ДРЕЙФУЮЩАЯ СТАНЦИЯ Российский патент 1995 года по МПК E04H1/00 

Изобретение относится к устройствам исследовательских океанических станций, которые предназначены для проведения исследований в процессе дрейфа с массивом ледового покрова в районах Северного Ледовитого океана и Антарктиды, а также для исследований при исчезновении ледового покрова при перемещении массы воды в южные широты, и наоборот.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является дрейфующая станция, включающая закрепленную на ледовом покрове конструкцию помещения для размещения персонала, исследовательской аппаратуры и средств жизнеобеспечения.

Недостатком такой конструкции является возникновение аварийных ситуаций при разрушении ледового покрова и большое энергопотребление как при обогреве, так и при приготовлении пищи, занос помещений при длительной непогоде, возникновение при таянии ледового покрова аварийной ситуации, что не позволяет провести более полные исследования при перемещении водной среды в открытые водоемы.

Кроме того, не всегда возможно разместить станцию в оптимальной для исследований местности, так как не всегда позволяет толщина льда.

Задача изобретения - повышение надежности станции при образовании трещин или таянии ледового покрова и неблагоприятных погодных условиях снижение энергопотребления и, следовательно, стоимости станции, а также улучшения условий эксплуатации за счет возможности начала и окончания исследований на чистой воде.

Это достигается тем, что конструкция помещений выполнена в виде герметичной емкости с крышкой в верхней ее части, размещена в водной среде под собственным веществом и закреплена на ледовом покрове ее верхней части, причем емкость имеет устройство для регулирования положительной плавучести.

Кроме того, емкость может быть выполнена цилиндрической с горизонтальными изолированными этажами и шахтой для сообщения между этажами, а устройство для регулирования положительной плавучести выполнено в виде продувной балластной емкости, расположенной в нижней части станции.

На чертеже изображена дpейфующая станция, вертикальный разрез.

Она выполнена в виде цилиндра 1, который состоит из горизонтальных этажей 2, изолированных между собой своими верхними и нижними поверхностями 3, соединенных между собою разъемно с размещением прокладки между поверхностями 3 или герметика. По центральной оси каждый этаж 2 имеет цилиндрическую обечайку 4 с дверью 5. Обечайки 4 образуют шахту 6, в которой расположена подвижная платформа 7 с приводом 8 и тросом 9. В шахте 6 проходит магистраль приточной 10 и вытяжной 11 вентиляции с вентиляторами 12 и 13 и вводами в помещения этажей 2.

Устройство для регулирования положительной плавучести выполнено в виде балластной продувной емкости 14, которая с ее системой управления компрессором насосами размещена в нижнем этаже 2 станции. Часть балластной емкости 14 может быть заполнена горючим 15. На верхнем этаже 2 расположены генераторы (рабочий и запасной) 16. Покрытие станции имеет коническую поверхностью 17, которая может быть выполнена светопрозрачной. Верхняя часть имеет наружную дверь 18 с лестницей 19. Верхний этаж 2, который выступает за ледовую поверхность 20, имеет съемные кронштейны 21, опорные пластины 22, которые лежат на ледовой поверхности 20.

Емкость в виде цилиндра 1 на каждом этаже имеет канализацию и общую магистраль холодной и горячей воды. Обогрев и освещение осуществляется от общей электрической сети. Нижние этажи 2 могут иметь окна для визуального наблюдения за водной средой и ее обитателями. Имеются на этажах управляемые шлюзы для взятия проб и измерения скорости водной среды, которая у нижних этажей не замерзает. Возможен эквивалентный вариант выполнения станции, когда та часть цилиндра, которая может находиться в ледовом массиве ледового покрытия 20, имеет меньший диаметр (например, равный диаметру обечайки). Такое выполнение позволяет повысить прочность в месте соединения со льдом.

Для установки станции в ледовом покрове образуют майну. Наиболее простым способом изготовления майны является подрыв ледового покрова. В майну опускается полностью собранный цилиндр 1, если станцию доставили с помощью ледокола. Таких станций может быть не одна. Сборка станции может быть произведена либо на материке, либо на ледоколе. Возможна доставка станции по секциям (этажам 2) и сборка на поверхности льда с последующим стаскиванием ее в майну трактором.

После размещения станции в майне ее догружают всем необходимым оборудованием и припасами, включая горючее. С помощью балластной нижней части цилиндра добиваются, чтобы высота выступающей части цилиндра была 2-3 м. После вмерзания цилиндра в ледовое покрытие (это при морозе минус 20 произойдет за 3-4 ч) устанавливают кронштейны 21, опорные пластины 22 и с помощью болтов осуществляют силовое замыкание. При этом практически ледовое покрытие не будет испытывать дополнительной нагрузки от станции, так как она имеет положительную плавучесть.

Если станции начинает использоваться на чистой воде, то она удерживается на плаву за счет собственной положительной плавучести. При возникновении аварийной ситуации в результате подвижки льда или сжатия цилиндр в своей верхней части не будет разрушаться, так как цилиндрическая форма поверхности оптимальна для сопротивления внешней нагрузке, а собственная положительная плавучесть удержит станцию на плаву. Любая непогода не приведет к заносу станции, так как она выступает над поверхностью льда, сверху имеет конусную поверхность 17, которая не способна удерживать снежную массу.

Снижение энергопотребления связано с тем, что практически вся станция находится в водной среде, а она имеет постоянную температуру не ниже нуля, поэтому для обогрева помещения требуется меньше энергозатрат.

Для вывода станции из эксплуатации ее достаточно извлечь из водной среды и поднять на палубу ледокола. Для этого создают максимальную положительную плавучесть с помощью продувки нижней балластной емкости 14, образованной на нижнем этаже 2. Отжимают кронштейны 21 и разъединяют цилиндр 1 от льда. Возможен разогрев части поверхности цилиндра 1. Если ожидается дрейф станции в свободную воду, то станцию герметизируют, а извлекают уже на свободной воде.

Станция может быть использована многократно после профилактического обслуживания.

Использование: возведение дрейфующих станций. Сущность изобретения: станция выполнена в виде герметической емкости, размещенной в водной среде под собственным весом, закрепленной на ледовом покрове и снабженной устройством для регулирования положительной плавучести. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. ДРЕЙФУЮЩАЯ СТАНЦИЯ, включающая закрепленную на ледовом покрове конструкцию помещений для размещения персонала, исследовательской аппаратуры и средств жизнеобеспечения, отличающаяся тем, что конструкция помещений выполнена в виде герметичной емкости с крышкой в верхней ее части, размещена в водной среде под собственным весом и закреплена на ледовом покрове ее верхней частью, причем емкость имеет устройство для регулирования положительной плавучести. 2. Станция по п. 1, отличающаяся тем, что емкость выполнена цилиндрической с горизонтальными изолированными этажами и шахтой для сообщения между этажами. 3. Станция по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что устройство для регулирования положительной плавучести станции выполнено в виде расположенной в нижней части последней продувной балластной емкости.