САМОХОДНОЕ ПОДВОДНОЕ КАФЕ Российский патент 2009 года по МПК B63G8/00 

Изобретение относится к строительству гидротехнических сооружений в водной среде.

Уровень техники строительства кафе в водной среде выражен в полезной модели RU №33359, U1, 20.10.2003, B63G 8/00, в которой списанная подводная лодка поставлена на дно с заходом в нее с берега. Аналоги решений с использованием водоизмещения и плавучести сооружений в массиве воды многочисленны. Выделяется сбалансированностью и работой от нулевой плавучести при вертикальных перемещениях подводный комплекс подлодки, дома, передвижного аппарата, лаборатории "Бентос-300" (Королев А.Б. Бентос-300, пять тысяч часов под водой. Москва, ВНИРО, 1992 г.). Математическим обоснованием технических решений отмечаются разработка стабильной плавучести предостерегающего знака (патент RU №2190554, С2, 10.10.2002, В63В 22/00), регулируемой плавучести, ее перемены с положительной на отрицательную и наоборот в понтонах с управляемой посадкой в зависимости от массы поднимаемого груза и волнения моря (патент RU №2123958, С1, 27.12.1998, В63С 7/04). Другие аналоги привлекательны приемами работы с плавучестью, например, в спасательных комплексах на подводной лодке - надувные понтоны из армированной резины (патент RU №2081783, С1, 20.06.1997, B63G 8/40), судовая цистерна - коффердам с устройствами погружения и всплытия (патент RU №2087371, С1, 20.08.1997, В63В 3/13), резервуар плавучести в проницаемом подводном аппарате в виде цилиндра с поршнем и штоком, разделяющим водную и воздушную камеры с подачей сжатого воздуха, в т.ч. для дыхания (патент RU №2296693, С1, 10.04.2007, B63G 8/22), а также использование двух воздушных понтонов, один из которых неподвижный для компенсации подъемной силой основной тяжести объекта подъема, а второй является подвижным относительно первого по трубочным направляющим. Оба понтона с регулируемой плавучестью доступом воды и прокачкой сжатым воздухом или насосными установками (патент RU №24986, U1, 10.09.2002, В63С 7/00) или применение двух вертикально расположенных одна над другой камер с герметичным переходом между ними в спускаемой с судна подвижной установке многоцелевого использования. Верхняя камера наполнена воздухом атмосферного или повышенного давления с пребыванием в ней подводников, а нижняя с доступом воды и ее вытеснением сжатым воздухом, с люком выхода под воду или в шлюзовую камеру другого объекта (патент GB №2041301, А, 10.09.1980, B63G 8/00). Как видно из приведенных технических разработок для самоходного кафе с меняющимся числом посетителей и их весом в балансе плавучести строения требуются свои математические обоснования и технические решения.

За прототип взято устройство плавучего ресторана в виде круглой формы строения, находящегося в воде до крыши - верхней палубы, по центру которой находится винтовая лестница схода на нижнюю палубу в ресторан с иллюминаторами обзора флоры и фауны. Верхней палубе и этим самым всему строению обеспечивается круговое вращательное движение внешними, например, береговыми механическими стационарными установками (реферат изобретения по заявке №2001354192, А на патент Японии, 25.12.2001, В63В 35/44, Е02В 17/00). При этом строение в виде подводной карусели находится на одном месте и нуждается в постоянном поддержании необходимого уровня его водоизмещения (при меняющемся числе и массы посетителей) для обеспечения нормальной работы механической передачи его вращения (возможны также перекосы - наклоны палуб в сторону скопления людей при одновременном обзоре, при танцах или при скоплении заготовок, питьевых запасов и размещении продуктового склада).

В практике отсутствуют измерительные устройства определений размера плавучести физических тел, хотя способ работы таких устройств найден. Например, от нулевой плавучести определителя - системы воздушной емкости и ее нейтрализатора плавучести (патент RU 2281221, С2, 10.08.2006, В63С 11/02) делается выход с объектом измерений на нулевую (нейтральную) плавучесть с измерением компенсации баланса в сторону положительной или отрицательной плавучести. Для однородных материалов по их использованным массам и объемам, а также в совокупности из них отдельных отсеков, секций, этажей и всего корпуса строения плавучесть подсчитывается по формуле, исходя из закона Архимеда (Свидетельство ФГУП "ВНТИЦ" №73200700004 от 22 января 2007 г. на интеллектуальный продукт: "Универсальная формула расчета плавучести тела по закону Архимеда"), заявлена Монаховым В.П.: ,

где Мт - масса тела, в г или т;

ρж - относительная плотность жидкости, в г/см³ или т/м³;

ρт - относительная плотность тела, в г/см³ или т/м³;

Пт - плавучесть тела, в г или т.

Цель изобретения: разработать устройство самоходного строения подводного кафе с безопасным и комфортным жизнеобеспечением труда и отдыха человека на основе переменной плавучести с учетом меняющейся массы балласта, с возможностью управляемых вертикальных и горизонтальных передвижений.

При проектировании строения с его размещением на воде, в массе воды или на дне водоема исходной позицией является определение его нулевой плавучести, т.к. на воде оно возвышается на размер его положительной плавучести, при нейтральной плавучести строение зависает на уровне погружения, на котором нулевая плавучесть произошла (с учетом инерции погружения или подъема), а при дальнейшем гашении положительной плавучести строение медленно опускается на дно и приобретает стационарность. Предлагаемое самоходное подводное кафе разработано с учетом его вертикальных перемещений и его горизонтальных передвижений. Оно состоит из верхнего воздушного герметичного отсека, которым является помещение кафе с благоприятными условиями продолжительного пребывания большого числа людей. В техническом отношении такое расположение отсека обеспечивает положение центра подъемной силы всего строения выше его центра тяжести. Вертикальные перемещения осуществляются переменой плавучести с положительной на отрицательную, и наоборот, для чего часть ниже находящегося отсека регуляции залита водой, учтенной в балласте строения, откачка которой обеспечивает подъем строения, другая часть отсека входит в баланс положительной плавучести строения, залив которой приводит к погружению кафе. При нулевой или нейтральной плавучести строения балансировка выполнена так, что первая часть залита, вторая нет. Меняющийся балласт посетителей и обслуживающего персонала учитывается балансировкой-гашением заливом воды избытка положительной плавучести третьей части отсека регуляции, в котором выделено пространство положительной плавучести, равное балансировке отрицательной плавучести от 0 до максимума меняющегося балласта, учтенного в балласте помещения кафе, предусмотренного в выходе на нулевую плавучесть строения. В отсеке регуляции выделено также пространство для труб с водометными движителями для горизонтальных передвижений и для крепления арматуры балластного отсека.

Приводится пример расчетов и взаимосвязей данных отсеков при постройке самоходного, например, с круглой стеной здания кафе. Исходные данные: внешний радиус 3 м, высота потолка внутри помещения 220 см, выполнен, например, из прозрачного стеклопласта плотностью ρ=2,25 г/см³ при толщине потолка и стены 8 см, пола в кафе 10 см, пола в отсеке регуляции 8 см. Помещение рассчитано, например, на 45 посадочных мест (6 столов размером 65×120 см торцами впритык к стене с большими овальными иллюминаторами - 36 посадочных мест, 9 мест выполнены вокруг барной стойки в центре помещения, которая внутренним радиусом, например, 50 см, внешним радиусом по столешнице 75 см. Тяжесть посетителей, бармена-оператора и официанта определяется в 4 т (максимум меняющегося балласта). Вход в помещение сверху по металлической винтовой лестнице, например, с 14-ю ступеньками, весом 0,1 т. Внутри кафе 9 опорных стоек весом 0,6 т, центральная из которых сквозная через все отсеки с 6-ю по радиусу метровыми дисками тяжестью в 1,4 т, толщиной, например, 1 см для металлического кругового опорного крепежа потолка и пола с двух сторон отсека кафе, верха пола отсека регуляции и дна балластного отсека, а также ребер жесткости пола и стены (0,2 т). Вес внутри отсека кафе мебели, оборудования (микроволновая печь, холодильник, аккумулятор, кондиционер с воздуховодом и др.), шлюзовой камеры, инструмента, продуктов питания, средств управления, связи и безопасности суммарно составляет 1,7 т. Кафе имеет герметичный прозрачный балкон внутренними размерами, например, 55×160 см, высотой 185 см, прикрепленным к стене строения, с возможностью быть на нем 3 или 4 посетителям кафе со входом и выходом через герметично закрываемую дверь, например, высотой 140 см и шириной 50 см. Объем балкона при толщине стен и потолка 5 см и пола 10 см равен 2,04 м³, объем стеклопласта 0,422 м³, массой 0,95 т. Дополнительным устройством на крыше строения является воздуховод с герметичной муфтой, не пропускающей воду вовнутрь опорной стойки. Воздуховод над палубой выполнен в виде, например, 14-метровой пластмассовой или резинотехнической армированной трубы. При поднятом строении он в виде дуги подтянут резиновой лямкой к краю палубы, обратной от входа в кафе и балкона, уходит под воду, где присоединен к двухметровому армированному шлангу, проходящему через втулку центрального вертикального сквозного отверстия полусферического воздушного поплавка радиусом до 1 м и больше, весом, например, из стеклопласта при толщине стенки 0,5 см в 106 кг, положительной плавучестью до 2 т и больше. Шланг, отходя от центра верхней плоской поверхности полусферы, помещен в металлический цилиндр, например, высотой до 0,5 м с фланцем на поплавке для монолитного крепления, что необходимо для преодоления нагрузок перемещения поплавка при горизонтальных передвижениях и аварийного зависания здания на шланге.

На верхнем конце цилиндра и шланга вкручена насадка незаливаемости от дождя, боковой волны с эффектом мини-колокола при случайном погружении под воду в виде полусферического или плоского удлиненного (около 30 см) перевернутого стакана с воздухозаборными отверстиями в низу нижней конусообразной стенки, поднимающейся внутри стакана вверх к каркасной втулке насадки с резьбой крепления на цилиндре. Предлагается еще одна конусообразная стенка от внутренней части стакана в его верхней половине также к каркасной втулке, например, с восемью воздуховодными отверстиями внизу, находящимися в разных вертикальных плоскостях с воздухозаборными отверстиями, по площади суммарно также превышающей более чем в 2 раза площадь входного отверстия шланга. Поплавок обеспечивает насадке быть на открытом воздухе, а случайная вода улавливается в изгибе перед кондиционером и удаляется. В крайнем случае воздуховод перекрывается. Под воздействием длины воздуховодной трубы и ее оттяжке поплавок находится в стороне от поднятого здания и сзади при передвижениях. На самом верху насадки имеются: маячок, антенны телевизионной, мобильной связи и систем GPS/ГЛОНАСС, провода которых жгутом проходят внутри воздуховода к пульту управления и связи. Данные отсека кафе: Sкрыши=28,26 м²; Мкрыши=5,087 т; Sпола=26,773 м²; Мпола=6,024 т; Длина окружности стены=18,84 м; Высота=2,38 м; Sпоперечного сечения стены=1,487 м²; Мстены=7,695 т; Мбалкона=0,95 т; Мстеклопласта, включая балкон, =19,756 т; М лестницы, опорных стоек, дисков, ребер жесткости, оборудования и т.д.=4 т; Мпосетителей и обслуги=4 т; Итого: М отсека кафе=27,756 т.

Отсек регуляции - балансировочная система, обеспечивающая подъем и погружение здания, для чего в отсеке предусматривается залив застенной (забортной) воды, учитываемой в балласте строения, объемом 2 м³, что составляет массу пресной воды 2 т, а морской воды, например, 2,06 т. Ее откачка дает в чистом виде положительную плавучесть для подъема и возвышения строения над поверхностью воды для входа и выхода посетителей на верхнюю палубу на 7,5 см. Еще 2 м³, но уже положительной плавучести емкости отсека предусмотрены на залив менее половины объема для погружения строения кафе от нулевой плавучести, а при откачивании воды - возвращение на нулевой уровень плавучести. На балансировку переменной тяжести посетителей от их отсутствия до наличия 47 человек, по балласту от 0 до 4 т для создания балансировочного равновесия в отсеке регуляции выделено пространство положительной плавучести в 4 м³. Когда проводятся испытательные и проверочные погружения с одним - двумя операторами, такое пространство заливается водой до выхода строения на нулевую (нейтральную) плавучесть. При отсутствии людей в кафе и наличии 4 т положительной плавучести крыша - верхняя палуба кафе поднимается дополнительно к 7,5 см над поверхностью воды еще на 15 см, что обеспечивает удобство сухой палубы, которая постепенно проседает при появлении посетителей.

Уровень погружения строения определяется электронно-акустическими прибором для измерения уровня жидкости в баках и водоемах (Госреестр приборов России №29726-05, Самара, СГАУ) или поплавковым указателем на наружной стене строения рядом с входным люком в кафе, выполненным в виде отрезка трубы, нижней открытой частью, уходящей под воду, например, не менее 30 см, внутри содержащую свободно передвигающийся шар со штоком вверх в виде стержня или трубки. Шток свободно проходит через отверстие в верхней торцевой стенке трубы, возвышающейся над палубой высотой, например, 1 м и имеет на верхушке ограничитель провала в трубу при резком спаде большой волны, а на уровне палубы в трубе помещена поперечная стенка с отверстием для штока, которая служит ограничителем подъема шара и штока при погружении здания. При пустом отсеке регуляции без посетителей и обслуги в кафе делается отметка в кг высоты строения над поверхностью воды, например, над отверстием торцевой стенки трубы на штоке отмечено 4000 кг. Другая отметка 0 кг сделана при полном наборе посетителей, бармена-оператора и официанта массой тяжести 4 т (можно предварительно взвеситься), опускания строения и подъема штока на 15 см, что позволяет сделать разметку убывания с каждым 1 см шкалы на 267 кг, по которой оператор, закрывая крышку люка, визуально отмечает и знает сколько ему необходимо добавить воды для гашения положительной плавучести недобора меняющегося балласта до максимума 4 т и выхода на нулевую плавучесть. Шкала на штоке может учитывать откачку 2 т воды, предназначенной для подъема строения (7,5 см высоты над поверхностью воды).

Для работы водометных движителей в отсеке регуляции проложены попарно одна над другой восемь труб длиной 5,2 м каждая, внутренним диаметром, например, 10 см. Трубы находятся между собой попарно под прямым углом, образуя в окружности стены вписанный квадрат с отверстиями снаружи стены здания с вставленными движителями в трубы с одного торца (по два движителя по бокам на каждой стороне квадрата) и открытыми торцами с другой стороны для забора воды. Объем в отсеке восьми труб, опорной стойки и трубы поплавкового указателя составляют 2 см высоты отсека. Масса труб, части опоры, восьми движителей, насосов отсека регуляции подачи забортной воды и ее откачки составляют 0,65 т. Определение залива водой отсека регуляции производится по высоте отметок, например, от 0 вверху до 8000 л в низу шкалы штока поплавкового указателя, выходящего из воздушной трубы рядом с втулкой опорной стойки из отсека регуляции в кафе. На указателе, например, монтируются передвижные датчики для автоматического включения или выключения работы насосов в зависимости от заданной программы, например, датчик налажен на подачу воды в 2 т после появления сигнала на пульте управления от первого датчика, отразившего, что входной люк задраен. Следующий датчик включает работу насоса на дозалив воды до требующейся массы меняющегося балласта до максимума, до появления сигнала выхода на нулевую плавучесть, т.е. указатель уровня воды в отсеке используется как штоковый включатель и выключатель насосов или по программе, задаваемой измерениями уровня воды электронно-акустическим прибором, или используя реле времени на конкретные процедуры работы насоса, что может использоваться для автоматического регулирования работы отсека регуляции. Расчетные данные отсека: Высота 40 см; Sсечения стены=1,487 м²; Vстены=0,595 м³; Мстены=1,338 т; Мпола=4,82 т; Мтруб, движителей и насосов=0,65 т; Vвнутреннего пространства=8,567 м³, из которых 0,535 м³ заняты трубами движителей и опорой, 0,032 м³ - концами арматуры балластного отсека; Мзалитой воды=2 т; Мотсека регуляции=8,808 т.

Итоги двух отсеков: Vстроения из двух отсеков с балконом=80,603 м³; Мвытесненной морской воды=83,02 т (при плотности ρ=1,03 г/см³); Высота=2,78 м; Мстеклопласта=25,914 т; Мзалитой воды=2 т; Мменяющегося балласта=4 т; Общая М=36,564 т. Оба отсека имеют положительную плавучесть, которая используется в балансировке строения и определяется по формуле (в морской воде):

Потсеков=Vстроения × ρводы-Мстроения=80,603 м³ × 1,03 т/м³-36,564 т=46,457 т. Определив положительную плавучесть строения в ее противовес, выявляется отрицательная плавучесть балластного отсека. Для определения высоты этого отсека, состоящего из стеклопласта и армированного бетона конкретной отрицательной плавучести, использовано другое преобразование универсальной формулы: Пт=Vт × (ρж-ρт) и составлено равенство: Vстеклопласта × (ρж-ρстеклопласта)+Vж/б × (ρж-ρж/б)=-46,457 т, при Vт=Sт × hм имеем: 1,487 м² × hм × (1,03 т/м³-2,25 т/м³)+26,773 м² × hм × (1,03 т/м³-5,6 т/м³)=-46,457 т,

(-1,8141 т/м) × hм+(-122,3526 т/м) × hм=-46,457 т,

(-124,1667 т/м) × hм=-46,457 т, hм=0,37415 м.

Таким образом, балластный отсек высотой 37,415 см дополнительной к строению из двух отсеков, отрицательной плавучестью - 46,457 т содержит -0,6787 т плавучесть стеклопласта и - 45,7782 т армированного бетона. По производной из универсальной формулы: определяем Vстеклопласта=0,5563 м³ и его М=1,2517 т. Vармированного бетона=10,0171 м³ и его М=56,0958 т, Vбалластного отсека=10,5734 м³. Общая высота здания=315,415 см; Sплощадь здания=28,26 м²; Vздания вместе с балконом=91,1763 м³; Мвытесненной морской воды=93,9116 т, балансировка здания по нулевой плавучести на уровне ±46,457 т; Мздания=36,564 т (вес двух отсеков)+56,0958 т (вес арматурного бетона)+1,2517 т (вес стеклопласта)=93,9115 т, что обеспечивает нулевую плавучесть. Суммируем объемы двух отсеков и балкона (80,603 м³), стеклопласта балластного отсека (0,5563 м³) и армированного бетона (10,0171 м³), имеем 91,1764 м³, т.е. с учетом округлений расчетный и действительный объемы всего здания с балконом равны, так же как равны массы здания и вытесненной им морской воды.

При погружениях возрастает гидростатическое давление на стену, балкон, крышу и дно здания, что учитывается в обеспечении герметичной прочности здания, например, при погружении на 15 м давление вместе с атмосферным возрастает в 2,5 раза, причем на дно оно на 0,3 ат больше, чем на крышу.

Здание кафе, например, выполнено с возможностью опускаться на грунт водоема с креплением на дне балластного отсека здания корзины с пластинами, использующими принцип рессор, или 2-3 слоев отработанных автомобильных, либо тракторных шин. Удобнее иметь ограничители погружения с разъемной частью балласта, например, используемой как ограничитель и регулятор глубины погружения, выделяемой в виде отдельного, например, на стропах блока до 1-1,2 т, или на требуемой длине линя отдельного груза, выделенного по центру дна самого балластного отсека с отрицательной плавучестью 300-400 кг. При этом имеется либо засовный размыкатель строп для отсоединения груза при аварии, которые с учетом глубины погружения одним концом закреплены на отдельном блоке, другим концом с кольцом одеты на штыри, поджимаемые пружинкой со стороны центра дна балластного отсека на планке с боковыми и нижней стенками для большей части штыря, опорой для пружины на штыре и поперечной опорной торцевой планочной стенке. Стенка - сквозная для штыря. Засовный размыкатель имеет засовные замки, расположенные по кругу рядом с втулкой центрального отверстия металлического диска дна так, что от концов штырей прикрепленные тросики проходят через дужки, припаянные к диску, к круглой металлической плашке и крепятся к ее круговому краю, перекрывающему центральное отверстие. Вверх от центра круглой плашки отходит шток, свободно проходящий во втулке до отсека кафе, где на уровне пола сделан вырез для рычажной трубки, поднятие которой с блочным креплением соединения со штоком позволяет плашке на нижнем конце штока передать движение вниз на оттяжку тросиками штырей засовных замков с открытием последних для аварийного всплытия. Либо имеется отсоединяемый металлический стержень, проходящий во втулке опоры от линя груза до разъемного крепления к скобообразной балке в полу барной стойки.

По другой системе погружения и остановки на нужной глубине выполнены путем наматывания обжимного 2-3 муфтами для герметизации лебедочного троса, проходящего через втулку центральной опоры. На дне трос прикреплен к железобетонному, например, в 2-3 т блоку. При положительной плавучести здания от 200 кг и меньше, не доходя до нулевой плавучести при заливе воды, насос отключается. Погружение производится с преодолением положительной плавучести здания подтягиванием и намоткой троса на барабан лебедки в помещении кафе с остановкой на требуемой глубине выключением электропривода и установкой стопора. Вверх кафе контролируемо поднимается имеющейся положительной плавучестью, также при аварии. Через систему передач с рукоятками барабан вращается руками или ногами. Удобнее донный вариант расположения лебедки с барабаном, электропривода, аккумулятора или подводки кабеля, прикрепив к донному железобетонному блоку, закрепив трос к дну здания и используя дистанционное управление или подводку на пульт управления кафе.

Отдельный груз может быть в виде полого шара из, например, армированного бетона с отверстиями, отрицательной плавучести, например, до -0,5 т, в котором для аварийного случая помещена надуваемая из баллона с сжатым воздухом или компрессором из отсека кафе резиновая или из полимерных материалов воздушная емкость, которая радиусом 0,62 м при давлении, равном атмосферному, на глубине 5 метров обеспечивает положительную плавучесть в 750 кг, на глубине в 10 м у груза нулевая плавучесть. Поэтому затруднения возникают в регуляции давления и объема воздуха на глубине погружения и при подъеме шара, который, выходя на поверхность воды, может ударить в стену, балкон или дно здания.

Сверху аварийным ограничителем погружения может быть полусферический поплавок, что обеспечивает рискованное зависание здания на трубе воздуховода.

Аварийным ограничителем предлагается воздушная емкость, которая в сжатом состоянии закреплена вокруг стены здания под балконом и иллюминаторами на уровне пола отсека кафе в виде оформительского, например, голубого обода. Герметично через стену в нескольких местах емкость соединена в кафе с баллонами сжатого воздуха либо присоединена к компрессору. Такой ограничитель удобен для горизонтальных передвижений.

Обустройство кафе включает вход в него по винтовой лестнице с верхней палубы-крыши здания, которая выступает над поверхностью воды максимумом регулируемой положительной плавучести - пустым отсеком регуляции для удобства пребывания на палубе и захода посетителей. Палуба имеет невысокую дренажную для стока воды вертикальную стенку - окантовку предупреждающего красного цвета. На другом краю от наклонной изогнутой трубы воздуховода и поплавка на палубе выполнено входное отверстие с радиусом, например, в 35-40 см в виде металлического каркаса с оребрением, с четырьмя кронштейнами с полками- зацепами, с закрытой слева боковой стенкой для удлиненных концов - рычажных запоров размером от 4 до 9 см - держателей крестовины, выполненной по сечению в виде скобы, свободно одетой на подвижную и неподвижную шайбы стержня запорного винта с правосторонней резьбой. Винт проходит через неподвижный цилиндр с резьбой, с муфтами предотвращения протечки воды в центре крышки, имеет круглые вентили диаметром от 15 см, одетыми по обе стороны крышки на четырехгранные оконечности винта, проходящего через крестовину, каждым концом одетую на два штыря внешней стороны крышки. Причем штыри сквозные, изнутри проходящие через ребра жесткости, соединены попарно и образуют скобяную ручку, используемую для закрывания и открывания крышки со скобообразными ребрами жесткости, в том числе с круговой канавкой по краю, в которую уложена для герметизации вакуумная износостойкая резиновая вставка, приходящаяся на оребренный край отверстия при закрытии. Под наружным вентилем на стержне винта находится подшипник с держателем крышки при открывании и опрокидывании через опорное соединение вентилем на палубу. В крышке люка выполнен мембранный клапан кафе для пропуска избытка приточного через воздуховод с кондиционером и выдыхаемого воздуха.

Аналогичное техническое решение использовано для входа под водой снаружи здания в шлюзовую камеру через боковое отверстие в стене кафе, выполненное с металлическим каркасом, кронштейнами с полками-зацепами, с оребрением края отверстия внешней стенки, с крышкой и запорным винтом, с держателем опрокидывания крышки при ее открытии в бок, со ступенькой-полкой под отверстием на стене. При этом диаметр отверстия меньше, переход делается из внешней водной среды во внутреннюю водную среду шлюза при его открытии снаружи, и наоборот, из наполненного извне шлюза камеры. Другой переход из шлюзовой камеры в кафе и обратно осуществляется через отверстие между ними в воздушной среде, но оснащенным таким же переходным герметичным устройством. Пловец с запасом воздуха на 10-15 минут в виде нагрудной резиновой воздушной емкости, воротника или жилета, открывая крышку входного отверстия извне, наполняет шлюз водой, влезает в шлюз, герметично закрывает входное отверстие, откачивает воду нажатием кнопки насоса, вмонтированного в низ боковой стенки шлюзовой камеры, с патрубком, повернутым и проходящим через стену здания для слива воды. Насос отключается. Пловец открывает выходное отверстие из шлюза, выполненного в виде квадратной или прямоугольной кабинки (чтобы отверстие входа из кафе находилось на плоской поверхности стенки), например, из полимерного материала, входит в кафе и снова герметично закрывает отверстие. Кнопка включения и выключения насоса откачки камеры внутри помещения кафе продублирована. Необходимый воздух в шлюзовую камеру поступает сверху через мембранный клапан из помещения кафе. При заполнении забортной водой воздух частью уходит через входное-выходное отверстие в стене здания или уходит через клапан в помещение кафе.

Электроснабжение обеспечивается подводным кабелем с берега или судна через втулку опорной стойки или аккумулятором с подзарядкой при поднятом здании на верхней палубе (при отсутствии посетителей) от, например, однофазной бензиновой, дизельной, газовой электростанции с подключением инвертора МАП "Энергия", который заряжает аккумуляторы, а затем преобразует запасенную энергию в 220 вольт, максимально повышая КПД. Электроэнергия может также быть от волновой, солнечной, ветровой электростанции. Отключение сетевой электроэнергии дублируется включением аккумулятора на работу насоса откачки воды из шлюзовой камеры и резервного насоса откачки воды из отсека регуляции. Другое оборудование в кафе возможно разнообразным от перископа до биотуалетов с учетом их данных по плавучести здания.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображено здание подводного кафе с воздуховодом и полусферическим поплавком. Отсек кафе 1 выполнен с соблюдением комфортности и санитарно-гигиенических требований. Помимо больших овальных иллюминаторов 2 имеется прозрачный балкон 3, свежий воздух поступает от кондиционера 4 через воздуховод 5, находящийся над палубой, в фиксированную сторону посредством резиновой оттяжки 6. Верхняя оконечность трубы воздуховода соединяется шлангом 7 с полусферическим поплавком 9 посредством проходящей через него втулки 8 в виде цилиндра 10 из нержавеющей стали, на верх которого вкручена насадка 11 незаливаемости от дождя, боковой волны и с эффектом мини-колокола. Нижняя конусообразная стенка 12 насадки внизу имеет круглые воздухозаборные отверстия 13. На верху насадки в виде удлиненного перевернутого стакана установлен маячок, антенны телевизионной, мобильной связи, систем GPS/ГЛОНАСС 14. Для консервирования во время шторма поплавок заливается водой через нижние два 15 и два верхних 16 отверстия, края которых утолщены и в них герметично с прокладкой вкручиваются крышки. При этом насадка вкручивается по цилиндру до герметичного перекрытия воздуховода. Для входа в кафе на палубе имеется люк 17, крышка которого закрывается и открывается вентилями 18 на запорном винте снаружи и изнутри. Под кафе находится отсек регуляции 19 с насосом набора воды 20 и двух насосов откачки 21, один из которых аварийный, работает от сети и от аккумулятора. В одни торцы труб по окружности здания вставлены движители 22 горизонтальных передвижений, их передними другими торцами 23 производится забор воды. Со стороны внутреннего квадрата движители попарно обеспечивают прямолинейное движение в одну из четырех сторон, одновременное включение на углах квадрата каждого первого (нечетного) движителя обеспечивает вращение здания в левую сторону, а каждого второго (четного) вправо. Внизу находится балластный отсек 24 с отдельным по форме круглым в виде большой шайбы грузом 25 в 300-400 кг по центру дна. По высоте груз составляет только часть отсека, от которой вверх уходит втулка 26 опорной стойки с крепежным стержнем 27, проходящим внутри втулки до скобообразной балки, влитой в дно кафе внутри барной стойки, от линя 28. На балке осуществляется аварийное разъемное крепление стержня с линем и грузом 25, с закрытием отверстия после удаления стержня. Такое размещение отдельного груза удобно для горизонтальных передвижений.

Осуществление работы отсека регуляции с возможностями выхода на расчетную нулевую плавучесть, иметь залитую часть емкости на подъем и всплытие, воздушную часть на погружение, часть воздушного пространства отсека регуляции на балансировку меняющегося балласта посетителей, позволяет осуществлять вертикальные перемещения здания кафе. Восемь водометных движителей обеспечивают горизонтальные передвижения, что может выполняться в ручном режиме и в автоматическом, при котором навигационная система GPS или ГЛОНАСС и электронное программное управление работы движителей и насосов с учетом пространственной ориентации, заданных команд, показаний уровня залива водой отсека регуляции относительно нулевой плавучести электронно-акустическим прибором или поплавковым реле с датчиками обеспечивают от закрытия входного люка выполнение погружений и подъемов, прохождение маршрута по замкнутой кривой и вращений в интересных по флоре и фауне местах, возвращение и всплытие на исходную позицию.

Предусматриваются строгие предписания по строительству, испытаниям, сертификации, допуску и эксплуатации здания кафе, по подготовленности оператора-бармена с дипломом PADI и получившего разрешение на работу в подводном кафе. Составляются четкие подробные инструкции с возможно полным набором внештатных ситуаций, действий при этом оператора, официанта и посетителей кафе, с предварительным перед погружением инструктажом и знакомством со снаряжением и мерами безопасности. Например, пользованием насосом шлюзовой камеры и ее переходными отверстиями, открытием и закрытием крышки люка, резервным насосом отсека регуляции, рычажной ручкой или размыканием стержня от балки для отсоединения отдельного балласта, использования баллона сжатого воздуха для круговой воздушной емкости, емкости в балластном шаре, применения дыхательных трубок с загубником, клапанами вдоха и выдоха, вставленными в воздушную камеру, присоединенную к воздуховоду и обычно перекрытую, для дыхания при отключенном кондиционере. У оператора возможна работа дайвера вне кафе по отрезке строп, освобождению запутавшегося троса, мелкому ремонту лебедки, наложению пластыря на пробоину и другое. В кафе могут быть индивидуальные нагрудные с подвесными ремнями воздушные емкости, накачанные на 15 минут дыхания, что достаточно для выхода через шлюзовую камеру и всплытия на поверхность водоема. В резерве возможны аппараты регенерации воздуха.

Изобретение относится к строительству гидротехнических сооружений в водной среде. Самоходное подводное кафе содержит воздушный герметичный отсек помещения кафе для обеспечения центра подъемной силы всего строения выше его центра тяжести, отсек регуляции плавучести, балластный отсек с отдельной частью груза для ограничения глубины погружения или без, с отделяемым грузом на случай аварии или без, воздуховод, полусферический поплавок, насосы залива и откачки воды вертикальных перемещений, водометные движители горизонтальных передвижений, средства управления и связи. Помещение кафе имеет направленную с верхней палубы лестницу с входным-выходным люком, шлюзовую камеру, балкон, разнообразное оборудование, включая кондиционер с воздуховодом до 14 м, имеющим насадку незаливаемости, на верху которой установлены маячок, антенны телевизионной и мобильной связи, систем GPS/ГЛОНАСС. Расчет плавучести объекта, отрицательной плавучести балластного отсека, объемов и масс, например стеклопласта и армированного бетона, выполнены на основе универсальной формулы определения плавучести тела по закону Архимеда. Изобретение позволяет построить самоходное подводное кафе, а также осуществлять его вертикальные и горизонтальные передвижения при наличии набора устройств жизнеобеспечения для пребывания и отдыха на борту самоходного подводного кафе, например, 47 человек. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Самоходное подводное кафе, содержащее верхний воздушный герметичный отсек помещения кафе, обеспечивающий положение центра подъемной силы всего строения выше его центра тяжести, отсек регуляции, балластный отсек и движители горизонтальных передвижений, причем помещение кафе имеет лестницу, опорные стойки, подачу воздуха с поверхности воды через воздухозаборные отверстия насадки незаливаемости, находящейся над полусферическим поплавком, прозрачный балкон, вмещающий 3 или 4 человека, шлюзовую камеру, при этом вертикальные перемещения выполняются посредством изменения плавучести здания с положительной на отрицательную и наоборот, для чего часть ниже находящегося отсека регуляции залита водой, учтенной в балласте строения, откачка которой обеспечивает подъем строения, другая часть отсека входит в баланс положительной плавучести строения, залив которой приводит к погружению здания кафе, в третьей части отсека регуляции выделено пространство положительной плавучести, равное балансировке отрицательной плавучести от нуля до максимума меняющегося балласта, учтенного в балласте помещения кафе, предусмотренного в выходе на нулевую плавучесть строения, а также в отсеке регуляции выделено пространство для труб с водометными движителями для горизонтальных передвижений и для крепления арматуры балластного отсека, воздуховод, имеющий герметичную муфту, не пропускающую воду внутрь опорной стойки, выполненный над палубой в виде 14-метровой пластмассовой или резинотехнической армированной трубы в виде дуги, подтянутой резиновой лямкой к краю палубы, уходит под воду, где присоединен к шлангу, проходящему через втулку центрального вертикального сквозного отверстия полусферического воздушного поплавка радиусом до 1 м и больше, положительной плавучестью до 2 т и больше, и над поплавком помещен в металлический цилиндр высотой до 0,5 м, на который вкручена насадка незаливаемости в виде перевернутого полусферического или плоского удлиненного стакана с воздухозаборными отверстиями в низу нижней конусообразной стенки, поднимающейся внутри стакана вверх к каркасной втулке насадки с резьбой крепления на цилиндре, причем на верху насадки имеются: маячок, антенны телевизионной, мобильной связи и систем GPS/ГЛОНАС, провода которых жгутом проходят внутри воздуховода к пульту управления и связи, при этом насадка в случае шторма вкручена до герметичного перекрытия воздуховода, причем мембранный клапан для пропуска избытка приточного через воздуховод с кондиционером и выдыхаемого воздуха выполнен в крышке люка входного отверстия с радиусом 35-40 см в виде металлического каркаса с оребрением, с четырьмя кронштейнами с полками-зацепами, с закрытой слева боковой стенкой для удлиненных концов - рычажных запоров размером от 4 до 9 см - держателей крестовины, выполненной по сечению в виде скобы, свободно одетой на подвижную и неподвижную шайбы стержня запорного винта с правосторонней резьбой, проходящего через неподвижный цилиндр с резьбой, с муфтами предотвращения протечки воды в центре крышки, имеющего круглые вентили диаметром от 15 см, одетые по обе стороны крышки на четырехгранные оконечности винта, проходящего через крестовину, каждым концом одетую на два штыря внешней стороны крышки, причем штыри сквозные, изнутри проходящие через ребра жесткости, соединены попарно и образуют скобяную ручку, используемую для закрывания и открывания крышки со скобообразными ребрами жесткости, в том числе с круговой канавкой по краю, в которую уложена для герметизации вакуумная износостойкая резиновая вставка, приходящаяся на оребренный край отверстия при закрытии, а под наружным вентилем на стержне винта находится подшипник с держателем крышки при открывании и опрокидывании через опорное соединение вентилем на палубу, при этом кафе выполнено, например, с возможностью опускаться на грунт водоема с креплением на дне здания корзины с пластинами, использующими принцип рессор, или из 2-3 слоев отработанных автомобильных, либо тракторных шин, или с разъемной частью балласта, используемой как ограничитель и регулятор глубины погружения, выделяемой в виде отдельного, например, на стропах блока до 1-1,2 т, или на требуемой длине линя отдельного груза, выделенного по центру дна самого балластного отсека с отрицательной плавучестью 300-400 кг, при этом имеется либо засовный размыкатель строп для отсоединения груза при аварии, которые с учетом глубины погружения одним концом закреплены на отдельном блоке, другим концом с кольцом одеты на штыри, поджимаемые пружинкой со стороны центра дна балластного отсека на планке с боковыми и нижней стенками для большей части штыря, опорой для пружины на штыре и поперечной опорной торцевой планочной стенке, сквозной для штыря, засовный размыкатель имеет засовные замки, расположенные по кругу рядом с втулкой центрального отверстия металлического диска дна так, что от концов штырей прикрепленные тросики проходят через дужки, припаянные к диску, к круглой металлической плашке и крепятся к ее круговому краю, перекрывающему центральное отверстие, а вверх от центра круглой плашки отходит шток, свободно проходящий во втулке до отсека кафе, где на уровне пола сделан вырез для рычажной трубки, поднятие которой с блочным креплением соединения со штоком позволяет плашке на нижнем конце штока передать движение вниз на оттяжку тросиками штырей засовных замков с открытием последних для аварийного всплытия, либо имеется отсоединяемый металлический стержень, проходящий во втулке опорной стойки от линя и груза до разъемного крепления к скобообразной балке в полу барной стойки, причем для работы водометных движителей в отсеке регуляции проложены попарно одна над другой восемь труб длиной 5,2 м каждая с внутренним диаметром 10 см, находящиеся между собой попарно под прямым углом, образуя в окружности стены вписанный квадрат с отверстиями снаружи стены здания с вставленными движителями в трубы с одного торца и открытыми торцами с другой стороны для забора воды, при этом движители попарно со сторон внутреннего квадрата обеспечивают прямолинейное движение в одну из четырех сторон, работа четырех по порядку нечетных или четных движителей приводит к вращательным движениям здания в одну или другую стороны, притом высота палубы над поверхностью воды или уровня воды отсека определяется по высоте штока поплавкового указателя, выходящего из воздушной трубы, опущенной одним концом в воду и содержащую внутри свободно передвигающийся шар со штоком вверх со шкалой, например, от 4000 до 0 кг для учета недостатка меняющегося балласта или от 0 до 8000 л для залива отсека.2. Самоходное подводное кафе по п.1, отличающееся тем, что с круглой стеной здание кафе выполнено из стеклопласта плотностью 2,25 г/см³, внешним радиусом 3 м при высоте помещения 220 см, толщине потолка и стен 8 см, пола в кафе 10 см, пола в отсеке регуляции 8 см, рассчитано на 45 посадочных мест с тяжестью посетителей, бармена-оператора и официанта 4 т, что составляет максимум меняющегося балласта с балансировкой частью отсека в 4 м³, позволяющей без посетителей зданию быть над поверхностью воды на высоте 15 см.3. Самоходное подводное кафе по п.1, отличающееся тем, что для погружения и остановки на нужной глубине имеется лебедочный трос, проходящий через втулку по центру строения и прикрепленный к железобетонному блоку в 2-3 т, опущенному на дно, при этом в случае размещения лебедки внутри кафе погружение производится с преодолением положительной плавучести от 200 кг и меньше подтягиванием и намоткой троса на барабан лебедки с остановкой на требуемой глубине выключением электропривода и установкой стопора, а вверх кафе поднимается положительной плавучестью, при аварии через систему передач с рукоятками барабан вращается руками или ногами, а при установке лебедки с барабаном и электроприводом на дне трос лебедки прикреплен к дну здания кафе при использовании дистанционного управления или подводки на пульт управления кафе.4. Самоходное подводное кафе по п.1, отличающееся тем, что оно имеет аварийный ограничитель, которым является воздушная емкость, которая в сжатом состоянии закреплена вокруг стены здания под балконом и иллюминаторами на уровне пола отсека кафе и герметично через стену в нескольких местах соединена в кафе с баллонами сжатого воздуха либо присоединена к компрессору.