СПОСОБ РАБОТЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ПОЛУПОГРУЖЕННОЙ ПЛАТФОРМЫ Российский патент 2003 года по МПК F03B13/10 F03D3/04 B63B35/44 

Изобретение относится к судостроению и гидроэнергетике, к использованию энергии моря плавучими платформами, теми, что круглы в плане и содержат два гладкобортных корпуса. При этом один из них надводный конический, а другой - подводный чечевицеобразный. Причем между указанными расширенными корпусами имеется зауженный участок с винтовой нарезкой, распространяющейся на днищевой пояс конического корпуса.

Известны разные способы работы энергетической полупогруженной платформы, находящейся в силовом взаимодействии с дрейфующими льдами. Последние, напирая на упомянутые винтовые нарезы, асимметрично обтекая указанную винтовую нарезку, медленно провертывают конструкцию вокруг ее вертикальной оси. Тем самым и прежде всего предотвращается ощутимый остаточный крен плавсредства.

Согласно одному из таких способов льды, обтекающие заужение платформы, вращают не всю конструкцию, а только ее надводную часть. Вращение происходит вокруг центральной колонны, которую перед этим заякоряют ее подледным расширением, за грунт водоема. Заякорение осуществляется со всех румбов с помощью гайдропов.

Благодаря такому способу можно приводить в действие электрогенераторы. Они скреплены с колонной и кинематически связаны с коническим корпусом посредством зубчатых мультипликаторов (а.с. 1641698, кл. В 63 В 35/12, - 3/12, 1987 г. Бюл. 14 за 15.04.91). Здесь уместно отметить, что данный способ не исключает возможность выработки электроэнергии за счет ветроиспользования, а еще - возможность вертикального старта с борта ракеты, к примеру, исследовательской.

Недостаток способа-аналога прежде всего в дороговизне изготовления платформы, призванной действовать по известной технологии. Речь здесь - о взаимоподвижных корпусах и крупногабаритных мультипликаторах. Кроме того, область реализации такого способа существенно ограничена. Не так уж много мест на шельфе, где круглый год беспрестанно дрейфуют льды маломеняющейся мощи. Непросто и заякорение в подобных условиях, да еще со всех румбов. Процесс снятия с якорей тоже затруднен.

Частично сократить эти проблемы можно, прибегнув к другому известному способу, основанному на электровыработке генератором вихревого гидродвигателя при наличии подледных течений внизу платформы единой жесткой конструкции, а также генераторами вихревых ветродвигателей при одновременном карусельном кружении ветряков вокруг оси указанного плавсредства с помощью воздействий ветра на особые турболопатки-паруса подвижного состава.

Винтовые нарезы межкорпусного заужения платформы здесь срабатывают в дрейфующих льдах эпизодически, например, при торошении окружающего ледового поля. Платформа, прокручиваясь при этом, сохраняет вертикальное положение и тем самым способствует нормальной работе вихревых двигателей. Упомянутое плавсредство имеет возможность действовать и при отсутствии ледяного окружения, зацепившись якорями расширенной своей подводной части за грунт водоема, а перед тем маневрировать помощью гребных движителей, что в параллельных туннелях указанной подводной части (а.с. 1800090 А1, 1991 г., кл. F 03 В 13/10 и В 63 В 35/44, Бюл. 9 за 07.03.93).

Примечательно, в центре конической надводной части предусмотрена вертикальная шахта, а турболопатки-паруса тут могут быть как малочисленными, крупногабаритными по высоте и располагаться промеж вихревых ветряков, как это предусматривает патент РФ 3074979, так и многочисленными, малогабаритными и охватывающими подставки ветродвигателей, с коими образуется упомянутая выше карусель. Конструктивные вариации возможны разные. Важно добавить: если вихревой гидродвигатель нацелен своим водоэжектором вниз, то вихревые ветряки ориентированы эжектирующими оголовками вверх.

Недостаток способа-прототипа состоит в невысокой эффективности и слишком медленной окупаемости в условиях низких широт и там, где акватория свободна ото льдов. Где на дрейфующую платформу накатывают водяные волны. Они создают крен, который не только снижает энерговыработку вихревых ветродвигателей, а и затрудняют ракетный выход из центральной шахты. Что касается вихревого гидродвигателя, то он при свободном дрейфе платформы бездействует вовсе. Заякорение же такого плавсредства со всех румбов за грунт в штормовую погоду осложнено. Быстрое снятие с якорей - не менее острая проблема, а винтовая нарезка при всем том бездействует.

Целью предлагаемой разработки является устранение перечисленных слабых сторон способа-прототипа, расширение эксплуатационного ареала полупогруженной платформы и обращение последней в многоцелевое и всепогодное плавсредство, быстро окупающее производственные затраты на его постройку.

Техническая задача изобретения - обеспечение оперативности ракетного взлета с борта энергетической полупогруженной платформы при штормовых волнах с использованием винтовой нарезки днища надводной части и реверсивных гребных движителей расширенной подводной части, а также увеличение электровыработки бортовыми генераторами. В задачу еще входит скоростное заякорение и обретение возможности быстрого снятия с якорей.

Новый способ работы энергетической полупогруженной платформы заключается в выработке электроэнергии генератором вихревого гидродвигателя при наличии подводных течений внизу платформы и генераторами вихревых ветродвигателей при одновременном кружении ветряков вокруг вертикальной оси платформы с помощью воздействия ветра на турболопатки-паруса подвижного состава и периодическом энергопотреблении, связанном с использованием винтовой нарезки днища надводной части этого плавсредства и контакта якорей расширенной подводной части платформы с грунтом водоема.

Отличительная особенность настоящего изобретения состоит в том, что осуществляют ракетный взлет из центральной шахты указанного плавсредства, причем при дрейфе по водоему. При этом перед стартом ракеты производят вращение платформы посредством гребных движителей расширенной подводной части вокруг упомянутой вертикальной оси до ослабления волнового наката за счет центробежных сил водных струй, сходящих с винтовой нарезки.

Причем аналогичное кратковременное кружение платформы осуществляют в момент группового касания якорей о грунт. Снятие же плавсредства с якорей происходит за счет вращения его теми же гребными движителями в обратном направлении. Движители в обоих случаях действуют в режиме раздрая. Словом, вихревые потоки среды происходят здесь не только в трактах ветряков и гидродвигателя, а и вокруг платформы, по различным ярусам, что способствует стабильности положения единой конструкции в пространстве.

Схематичное изображение платформы, действующей по предлагаемому способу, представлено на чертеже в двух проекциях: фиг. 1 демонстрирует общий вид; на фиг.2 - ступенчатый разрез по А-Б.

Плавучая полупогруженная платформа содержит обширную надводную часть конической формы 1 (фиг.1), подводную корпусную часть 2 с чечевицеобразным расширением и поясное заужение 3 с винтовой нарезкой, рельефность которой увеличена на днище конического корпуса.

В полюсе надводной части платформы предусмотрена шахта "Ш" для запуска ракет. На палубе вокруг центральной надстройки - подвижной кольцевой состав 4. Он опирается на рельсовый круг и несет вихревой короб 5 (см. фиг. 1 и 2), обладающий кольцевой проточной полостью. Внутренняя стенка "Ц" этого короба цилиндрическая и гладкая, периферийная же стена состоит из многочисленных турболопаток-парусов "Л".

Поверх короба равномерно по кругу закреплено семь ветродвигателей 6 (фиг. 1). Их электрогенераторы - внутри цилиндрических подставок "П". Они возвышают ветряки над палубой и с внешних сторон имеют радарные антенны.

Чечевицеобразное расширение подводного корпуса содержит прямоточные горизонтальные туннели "Т" с реверсивными гребными движителями, четыре подводных колокола "К" на периферии, а в центре полости указанного расширения - электрогенератор "Э". Он снизу сочленен с гидрогенератором 7. Эжектор последнего оборудован гидролокатором 8. В колоколах же размещены брашпили становых якорей 9.

Работа плавсредства, что описано выше, характеризуется следующими операциями в водоеме, свободном ото льдов.

Первый случай: водоем глубоководный и платформа пребывает в дрейфе при не очень крепком ветре. Гидродвигатель 7 (фиг.1) в такой связи бездействует, а к коробу 5 из-за асимметрии затекания воздушных токов в кольцевую полость через лопаточную решетку приложен вращающийся момент. Вследствие этого подвижной состав 4 вместе с ветряками прокручивается вокруг вертикальной оси плавсредства. Сама платформа не вращается.

Полупогруженная платформа обретает стабильность от того кружения палубных масс, ветродвигатели повышают электровыработку, а ракета, находящаяся в центрально шахте "Ш", - возможность вертикального взлета. При этом стартующий аппарат не вращается вокруг своей оси.

Второй случай: на шельфе бушует шторм, платформа дрейфует и медленно покачивается на волнах. Электровыработка вихревыми ветряками сокращена, старт из шахты исключен. В этой ситуации возникает не необходимость в туннельных движителях. Вводя их раздрай заставляем плавсредство интенсивно кружиться. Винтовые нарезы 3 на днище надводного корпуса в таком случае действуют подобно центробежной крыльчатке. Водяные струи разбрасываются в азимутальных направлениях, как показано черными стрелками на фиг.1.

Волновой накат на платформу слабеет, центральная шахта стабилизируется в нормальном положении (этому содействует вращение и вихревого короба 5 с ветродвигателями). Туннельные же движители кратковременно реверсируются и останавливаются. Вокруг плавсредства на полминуты воцаряется волновое затишье. Этого хватает, чтоб произвести пуск ракеты, причем без ее вращения вокруг своей оси.

Если имеется подводное течение, то гайдропы якорей 9 вытравливают и вновь задействуют туннельные движители, которые вводятся в режим раздрая. Платформа вместе с гайдропами образуют карусель и упомянутые гребные движители отключают. Все четыре якоря синхронно захватывают грунт на площади, большей, чем занимает вихревой короб. Генератор гидродвигателя 7 начинает свою работу. Она уже не будет зависеть от штормовых волн, поскольку данный двигатель пребывает на глубине. Увеличивается энерговыработка и ветряками 6. Ракета ж стартует в любую погоду.

Примечательно, что при отсутствии льдов платформа станет действовать эффективней. Сократится срок окупаемости ее постройки. Новый способ позволяет придать такому плавсредству свойства многоцелевого исследовательского судна, мобильной плавучей электростанции и морской стартовой площадки, самообслуживаемого маяка на арктическом шельфе. Например, напротив устья Енисея, дельты Лены, в дальневосточных бассейнах, у берегов Камчатки, Сахалина, Приморья. Не исключено использование в Саргассовом море и южном океане.

Способ предназначен для создания плавучих платформ, используемых, в частности, для запуска ракет. Способ работы энергетической полупогруженной платформы заключается в выработке электроэнергии генератором вихревого гидродвигателя при наличии подводных течений внизу платформы и генераторами вихревых ветродвигателей при одновременном кружении ветряков вокруг вертикальной оси платформы с помощью воздействия ветра на турболопатки-паруса подвижного состава и периодическом энергопотреблении, связанном с использованием винтовой нарезки днища и контакта якорей расширенной подводной части платформы с грунтом водоема. Ракетный взлет осуществляют из центральной шахты, при этом перед стартом ракеты производят вращение платформы посредством гребных движителей расширенной подводной части вокруг упомянутой вертикальной оси до ослабления волнового наката за счет центробежных сил водных струй, сходящих с винтовой нарезки. Причем аналогичное кратковременное кружение платформы осуществляют в момент группового касания якорей о грунт. Способ позволяет обеспечить увеличение энерговыработки, которую можно использовать для стабилизации положения платформы, обеспечивая надежный запуск ракеты. 2 ил.

Способ работы энергетической полупогруженной платформы, заключающийся в выработке электроэнергии генератором вихревого гидродвигателя при наличии подводных течений внизу платформы и генераторами вихревых ветродвигателей при одновременном кружении ветряков вокруг вертикальной оси платформы с помощью воздействия ветра на турболопатки-паруса подвижного состава и периодическом энергопотреблении, связанном с использованием винтовой нарезки днища и контакта якорей расширенной подводной части платформы с грунтом водоема, отличающийся тем, что осуществляют ракетный взлет из центральной шахты, при этом перед стартом ракеты производят вращение платформы посредством гребных движителей расширенной подводной части вокруг упомянутой вертикальной оси до ослабления волнового наката за счет центробежных сил водных струй, сходящих с винтовой нарезки, причем аналогичное кратковременное кружение платформы осуществляют в момент группового касания якорей о грунт.