УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВКИ ЖИДКИХ ГРУЗОВ Российский патент 1995 года по МПК B63B35/00 B63B21/56 

Изобретение относится к транспортным устройствам для водной среды, а именно для перевозки экологически опасных грузов, например нефтепродуктов, и может быть использовано не только на свободной воде, но и для транспортных операций в ледовых условиях за ледоколом.

Известно транспортное устройство для водной среды, которое содержит судно-буксир и соединенные с ним тягами одну или более барж (Б.С.Э., т. 2).

Недостатками такого транспортного устройства являются возможность столкновения с нарушением целостности корпуса баржи и попадания экологически опасного груза в водную среду, возникновение пожара, так как баржа контактирует с кислородом воздуха, сама баржа имеет хотя бы один привод, например, насоса, который может явиться источником воспламенения за счет искрения его, повышение температуры выше допустимой при солнечной погоде, повышение испаряемости и возможности опасности возгорания.

Известно транспортное устройство для транспортировки нефти, которое содержит судно-буксировщик, которое посредством тяги соединено с подводным танкером (Шенкнехт Р. Суда и судоходство будущего. Л.: Судостроение, 1981, с. 98-99, рис. 72).

Недостатками описанного устройства являются необходимость сложных и дистанционно управляемых систем на подводном танкере для поддержания необходимой глубины погружения при движении судна-буксировщика, большая вероятность потопления подводного танкера при обрыве линий управления, которые идут от судна-буксировщика, потеря груза вместе с подводным танкером при аварии и экологическое заражение водной среды после его раздавливания гидростатическим давлением на глубоководных месте, возможность взрывных процессов на танкере, так как он имеет необслуживаемые при движении силовые агрегаты с приводами и их электропитанием, возможный обрыв тяги при шторме со всеми вытекающими последствиями, повышенная металлоемкость подводного танкера для выдерживания без разрушения от гидростатического давления на расчетную и очень ограниченную глубину погружения при аварийном погружении на дно водоема.

Целью изобретения является повышение безопасности транспортировки экологически опасных грузов путем устранения всех приводов на подводном танкере, практическая непотопляемость танкера, сохранность груза при маловероятном случае, когда танкер опустится на любую глубину водоема, что позволяет извлечь танкер без нарушения экологического состояния акватории, снижение металлоемкости танкера, возможность использования при любом шторме без разрушения танкера, сохранность плавучести и целостности танкера при обрыве тяг.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для транспортировки жидких грузов, содержащее подводный танкер, соединенный тягой с судном-буксировщиком, снабжено носовым и кормовым связанными друг с другом плавучими элементами, при этом носовой плавучий элемент связан посредством дополнительных тяг с кормовой оконечностью судна-буксировщика и носовой оконечностью танкера, а кормовой плавучий элемент связан с кормовой оконечностью подводного танкера, который включает в себя внешний и установленный с зазором относительно него внутренний проницаемые каркасы со съемными верхними частями, а также расположенную в полости внутреннего каркаса гибкую герметичную емкость с закрепленной на каркасах горловиной, имеющей крышку, гибкую оболочку более одной, одна из которых размещена в полости внутреннего каркаса под гибкой герметичной емкостью, а другая - над этой емкостью в зазоре между внешним и внутренним каркасами, причем гибкие оболочки связаны с плавучими элементами посредством трубопроводов.

Оконечности подводного танкера снабжены штырями, к которым присоединены концы указанных тяг, а внешний каркас включает в себя полые расположенные преимущественно в верхней части трубы, при этом концы тяг, которые соединяют носовой штырь подводного танкера и носовую часть плавучего элемента, образуют петлю на установленном на кормовой части судна-буксировщика шкиве, а подводный танкер оснащен обтекателем на своем корпусе.

На фиг. 1 представлено устройство в рабочем транспортном положении; на фиг. 2 - подводный танкер; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 1.

Устройство для транспортировки жидких грузов содержит судно-буксировщик 1, плавучие элементы 2, подводный танкер 3 (далее судно и танкер). Указанные части соединены тягами 4, причем тяга между носовой частью танкера 3 и его плавучим элементом 2 образует петлю на шкиве 5, который размещен на кормовой части судна.

Танкер 3 имеет на своих оконечностях штыри 6, к которым подсоединены тяги 4. Плавучие элементы 2 выполнены в виде герметичного и полого корпуса 7 с армированным отверстием 8, в котором располагается тяга 4, соединенная с лебедкой 9. Сверху корпус 7 с лебедкой 9 герметично закрыт кожухом 10. Корпус танкера 3 имеет в передней носовой части обтекатель 11, а сам корпус выполнен в виде решетки из продольных труб 12 и поперечных связей, образующих соответственно наружный 13 и внутренний 14 каркасы.

Корпус танкера показан выполненным в виде цилиндра. Его форма выбрана из условия максимальной вместимости и минимальной осадки в надводном положении для данного акватория с его портами. Кроме того, такая форма обеспечивает минимальное гидравлическое сопротивление движению под водой. Однако возможен и другой профиль в поперечном сечении танкера 3.

Верхние трубы 12-1 полые для устойчивого положения выбранной формы танкера 3.

Расстояние между каркасами 13 и 14 определяется трубами 12, которые по своим концам соединены силовыми поясами 15 с обтекателем 11 на носовой части, который обеспечивает мореходные качества танкера и предохраняет внутреннюю полость от гидравлического напора воды.

В каркасе 14 размещена гибкая герметичная емкость 16 с горловиной 17 и крышкой 18. Последние размещены между каркасами 13 и 14, чтобы не было выступающих за обтекатель 11 частей. Под герметичной емкостью расположена гибкая оболочка 19, которая имеет гибкий трубопровод 20, а между каркасами 13 и 14 в верхней части размещена гибкая оболочка 21 с отверстием для выхода горловины 17.

Трубопроводы 20 и 22 выполнены из гибкого шланга высокого давления с броней и имеют несколько оборотов вокруг вертикальной тяги 4, причем они закреплены своей верхней частью на плавучем элементе 2.

Герметичные емкости выполнены из прорезиненной ткани и заключены в синтетическую сетку, например, из капрона, которая придает усиление основному материалу и воспринимает внешнюю нагрузку. Аналогично устроены и гибкие оболочки 19 и 21. Герметичная емкость 16 и гибкие оболочки 19 и 21 имеют крепление к внутреннему каркасу 14, чтобы избежать свертывания внахлест с силовым защемлением. Пунктиром 16-1 показано положение емкости 16, когда загрузки нет.

В верхней части танкера имеются съемные верхние части 23 вдоль всего корпуса танкера 3 для закладки и извлечения емкости 16 с грузом или пустых, одной или нескольких. Для повышения устойчивости во время движения штыри 6 могут быть отогнуты вверх. При значительной грузоподъемности танкера 3 или транспортировке нескольких последовательно соединенных танкеров должен быть предусмотрен второй буксир сзади для торможения и осуществления маневра.

Устройство работает следующим образом.

В гибкую оболочку 21 от постороннего источника подается воздух под давлением по трубопроводу 22 и танкер 3 занимает устойчивое надводное положение. Соединяют горловину 17 с нефтепроводом и заполняют емкость 16, которая в конце заполнения входит в контакт с внутренним каркасом 14 через капроновую сетку. При этом положительная плавучесть танкера практически не изменяется, так как нефтепродукты имеют плотность, близкую к воде. Танкер 3 должен быть спроектирован с учетом транспортировки самой "легкой" жидкости в погруженном положении, поэтому только при наличии воздуха в гибкой оболочке 21 он может сохранять положительную плавучесть. Далее нефтепровод отсоединяется, горловина 17 закрывается крышкой 18 и оболочка 21 соединяется с атмосферой. Воздух выходит из указанной оболочки и танкер погружается в соответствии с длиной тяг у лебедок 9. Устройство готово к транспортировке.

Глубина погружения выбирается (в открытом море) такой, чтобы ни одно надводное судно не могло задеть танкер 3 килем. Для подводных лодок должен быть предусмотрен постоянный сигнал с судна. При возникновении сильного волнения водной среды (шторм любой силы) судно отсоединяет тягу 4 и уходит в другой район, а на плавучих элементах устанавливается маяк, причем танкер опускается лебедками 9 на ту глубину, на которой отсутствуют колебания волн (50-100 м). Во время шторма плавучие элементы 2 занимают положение на уровне впадин волн, так как танкер инерционен из-за большой массы, а плавучие элементы создают незначительную положительную подъемную силу из-за собственной незначительной положительной плавучести. Если по невероятным стечениям обстоятельств одна из тяг 4 оборвется при отсоединенном судне, танкер займет вертикальное положение и его можно спасти. При обрыве обеих тяг от плавучих элементов 2 танкер уйдет на дно, но не будет раздавлен, так как внешнее давление уравновесится внутренним давлением нефти, и он может находиться на любой глубине до тех пор, пока цела емкость 16 (не разрушена химическим воздействием воды), поэтому танкер также подлежит спасению с грузом. По окончании шторма судно находит танкер по сигналам, присоединяет тяги и продолжает транспортировку.

При лобовом столкновении танкера с каким-либо препятствием может повредиться обтекатель 11 (смяться), дальше гидравлический удар воспринимается гибкой емкостью 16 с уравновешенным внешним давлением наружной водной среды, что предотвратит ее разрушение.

Если при отсоединенном судне появляется опасность выноса танкера на опасное место, где он может быть поврежден, а это неглубокие места в прибрежной зоне, то танкер 3 опускается на дно и он сам для себя и плавучих элементов служит якорем. Танкер в этом положении может удержать от сноса и судно, если оно не отсоединилось.

Выше рассмотрены все возможные случаи во время транспортировки и ни один из них не создает аварийной ситуации с разрушением танкера.

Выгрузка нефти осуществляется при проведении технологических операций в обратном порядке. Подъем танкера возможен и с помощью лебедок 9, и подачей воздуха в гибкую оболочку 21. Остальные операции стандартны. При входе в порт танкер может быть поднят почти на поверхность, что позволяет осуществлять операции по загрузке-выгрузке у причалов с малой глубиной. Возможен вариант выгрузки всей емкости (одной или более), если снять верхние съемные части 23, причем емкость может служить хранилищем как в водной среде, так и на суше даже вместе со всем танкером, так как стоимость его изготовления соизмерима со стоимостью любого хранилища.

Штыри 6 позволяют поднять весь танкер 3 на поверхность (с грузом или без него), поскольку их расположение ниже горловины 17 достаточно для размещения на этой разности высот плавучего элемента 2 с учетом его длины. Гибкая оболочка 19 может быть использована для подачи в нее жидкости под давлением через трубопровод 20, которая при деформации указанной оболочки вытесняет нефть из емкости 16. Этот случай является единственной возможностью, когда диаметр емкости много больше 10 м или станция приема нефтепродуктов не оснащена соответствующим оборудованием. Эквивалентным техническим решением является откачка нефти из емкости 16 погружным насосом, но тогда необходимо провести откачку воздуха из верхней полости емкости с помощью вакуумной системы для устранения излишней положительной плавучести танкера 3. При смене типа транспортируемого жидкого груза достаточно заменить емкость через верхние съемные части 23. Размещение тяги 4 на шкиве позволяет отказаться от согласования глубины погружения, скорости и ее отрезков между шкивом 5 и местом крепления концов тяги 4 на танкере 3 и плавучем элементе 2. Особенно это важно при волнении на поверхности водной среды, чтобы избежать перегрузок на судно.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет обеспечить целостность танкера при любой силе шторма и его сносе течением в прибрежной зоне, целостность танкера при столкновении и погружении на дно, снизить металлоемкость и энергопотребление судна-буксировщика.

Использование: в морском флоте, а именно при транспортировании жидких грузов. Сущность: устройство содержит судно-буксировщик и соединенный с ним подводный танкер, корпус которого выполнен из внешнего и установленного с зазором относительно него внутреннего проницаемых каркасов. В полости внутреннего каркаса размещена гибкая герметичная емкость, а также две гибкие оболочки, одна из которых размещена под герметичной емкостью, а другая - под ней. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВКИ ЖИДКИХ ГРУЗОВ, содержащее подводный танкер, соединенный посредством тяги с судном-буксировщиком, отличающееся тем, что оно снабжено взаимносвязанными носовым и кормовым плавучими элементами, при этом носовой плавучий элемент связан посредством дополнительных тяг с кормовой оконечностью судна-буксировщика и носовой оконечностью подводного танкера, а кормовой плавучий элемент - с кормовой оконечностью подводного танкера, который включает в себя внешний и установленный с зазором относительно него внутренний проницаемые каркасы со съемными верхними частями, а также расположенную в полости внутреннего каркаса гибкую герметичную емкость с закрепленной на каркасах горловиной, имеющей крышку, гибкие оболочки, одна из которых размещена в полости внутреннего каркаса под гибкой герметичной емкостью, а другая - над этой емкостью в зазоре между внешним и внутренним каркасами, причем гибкие оболочки связаны с плавучими элементами посредством трубопроводов. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оконечности подводного танкера снабжены штырями, к которым присоединены концы упомянутых тяг. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что внешний каркас включает в себя полые герметичные трубы, расположенные преимущественно в его верхней части. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что концы тяг, присоединенных соответственно к носовому штырю подводного танкера и к носовому плавучему элементу, связаны друг с другом с образованием петли, заведенной на установленный на корме судна-буксировщика шкив. 5. Устройство по пп.1 и 3, отличающееся тем, что носовая оконечность корпуса подводного танкера снабжена обтекателем.