ТРАНСПОРТНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ВОДНОЙ СРЕДЫ Российский патент 2000 года по МПК B63B21/56 

Техническое решение относится к транспортным комплексам для водной и преимущественно речной среды и может быть использовано для транспортировки барж по внутренним водным магистралям стран.

Известны баржи, которые представляют плоскодонное несамоходное грузовое судно (словарь русского языка под редакцией Ожегова, стр. 23, Москва, 1949).

Т. к. баржа не самоходное судно, транспортировка ее осуществляется буксиром, который располагают либо спереди, либо сзади баржи, т.е. тянущим или толкающим. Такие соединения широко известны и постоянно используются на речных магистралях, в частности на Москве-реке, в летнее время.

К недостаткам тянущего соединения буксира и баржи можно отнести воздействие встречного потока водной массы на баржу, что приводит к возрастанию сопротивления гидравлического движения совместному, а скорость входит в сопротивление движению в квадратичной зависимости. Это приводит к возрастанию потребляемой мощности и энергоносителя, причем в мощность скорость входит уже в кубической зависимости. Кроме этого, тянущий способ обладает еще тем недостатком, что возникают сложности при швартовке из-за отсутствия жесткой связи между буксиром и баржей. Этот эффект особенно проявляется при швартовке после движения по течению.

При движении комплекса на поворотах наблюдается снос баржи, что может быть и опасно и требует большого опыта.

При "толкающем" соединении буксира и баржи относительная затрата энергии будет меньше, чем при "тянущем" способе соединения баржи и буксира, т.к. отсутствует дополнительная встречная движущаяся масса воды от винта буксира, однако и при "толкающем" способе соединения появляются недостатки, которые снижают качество транспортных работ, а именно:
1. При осуществлении поворота воздействие осуществляется только поворотом плоскости руля и ее взаимодействии с набегающим потоком водной массы, которая создает усилие поворота, однако усилие приложено на значительном расстоянии от центра масс всего комплекса и поворот на большом течении недостаточно эффективен из-за неблагоприятного приложения сил от рулевого устройства и от равнодействующей силы бокового воздействия водной массы при осуществлении поворота на течении.

2. При повороте на течении приходится поворачивать руль и его плоскость, которая взаимодействует с набегающим потоком водной массы на значительно больший угол, чем для поворота одного буксира. Именно это обстоятельство приводит к повышенному усилию тормозного усилия из-за появления силы составляющей повышенного значения, которая направлена против движения. Это обстоятельство приводит к неоправданным затратам энергии и энергоносителя.

3. Особенно возрастают потери, когда на значительных водных поверхностях возникает волнение, которое можно компенсировать только дополнительным разворотом руля.

Целью технического решения является устранение указанных недостатков, а именно:
1. Устранение дополнительного встречного воздействия от дополнительного разворота руля при "тянущем" способе соединения комплекса.

2. Устранение дополнительной силы за счет дополнительного разворота руля для компенсации неблагоприятного распределения сил.

3. Возможность благоприятной швартовки и движения на повороте при значительном течении при любом движении комплекса (по течению или против течения).

Поставленная цель достигается тем, что на барже установлен вертикальный стояк, который расположен впереди центра масс баржи, а соединение баржи и буксира выполнено в виде штанги, которую сопрягают подвижно в угловом направлении со стояком и неподвижно соединяют с буксиром, при этом баржа снабжена в своей кормовой части и по бортам выступами, которые соединены тросами с лебедками, управляемыми на буксире.

На чертеже в изометрической проекции представлен комплекс в виде конструктивной схемы и условно без воды.

Комплекс содержит баржу 1 с расположенным за ней буксиром 2. Между носовой частью баржи 1 и центром масс ее (Ц.М.) установлен стояк 3, который соединен штангой 4 с буксиром 2, причем соединение последнее выполнено неподвижным, а соединение стояка 2 со штангой - подвижно в угловом направлении. На кормовой части баржи 1 и по бортам ее выполнены выступы 5, которые тросами 6 соединены через ролики 7 траверсы с управляемыми лебедками 9.

Действует комплекс следующим образом.

После загрузки баржи 1 или до этого устанавливается штанга 4, которая должна быть съемной, устанавливаются тросы 6, комплекс готовят к движению.

Предложенный вариант комплекса имеет наиболее благоприятное воздействие от внешних сил.

1. При повороте на течении штанга 4 фактически осуществляет принцип "тянущего" способа транспортировки баржи, т.к. сила для движения приложена к носовой части баржи 1, однако отсутствует встречный водный поток, т.к. винт буксира 2 осуществляет взаимодействие с водной массой за баржей 1.

2. При повороте и течении баржа развернется относительно штанги 3. Это не потребует дополнительно разворота руля на буксире 2 и не приведет к дополнительному торможению с дополнительной затратой энергии.

3. При швартовке выбираются тросы 6 с лебедками 9 до их натяжения и комплекс становится жестко соединенным, что позволяет осуществить принудительный разворот баржи от рулевого управления буксира 2. Этой же системой можно воспользоваться и при необходимости жесткого соединения баржи и буксира при повороте.

Дополнительные замечания:
1. Размещение стояка впереди центра масс позволяет свести к минимуму воздействие бокового потока водной массы на значительную боковую площадь баржи 1, т. к. часть распределенной нагрузки от бокового воздействия будет компенсироваться, распределенная нагрузка между стояком 3 и носовой частью будет стремиться повернуть баржу 1 в противоположную сторону, чем распределенная нагрузка между стояком 3 и кормовой частью баржи 1.

2. При любом волнении или боковом воздействии водной массы на баржу она будет поворачиваться, не оказывая никакого воздействия на буксир 2, т.к. шарнир, образованный стояком 3 и штангой 4, не передает момент.

3. Лебедки 9 могут быть объединены в одну и иметь соединительные муфты для натяжения обоих тросов 6 или одного из них.

4. Штанга и стояк 3, 4 могут быть расположены и под дном баржи 1. Их расположение показано позициями 3-1, 4-1. Это определяется назначением баржи 1. В этом случае названные элементы могут быть постоянно смонтированы на барже.

5. Такое соединение баржи и буксира позволяет его использовать и на море и баржи выполнять не плоскодонными, а с килем и трюмами.

Таким образом достигаются все поставленные цели, которые были сформулированы выше.

Изобретение относится к судостроению, в частности к транспортным комплексам для водной среды, и может быть использовано для транспортировки барж по внутренним водным магистралям. Транспортный комплекс включает в себя соединенные между собой буксир и баржу. На барже закреплен стояк, который расположен между центром масс баржи и ее носовой частью. Соединение баржи с буксиром выполнено посредством штанги, которая неподвижно закреплена на расположенном за баржей буксиром одним концом и подвижно в угловом направлении на стояке баржи другим концом. Баржа снабжена выступами на кормовых частях бортов, которые соединены тросами с установленными на носовой части буксира управляемыми лебедками. Достигается улучшение скоростных и маневренных качеств комплекса. 1 ил.

Транспортный комплекс для водной среды, включающий в себя соединенные между собой буксир и баржу, отличающийся тем, что на барже закреплен стояк, который расположен между центром масс баржи и ее носовой частью, а соединение баржи с буксиром выполнено посредством штанги, которая закреплена на расположенном за баржей буксиром одним концом и подвижно в угловом направлении на стояке баржи другим концом, при этом баржа дополнительно снабжена выступами на кормовой части баржи на ее бортовых частях, которые соединены тросами с управляемыми лебедками на носовой части буксира.