рукава при необходимости также может быть нанесено покрытие.

Еще один способ нанесения покрытия на рукав заключается в распылении материала покрытия после принятия некоторых мер для того, чтобы части внутренней поверхности этого рукава не соприкасались. Этого можно добиться путем надувания рукава воздухом и последующего нанесения на него покрытия, пока указанный воздух удерживает указанные части его внутренней поверхности на расстоянии друг от друга. Применение этого способа возможно в том случае, если ткань рукава имеет низкую проницаемость для воздуха, - тогда сам рукав можно надуть посредством введения в него трубки, соединенной с линией сжатого воздуха. Как вариант, внутри рукава можно возвести леса, которые могут представлять собой металлическую поддерживающую конструкцию либо жесткую или полужесткую трубчатую или облегающую конструкцию (с мембраной вокруг нее или без таковой), соответствующие размеры которой приблизительно равны внутреннему диаметру рукава и могут быть изменены с тем, чтобы эту конструкцию можно было перемещать из одной части в другую - ту, на которую предполагается наносить покрытие. Леса могут представлять собой также надувную дугу или трубу, помещаемую внутрь рукава. Указанные леса (все их разновидности, упомянутые выше) помещают внутрь рукава через отверстие для доступа размером с обычный люк, прорезанное в ткани рукава. Когда леса установлены, посредством распыления покрытие можно наносить на рукав с внешней стороны, с внутренней стороны или с обеих сторон.

Следует отметить, что в способе, где используется надувная дуга или труба, в действительности можно использовать балки жесткости, описанные ранее. Указанные балки в этом случае можно вначале сделать водогазонепроницаемыми путем нанесения на них покрытия, а затем надуть для того, чтобы они поддерживали форму расширенного рукава. После этого можно наносить покрытие как на внешнюю, так и на внутреннюю поверхности рукава.

Предложен еще один способ нанесения покрытия. Для его реализации из водогазонепроницаемого материала изготавливают эластичный баллон, длина внешней окружности которого немного меньше длины внутренней окружности рукава. Осевая длина указанного баллона может быть равна полной длине рукава или части указанной длины рукава. Свойства внешней поверхности эластичного баллона по отношению к полимеру или другому материалу, используемому для нанесения покрытия на рукав и/или для пропитывания этого рукава, должны исключать ее прилипание или обеспечивать легкое отделение. Этого можно добиться посредством правильного выбора материала для самого эластичного баллона или посредством нанесения на его внешнюю поверхность соответствующего покрытия. Эластичный баллон помещают внутрь рукава и заполняют каким-нибудь газом или жидкостью, чтобы он расширился и вошел в соприкосновение с внутренней поверхностью рукава. Периметр окружности заполненного эластичного баллона таков, что он (т.е. баллон) прикладывает к рукаву круговое напряжение по всей своей длине. После этого можно наносить покрытие на внешнюю поверхность рукава в той зоне, где со стороны эластичного баллона к рукаву приложено указанное круговое напряжение. Наносить покрытие можно вручную, путем распыления или любым другим известным способом. Если осевая длина эластичного баллона меньше осевой длины рукава, то после нанесения покрытия на один участок этого рукава баллон можно спустить, переместить туда, где покрытие еще не нанесено, и затем повторить вышеописанные этапы. Благодаря свойствам поверхности эластичного баллона, не допускающим его прилипание или обеспечивающим его легкое отделение, баллон не прилипает к тому материалу покрытия, который может пройти сквозь ткань рукава. После нанесения покрытия на всю поверхность рукава, то есть по всей его длине и окружности, эластичный баллон удаляют. На этом этапе, при необходимости нанесения покрытия на внутреннюю поверхность рукава, последний можно собрать, герметизировать на концах и надуть. После этого можно наносить покрытие на его внутреннюю поверхность. Следует заметить, что во всех случаях, когда покрытие наносится на рукав и с внешней, и с внутренней стороны, материалы покрытия для обеих сторон должны быть совместимы друг с другом, чтобы соединение между ними было надежным.

Еще один способ нанесения покрытия на рукав основан на использовании термопластичного композиционного материала. В этом случае рукав ткут из смеси по меньшей мере двух волокнистых материалов. Один материал представляет собой усилительное волокно, а второй материал - волокно с низкой температурой плавления или компонент указанного усилительного волокна, имеющий низкую температуру плавления. Указанные волокно или компонент, имеющие низкую температуру плавления, могут быть выполнены из термопластичных полиуретана или полиэтилена. Усилительное волокно может представлять собой выполненный из полиэфира или нейлона корд для автомобильных покрышек или может представлять собой какое-то другое волокно из тех, что рассмотрены выше. Рукав, выполненный из указанных материалов, подвергают нагреванию и воздействию давления в управляемом режиме. Под воздействием этого нагревания и давления волокно или компонент, имеющие низкую температуру плавления, расплавляются и заполняют пустоты в структуре ткани. После прекращения нагревания и сброса давления ткань рукава охлаждают, и образуется конструкция из композиционного материала, в которой имеющие низкую температуру плавления волокно или компонент стали связующим материалом для усилительного волокна. Данный способ нанесения покрытия на рукав требует применения нагревания и давления, а также средств, препятствующих склеиванию или термическому соединению частей внутренней поверхности рукава друг с другом.

На фиг.8 и 9 показано устройство 71, которое может подвергать рукав 12 нагреванию и воздействию давления. Указанное устройство 71 может быть самодвижущимся или может перемещаться посредством внешних тяговых канатов. Части 73 и 74 устройства 71 содержат нагревательные пластины с соответствующими магнитами 76 и двигатели (не показаны) и при работе расположены с обеих сторон ткани, как показано на фиг.9. Устройство оснащено блоком электропитания (не показан), который подает питание на нагревательные пластины 76 и на двигатели, перемещающие устройство поперек рукава 12. Указанные магниты служат для того, чтобы притягивать обе нагревательные пластины 76 друг к другу и создавать таким образом давление, действующее на ткань, в то время как материал покрытия, присутствующий в этой ткани, от нагревания превращается в жидкость. Эти магниты также удерживают верхнюю нагревательную пластину 76 напротив внутренней нагревательной пластины 76. Устройство 71 содержит бесконечные неприлипающие ленты 78, которые перемещаются на роликах 80, расположенных у концов пластин 76. Указанные ленты 78 перемещаются над пластинами 76. Таким образом, когда лента 78 соприкасается с тканью рукава, она не перемещается по отношению к поверхности этой ткани. Это устраняет размазывание расплавленного материала покрытия и обеспечивает равномерное распределение этого материала между волокнами ткани. Устройство 71 перемещается поперек длины рукава 12 со скоростью, позволяющей расплавленному материалу покрытия затвердеть до того, как ткань завернется и слипнется. Если есть необходимость в более высоких скоростях, можно применить какое-нибудь средство временного удержания частей внутренней поверхности рукава на расстоянии друг от друга, пока идет процесс отверждения материала покрытия. Таким средством может быть, к примеру, хвостовой элемент, располагаемый на внутренней стороне рукава и схожий по конструкции с вышеописанным устройством 71, но имеющий одну часть и, конечно, без нагревательной пластины и магнита. Возможно применение и других подходящих для данной цели средств, что должно быть понятно специалисту в этой области.

В качества части процесса нанесения покрытия в изобретении предлагается также использовать покрытие из пеноматериала, наносимое на внутреннюю поверхность рукава, на его внешнюю поверхность или на обе указанные поверхности. Указанное покрытие обеспечит плавучесть МГКЖ, что особенно важно для пустого МГКЖ. МГКЖ, изготовленный из таких материалов, как, например, нейлон, полиэфир и резина, имеет плотность, превышающую плотность морской воды. В результате пустой МГКЖ или пустые части большого МГКЖ тонут. Это погружение под воду может подвергнуть МГКЖ большим механическим напряжениям и привести к значительным трудностям в обращении с ним во время его заполнения и опорожнения. Использование покрытия из пеноматериала дает средство обеспечения плавучести МГКЖ, альтернативное тем, что рассматривались выше, или дополнительное к ним.

Если МГКЖ предназначен для транспортировки пресной воды, то, ввиду того что он является по существу закрытым, в качества части процесса нанесения покрытия на его внутреннюю поверхность можно нанести специальное покрытие, содержащее гермицид или фунгицид, чтобы предотвратить появление бактерий, плесени или других вредных организмов.

Кроме того, так как солнечный свет тоже вызывает постепенное ухудшение свойств ткани, покрытие МГКЖ или волокно, из которого соткан рукав МГКЖ, могут содержать ингредиент, защищающий от воздействия ультрафиолетовых лучей.

Хотя выше подробно описаны предпочтительные варианты выполнения настоящего изобретения, его объем этими вариантами не ограничивается. Указанный объем определен в приложенной формуле изобретения.