САМОХОДНЫЙ НАДВОДНО-ПОДВОДНЫЙ ОСТРОВ Российский патент 2010 года по МПК B63B35/00 B63G8/00 

Изобретение относится к строительству гидросооружений.

Плавучее строительное сооружение в виде острова является стационарным, если выполнено с надводной и подводной частью в совокупности вместе с берегом, например, причал-терминал (патент RU № 2100249, С1, 27.12.97, В63В 35/44), в стороне от берега, но вместе с дном, например, морские платформы, курорт или база отдыха (патент US № 3895495, 22.07.1975, 405/200) или посредством якорей, например, плавучий парк отдыха - патент WO № 4005128, A1, 15.01.2004, В63В 35/44, свай, колонной или их системой, в том числе с надводными и подводными понтонами (искусственный остров - патент US № 4007598, 15.02.1977, 405/200, гостинично-развлекательный комплекс на воде - патент RU № 2237595, С1, 10.10.2004, В63В 35/44) или понтонные острова с возведением жилых домов, гостиниц, бизнесцентров, ресторанов и другого - патент RU № 2061327, 27.05.1996, В63В 35/44. Острова могут быть самоходные с использованием подруливающих устройств, судового дизельного двигателя или подводного паруса, который позволяет многофункциональному плавучему острову воспользоваться подповерхностным противотечением и двигаться против поверхностного течения или удерживаться в точке с заданными координатами (патент RU № 2107638, С1, 27.03.1998, В63В 35/44). Однако нет ни одного острова с погружением под воду, что основывается также на использовании взаимосвязи массы водоизмещения физическим телом - конструкцией острова и его массы в воздушной среде, что важно для его вертикальных перемещений. В качестве аналогов привлекаются подводные лодки с водоизмещением 49,8 тыс.тонн длиной 172 м, например тяжелый атомный подводный крейсер-ракетоносец «Дмитрий Донской» («Российская газета», 28.08.2008, №182 (4739), работа понтонов с управляемой посадкой в зависимости от массы поднимаемого груза и волнения моря (патент RU № 2123958, С1, 27.12.1998, В63С 7/04). Новые подводные технологии, современные строительные материалы, например газобетон с относительной плотностью от 0,4 до 1,6 т/м³ с несъемной опалубкой, составляют строительную инновацию для постройки плавающих островов (рекламные материалы ООО «Аль-Зер» на выставке «Вся недвижимость Мира 2009», Москва, Крокус-экспо, 22-26 апреля 2009 г.). Автором данного технического описания разработана серия самоходных подводных бытовых объектов: ресторан-патент RU № 69484, U1, 27.12.2007, B63G 8/22, кафе-патент RU № 2348565, С1, 10.03.2009, B63G 8/00, гостиница-патент RU № 72675, U1, 27.04.2008, B63G 8/22, дайверский тренажерный центр-патент RU № 71624, U1, 20.03.2008, B63G 8/22, гостиница-ресторан-патент RU № 72938, U1, 10.05.2008, B63G 8/32). Последний из которых взят за прототип предлагаемой разработки.

В практике отсутствуют измерительные устройства определений размера плавучести физических тел, хотя способ работы таких устройств найден. Например, в водоеме 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 или из их известных пропорций 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.: Мт:ρт×ρж-Мт=Пт, где

Мт - масса тела, в г или т;

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

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

Пт - плавучесть тела, в г или т.

Цель изобретения: разработать устройство самоходного надводно-подводного типового монолитного строительного сооружения в виде острова для безопасного и комфортного пребывания, например, до трехсот и более человек, занятых разнообразными видами деятельности: научной (биология моря, разработка устройств, производственных и бытовых навыков жизни на и под водой для будущих поселений), фермерством по конкретным видам флоры и фауны, геологоразведкой или проживанием, например, нефтяников с платформ эксплуатации буровых установок либо прибывших для дайверства, сноркелинга, санаторно-курортного и оздоровительного отдыха, развлечений, надводных и подводных игр, для чего внутри острова выполнить спортивные площадки, беговые и прогулочные дорожки, пляж, регулируемый по глубине бассейн, фонтаны, предусмотреть длительные и кратковременные погружения острова под воду глубиной до 30 м, в том числе во время шторма на основе перемены плавучести с учетом меняющейся массы балласта и резерва плавучестей, выход и пребывание желающих и работающих островитян в массиве воды и на дне, осуществление надводных и подводных управляемых вертикальных и горизонтальных передвижений острова.

При проектировании острова с его возможностью быть на воде и в массе воды исходной позицией является определение его нулевой плавучести, т.к. на воде он возвышается на размер его положительной плавучести, например, расчетной на уровне ватерлинии, при нейтральной плавучести под водой остров зависает на уровне погружения, на котором нулевая плавучесть произошла (с учетом инерции погружения или подъема), а при дальнейшем гашении положительной плавучести остров медленно опускается на дно, что не желательно, так как оно не ровное и повредит острову, который сам повредит донную флору и фауну. Осуществление погружения острова решается, если он содержит здание или здания любой этажности в виде кольцевой или другой замкнутой конфигурации с возможностью выполнять погружения острова, используя внутреннее пространство для залива воды массой, в том числе суммарной равной водоизмещению самого здания или зданий, иначе при меньшей массе воды - трудности выхода на нулевую плавучесть и погружение, при большей - опасность затонуть. Если отрицательная плавучесть здания и стали бассейна компенсируется положительной плавучестью газобетона, то разность массы водоизмещения бетона балластного отсека и его массы равна требуемой положительной плавучести острова, равны массы водоизмещения здания и воды его внутреннего пространства, равны массы здания, балластного отсека и воды внутреннего пространства массе водоизмещения острова (здания и балластного отсека), причем подбором относительной плотности газового бетона определяется размер и высота балластного отсека острова, что с устройством отсека регуляции плавучести острова дает возможность погружаться и подниматься на поверхность, совершать передвижения над и под водой. Конструктивно остров содержит набор устройств обеспечения: его функционирования в надводном, в переходах под воду или естественного всплытия на поверхность на основе положительной плавучести воздушного здания и в подводном положениях, комфортного жизнеобеспечения островитян и возможности осуществлять ими труд, оздоровление и отдых.

Предлагаемое гидротехническое сооружение для массового производства - самоходный многофункциональный плавучий остров для кратковременного или длительного проживания до трехсот и более островитян монолитно построен с герметичным кольцевым воздушным зданием с внешней круглой стеной вровень с боковой подводной частью плавучего острова - балластным отсеком. К тому же они монолитно выполнены из газового бетона относительной плотностью меньше плотности морской воды таким образом, что здание целиком оказывается над ватерлинией острова - на поверхности балластного отсека, что обеспечивает положение центра подъемной силы выше центра тяжести всего круглого для обтекаемости, снижения парусности и удобств поворотов острова. Предлагается пример одноэтажного кольцевого здания, содержащего отдельные гостиничные каюты для проживания, например, нефтяников с платформ, обучающихся дайверов, подводных фермеров, геологов, отдыхающих, в том числе с детьми и так далее. Имеют место производственные помещения, жилищно-коммунальные объекты, рестораны, кафе и столовые, магазины, спортивные залы и площадки, тепличное хозяйство для выращивания грибов, овощей и фруктов, имеются сауны и другое. В наружных стенах выполнены унифицированные смотровые окна-иллюминаторы из бронированного стекла или из закаленного стекла, панорамное окно, а также в балластном отсеке выполнены 4 смотровых колодца для иллюминаторов (2 в каютах-люксах, 1 в исследовательской лаборатории и 1 на площадке для отдыха). В центре острова выполнены: регулируемый по глубине просторный без волн плавательный бассейн, площадки и дорожки с резиновым рифленым или другим покрытием для спорта и пляжного отдыха, 4 насоса подачи воды во внутреннее пространство кольца здания, они же подают воду для фонтанов, четыре насоса слива воды из бассейна, на дне которого выполнены 4 перекрываемых запорными задвижками отверстия. При нулевой плавучести острова для использования перемены плавучести с положительной на отрицательную и наоборот для вертикальных перемещений под воду, под водой и обратно, балансировки работы по меняющимся массам островитян, хозяйственным и пищевым резервам, дарам моря роль регуляции плавучести острова выполняет отсек регуляции, для выхода на нулевую плавучесть - залив внутреннего кольцевого пространства здания, плавательного бассейна при дополнительных шлюзовых емкостях, заполненных водой. На крыше установлены для подачи воздуха 8 поплавков с воздуховодами, 15 помещений выделено для выхода в массив воды через шлюзовые камеры с дополнительными емкостями, 4 из которых находятся в номерах-люксах, 2 камеры с выходом во внутреннее пространство острова, 1 камера в лаборатории. Во внешних стенах выполнены 20 выходных люков из и в здание, из них со сходом в водоем 12 люков и в центральную часть острова 8 люков. 9 электродвигателей установлены на середине высоты по кругу балластного отсека, а на его дне выполнена подвеска искусственных рифовых конструкций, если не предполагаются вертикальные и горизонтальные передвижения острова.

Например, исходные данные самоходного монолитного острова со зданием: внешний R=100 м, S острова = 31400 м², h надводной части острова над ватерлинией равна высоте кольцевого здания 2,75 м, включая солнечные батареи, вмонтированные в крышу здания, которое, например, по площади занимает половину острова 15700 м². Его длина по внешней окружности = 628 м, по внутренней = 444,06303 м, h помещений = 2,5 м, V здания = V пространства внутри кольца здания = 43175 м³, М надводного водоизмещения здания = М воды при наполнении пространства внутри кольца здания = 44211,2 т при относительной плотности морской воды ρ=1,024 т/м³. Ширина здания по части радиуса = 29,28933 м от 100 м внешней стены до 70,710678 м внутренней по кольцу стены здания. Его строительным материалом является газовый бетон относительной плотностью, например, ρ=0,6 т/м³. Учитывая использование несъемной укрепленной опалубки, например, из стекло-магниевого листа (СМЛ) относительной плотностью 1 т/м³, толщиной 20 и 10 мм, крепежных фиксаторов из стеклопласта, саморезов, металлической сетки и армированной вставки берется в расчетах ρ=0,65 т/м³ для наружных стен и крыши и ρ=0,63 т/м³ для внутренних стен и перегородок. Для повышения водонепроницаемости бетона выполняется полимерное покрытие. S сечения внешней стены кольца здания = 188,118 м³ при толщине стены 0,3 м, V стены до балластного отсека = 517,3245 м³, М сплошной внешней стены = 336,26092 т. В стене выполнены проемы и вставлены в них 136 иллюминаторов, например, каждый в виде плоского или сегмента шара из бронированного стекла или закаленного двухслойного стекла (ООО «Фототех», г.Москва) с изменяемой прозрачностью стекол посредством кристаллической пленки между слоями, через которую пропускается электрический ток, или акрила, или другого материала. Пример по бронированному стеклу относительной плотностью 2,25 т/м³ с r=0,45 м, S основания сегмента = 0,63585 м², h=6 см, с определением по формуле: V=1:6×3,14×h×(h²+3r²), V стекла = 0,0191885 м³ и М стекла = 0,0431741 т, вместе с крепежом 0,058 т. М бетона с арматурой, изъятого для иллюминаторов = 16,862742 т, М вставленных 136 иллюминаторов = 7,888 т. В штурманской рубке во внешней стене выполнено панорамное окно, например, из бронированного или закаленного стекла или из стеклопласта относительной плотностью ρ=2,25 т/м³ размером, например, 1,8×2,4 м, толщиной 0,1 м, М окна = 0,972 т. М изъятого бетона = 0,8424 т. Скорректированная М стены = 327,41578 т, R люка = 0,4 м и его S=0,5024 м², М бетона с арматурой, изъятой с места люка, = 0,097968 т, т.е. практически равна М люкового устройства и не вносит изменений в массу стены, точнее определяется взвешиванием люкового устройства и учета изъятого бетона при постройке здания. R внешней стены внутри кольца здания = 70,710678 м, S сечения внешней стены внутри кольца здания = 133,501 м², V сплошной стены до балластного отсека = 367,12775 м³, М = 238,63303 т. Стена имеет 122 иллюминатора с их М=7,076 т, изъято М бетона с арматурой = 15,126865 т, М стены с корректировкой = 230,58217 т, h крыши = 0,25 м, S крыши = 15700 м², из которых 188,118 м²+133,501 м² составляют концы внешних стен колец здания. Собственно S крыши = 15378,381 м², V = 3844,5952 м³, М = 2498,9868 т (принять во внимание дополнительную тяжесть солнечных панелей, если она имеется). Толщина вертикальных окружных стен перекрытий внутри здания = 0,2 м, радиальных стен = 0,15 м. Здание по окружности имеет за внешней стеной круг кают-гостиничных номеров для проживания и служебных кают шириной 6 м, длиной внешней стены от 5 м, помещений шлюзовых камер с дополнительными емкостями, свободного пространства для других нужд. В каждой каюте выделено пространство, например, площадью 2,4 м² для душа, умывальной раковины и туалета, с накопителями, трубами подачи и отвода дистиллированной и морской воды. Далее по радиусу к центру следуют круговой коридор шириной 2,5 м, два круга производственных, исследовательских, лабораторных, коммунальных, хозяйственных, бытовых, торговых, спортивных и других помещений шириной по 5,345 м со стеной между ними толщиной 0,2 м, местами без нее или со стандартными проходами, местами без двери, затем снова окружной коридор шириной 2,5 м и круг кают, в т.ч. служебных шириной 6 м, длиной 3,5 м по внутренней кольцевой стене с бытовыми удобствами или без в зависимости от назначения. Здание разделено на 8 герметично перекрываемых секторов с проходными люками только в первом круговом коридоре. Отсчет секторов от ростры и помещения штурманской рубки, по сторонам которой расположены служебные помещения с люками входа и выхода с ростры на остров и обратно. Пример условной планировки здания приведен для возможности расчета его конструктивной тяжести. Так S сечения окружной внутренней стены между каютами внешней стены и коридором = 117,561 м², V сплошной стены = 293,9025 м², М = 185,15857 т, с вычетом площади 196 дверей, с проемом одной двери 0,7×1,95 м площадью 1,365 м², М двери = 0,038 т, М дверей = 7,448 т, в то время как изымается бетон с арматурой V=0,273 м³, М=0,17199 т, с М бетона всех проемов = 33,71004 т, V бетонной окружной стены с дверными проемами = 240,3945 м³, М стены с дверьми = 158,89653 т, S сплошного сечения окружной стены коридора и производственных помещений = 14,171 м², по расчетам, например, использовано с учетом проемов, дверей, дизайнерских вырезов на 65%, V=185,52787 м², М=116,88255 т, S сплошного сечения окружной стены производственных помещений = 107,205 м², использовано на 42%, V=112,56525 м³, М=70,916107 т, S сплошного сечения окружной стены производственных помещений и коридора = 100,241 м², использовано на 58%, V=145,34945 м³, М=91,570153 т, S сплошного сечения окружной стены коридора и кают = 96,851 м², использовано на 82,4%, V=199,51306 м³, М=125,69322 т, S сечения секторных сплошных стен, каждая с одним люком перехода в первом коридоре, с учетом пересечений с окружными стенами = 4,2433995 м², V=10,608498 м³, М=6,6833537 т, М восьми секторных стен = 53,466829 т, S сечения радиальных 28 перегородок 30 кают внутри сектора = 25,2 м², V=63 м³, М=39,69 т, М каютных радиальных стен восьми секторов с учетом объединения некоторых кают (номера-люкс) и отсутствия кают при выделении других помещений суммарно составляет 222,264 т. По объему и массе радиальные перегородки внутри производственных помещений составляют третью часть перегородок кают, их М=74,088 т.

Вес внутри кают предметов бытового обустройства, например, спальные места, шкафы, полки, телевизор, компьютер с выходом в Интернет, картины, вешалки, одежда, столы, стулья, умывальная раковина, унитаз, душевая установка, водопроводные трубы, другое составляют 0,34 т, а, например, в 168 каютах - 57,12 т. Содержимое производственных, исследовательских, лабораторных помещений содержат оборудование и материалы 29 т, хозяйственное и бытовое оборудование, например, дистилляторы, минерализаторы, баки-накопители и их трубы, холодильники, электропечи, микроволновые печи и оборудование ресторанов, кафе, служб сервиса, например, сауны, фонтаны 20 т, водолазное и дайверское, в том числе систем безопасности оборудование, включая 15 шлюзовых камер с пустыми дополнительными емкостями, с внутренними люками, остальные люки находятся по тяжести в балансе с изымаемым бетоном стен, 2 декомпрессионные камеры, компрессоры, предметы снаряжения - акваланги, дыхательные трубки, компенсаторы, воздушные емкости - «воздушные воротники», «донки» - свинцовая обувь, обогреватели, фены и другое 6 т, предметы торговли, спорта, отдыха, развлечений 9 т.

Вход на остров выполняется с подъема на его причал - металлическую треугольную площадку с кнехтами в виде ростры размером основания у стены острова 9 м, площадью 31,5 м², которая является «носом» передней части острова и выступает над ватерлинией на 20 см, а также высотой, зависимой от объема залитой морской воды в бассейн и в отсек регуляции плавучести, что может меняться для удобства пребывания на причале, захода или выхода через два унифицированных люковых отверстия стены острова и при волнении моря. Ростра имеет невысокую, например, 0,3 м дренажную для стока воды, например, из металлического прута вертикальную стенку, которая используется как ограждение. Люки находятся справа и слева от помещения штурманской рубки стандартного размера с каютами, с панорамным окном, прожекторной подсветкой, с пультом связи и управления всеми устройствами, например, учета закрытия внешних люков острова, многоканальной мобильной, спутниковой, включая GPS/ГЛОНАСС, телевизионной, гидроакустической и ультразвуковой связью, средствами видеонаблюдения и предупреждения, например, подводные лодки предупреждаются гидроакустическим генератором сигналов. Масса ростры и содержимого штурманской рубки составляют 6,5 т.

Подача воздуха обеспечивается через воздуховоды с насадками незаливаемости от дождя, боковой волны с эффектом миниколокола в виде удлиненного перевернутого стакана с воздухозаборными отверстиями в нижней конусообразной стенке внутри стакана. Еще одна конусообразная стенка насадки находится во внутренней верхней части стакана, также крепящаяся к каркасной втулке, например, с восемью воздуховодными отверстиями внизу, находящимися в разных вертикальных плоскостях с воздухозаборными отверстиями, по площади суммарно также превышающих более, чем в 2 раза площадь отверстия воздуховода. Втулка насадки вкручивается на верх цилиндра, монолитно проходящего через втулку полусферического воздушного пластмассового поплавка радиусом 1 м и больше. Поплавок весом, например, 105,27 кг из стеклопласта ρ=2,25 г/см³ при толщине стенки, например, 0,5 см вместе с втулкой, частью воздуховода, цилиндром, фланцем, насадкой, антеннами имеет вес 176 кг, водоизмещение 2,14357 т, положительную плавучесть + 1,96757 т. Во время аварии восемь поплавков острова с плавучестью + 15,74056 т являются ограничителями глубины его погружения, а также способными держать остров при ручном наматывании арматурных шлангов воздуховодов на барабаны лебедок и подъеме острова в случае отсутствия электричества и "севшими" аккумуляторами. При горизонтальных подводных передвижениях полусферической частью поплавки скользят по воде и подтягиваются воздуховодами, длина которых определяет максимум погружения, например, 30 м. Для усиления крепости воздуховоды и поплавки покрыты наноматериалами. В коридоре внутреннего кольца впритык к его перекрывающей секторной стене стоит рабочий стол, на котором установлены лебедка с барабаном и воздуховодом на нем, с электроприводом и системой зубчатых передач для аварийного ручного вращения барабана. В потолке выполнено отверстие, в которое герметично вставлен цилиндр с возвышением над крышей до 0,2 м, с внешней резьбой на конце и являющийся втулкой для прохода воздуховода. Проходя через сальниковые герметичные манжеты и поджимную с бортиками гайку на верхнем конце втулки армированный воздуховод крепится выше к другому цилиндру, который монолитно по втулке поплавка проходит до его плоской поверхности, где соединяется с фланцем также для монолитного крепления, что необходимо для преодоления нагрузок перемещения поплавка при горизонтальных передвижениях и аварийного зависания острова на шлангах. Выше поплавка на цилиндр вкручивается насадка. На самом верху насадки имеются: маячок, антенны передачи сигналов SOS, телевизионной, мобильной связи и систем GPS/ГЛОНАСС, провода которых жгутом проходят внутри воздуховода к пульту управления и связи.

Поплавок при поднятом острове находится на своей стойке в виде дренажной трубы высотой 0,4 м, вкрученной в резьбу трубочного кольца, одетого на цилиндр втулки крыши и приваренного к арматуре крыши. Далее вверх дренажная труба имеет стеночный раструб с поперечными приваренными металлическими лентами по кривизне полусферического поплавка, образующими чашу, удобную, чтобы подтягивать и надежно сажать поплавок при подъеме здания на поверхность водоема. Намотанный на барабан на его краю намотки конец воздуховода вставлен внутрь отверстия в цилиндре, проходящим по центру барабана и образующего вместе с боковыми большими зубчатыми шестернями барабана и им самим единое монолитное целое. Лебедка состоит из двух стоек с двойными стенками. Изнутри сторон обеих внешних стенок имеются на осях с подшипниками по 3 малых шестеренок, находящихся относительно центральной оси барабана и цилиндра под углом 120°, с зубцами, вставленными в зубцы больших боковых шестерен барабана. Цилиндр крепится на подшипниках внешних стенок стоек лебедки. Конец воздуховода выводится наружу и через сальниковую манжету и подшипник вставлен в стенку кондиционера, стоящим на отдельной по высоте площадке рабочего стола, рядом со стойкой лебедки. Вторая внутренняя стенка стоек имеет отверстие больше диаметра барабана и закрывает большие боковые шестерни и малые шестеренки от шланга воздуховода на барабане. Зубчатая передача ручного вращения барабана может выполняться снаружи стойки лебедки, например, удлиняется цилиндр, свободный от воздуховода, на конце которого устанавливается штурвальный руль. На одной из стоек крепится стопор вращения большой шестерни с автоматической и ручной регуляцией. Одна из малых шестеренок внизу имеет зубчатую передачу от электромотора с приводом на вращение барабана в автоматическом режиме с постоянным подтягиванием поплавка. Корпус лебедки жестко закреплен к арматуре стены и пола коридора. Воздушная емкость в корпусе кондиционера перед введенным воздуховодом имеет стенку, через верх которой проходит воздух, вниз обеспечивается сток случайной воды в накопитель при повреждении воздуховода. Провода выводятся через верх боковой стенки и через прикрепленный к отверстию плотный полимерный рукав для задержки приточного воздуха и обеспечения пространства скручиваться и раскручиваться пучку проводов при вращении цилиндра лебедки и далее сделана проводка на пульт управления. В верху другой боковой или задней стенки сделан отвод воздушного потока на компрессор зарядки аквалангов при выключенном кондиционере либо компрессор воздуховодом присоединяется внутри кондиционера к выходному отводу на кратковременное использование созданного давления воздуха. На кондиционере установлена воздушная камера с короткой, например, с газовым шаровым краном соединительной трубкой в входную воздушную емкость кондиционера и до двух десятков дыхательных трубок по бокам камеры с клапанами вдоха и выдоха, с загубниками для дыхания при отключенном кондиционере. От каждого кондиционера делается подводка подачи воздуха в помещения в соответствии с рекомендуемой сплит-системой. Перед штормовой погодой насадку воздуховода вкручивают по цилиндру до перекрытия дном стакана подачи воздуха и попадания воды в воздуховод или выкручивают и вместе с антеннами убирают внутрь здания, а на ее место на цилиндр закручивается металлическая крышка с резиновой прокладкой. Открывают верхние два и два нижних отверстия поплавка, обычно закрытых крышками, для заполнения поплавка водой и ухода вместе с островом под воду на время шторма, при этом в помещениях используется сжатый воздух баллонов и регенерация воздуха. При обрыве воздуховода внутрь втулки вставляется резиновая пробка с рычажным поджимом вверх к потолку. М трубы с раструбом, поплавка, воздуховода с насадкой и цилиндром, лебедки с барабаном и электроприводом = 0,59 т, под водой до 0,34 т, т.к. поплавок и часть воздуховода с подтяжкой остаются наверху, что для восьми воздуховодов составляет 4,72 т и 2,72 т. В отрицательную плавучесть острова вписывается масса 4,72 т, а при погружении в отсек регуляции в выделенное пространство 1,953 м³ дополнительно вливается 2 т воды как компенсации возникшей положительной плавучести в +2 т, исключение - при штормовой погоде, когда поплавки, заполненные водой, берутся под воду.

Унифицированные люки в отверстиях внешней стены и в стенках шлюзовых камер выполняются с внешним оребрением, с радиусом, например, 0,4 м, закрываемым слегка выпуклой крышкой с ребрами жесткости изнутри и ручками, боковые отводы которых штырями выходят наружу и удерживают крестовину от свободного вращения. Вертикальный удлиненный запорный винт с вентилями на концах свободно проходит через крестовину с упором ее держателей в кронштейнах в полки-зацепы и в их закрытую боковую стенку в каркасе отверстия. При его выкручивании из неподвижного цилиндра с резьбой в центре крышки, подвижной и неподвижной плашками на винте крестовина отжимается наружу, а крышка с вакуумной износостойкой резиной в круглой канавке, приходящейся на оребрение отверстия, поджимается к корпусу люка. При открытии люка крышка снаружи поворачивается с вентилем в сторону через блок с держателем, который другим концом закреплен на подшипнике запорного винта. Изнутри вход закрывается вторым вентилем. В здании выполнено 58 люков, масса которых учитывается во внешних стенах - 35 люков, вместе со шлюзовыми камерами - 15 люков и в секторных стенах - 8 люков. В крышках внешних люков выполнены мембранные клапаны для выхода-вытяжки избытка приточного и выдыхаемого воздуха. В штурманской рубке контролируется закрытость внешних люков их датчиками, а стальные тросики, вставленные в дырки вентиля, на растяжке закрепленные с замками от вентиля к стене затрудняют вращение вентиля и являются фиксаторами входных люков.

Для выхода в водный массив и на дно на острове имеются 15 шлюзовых камер, каждая шириной 1,2 м, глубиной 0,9 м и высотой 2,0 м, емкостью 2,16 м³, позволяющие выход дайвера в костюме с ластами и с аквалангом. Каждая камера имеет дополнительную емкость такого же объема, залитую водой. В надводной ситуации острова шлюзовая камера используется для прохода к внешней стене и прохода через выходные люки внешней стены на две полки-ступени (с учетом ласт), используя поручни для спуска под воду. Выход выполняется с аквалангом или без с использованием рядом на внешней стороне стены двух двадцатиметровых воздуховодов от двух баллонов с сжатым воздухом, закрепленных и укрытых от солнца. Каждый воздуховод имеет оконечное дыхательное устройство с регулятором подачи воздуха и загубником. При выходе под водой из шлюзовой камеры в массив воды подводнику предложен «воздушный воротник» - воздушная емкость на 10-15 минут дыхания при открытии люка, а затем использовать воздуховоды. В каждый баллон сжатого воздуха вкручивается насадка с двумя выходными патрубками для двух воздуховодов. Второй воздуховод через внешнюю стену уходит внутрь здания для регулируемого использования подачи воздуха в здание при погружениях во время шторма. М 30 баллонов со шлангами = 2,4 т. При этом объемом 15 шлюзовых камер 32,4 м² требуется морской воды относительной плотностью 1,024 т/м³ 33,1776 т, закачиваемые забором извне в дополнительные емкости камер. Эта вода учитывается в отрицательной плавучести здания и в целом острова. При заходе подводного пловца в камеру первым насосом шлюза заливается вода из его емкости, что помогает дайверу безопасно выдержать давление внешнего массива воды при открытии люка внешней стены, выходе в открытый водоем и закрытии люка. Далее вода остается до его возвращения или откачивается в емкость для выхода другого подводного пловца. Без емкости в плавучести здания имеются колебания при заливе забортной воды в камеру с дайвером и при откачивании воды за "борт" строения при его возвращении. При наличии емкости такие колебания отсутствуют при соблюдении последовательности действий: дайвер заходит в камеру из помещения, закрывает входной люк, заливает воду из емкости, в которой остается остаток воды, равный объему водоизмещения дайвером, который затем открывает люк в массив воды водоема, выходит и закрывает люк, при этом масса воды в камере равна массе воды, которая была в емкости, а остаток воды в емкости, равный водоизмещению дайвера, примерно или равен массе самого дайвера, который своей массой в это время на острове отсутствует, т.е. колебаний в плавучести острова при отсутствии пловца не происходит. По возвращении дайвера вода из шлюзовой камеры ее вторым насосом переливается обратно в емкость до ее полноты. Те же процедуры делаются при выходе в водоем и возвращении дайверов вдвоем. Заход второго можно делать отдельно со сливом воды из шлюзовой камеры в емкость после выхода первого дайвера в водоем, при этом в емкости появляется масса воды объемом шлюзовой камеры и остатком воды в камере, равным водоизмещению первого дайвера. Этот остаток по объему позволяет зайти в шлюзовую камеру второму дайверу. При дозаливе воды из емкости и выходе второго в водоем, при полной шлюзовой камере в емкости появится остаток воды объемом водоизмещения уже двух дайверов, также сохраняя отсутствие колебаний в плавучести острова. При возвращении дайверов по одному с переливом воды в емкость снова в емкости возникает ее полнота и остается в шлюзовой камере масса воды объемом другого дайвера, при заливе воды из емкости в камеру при возвращении другого дайвера, его масса вытесненной воды остается в емкости и затем сливом обратно в емкость, она становится полной, а шлюзовая камера с дайвером - пустой, т.е. устойчивость снова сохраняется. В помещении, в шлюзовой камере и снаружи имеются параллельные кнопки включения залива камеры из емкости и залива емкости из камеры (отключение автоматическое), включения аварийной откачки воды из камеры третьим насосом в водоем, в том числе случайной воды из помещения, для чего в камеру сделано перекрываемое отверстие. Предусмотрены залив и слив воды в и из шлюзовой камеры из и в водоем при обращении к автоматической системе управления плавучестью острова из штурманской рубки, дистанционное включение с пульта управления на заполнение дополнительной емкости морской водой и ее слив при погружении и подъеме острова. Люк камеры находится в передней стенке шлюза, на верху которого имеются клапаны входа и выхода воздуха из и в помещение, то же над дополнительной емкостью. В двух помещениях на острове установлены по стационарной декомпрессионной барокамере, каждая для шести дайверов сидя или двух лежа при нарушениях режима длительности пребывания на глубине, так как в помещениях острова нормальное атмосферное давление. Для передачи оборудования, инструментов, предметов снаряжения, образцов породы грунта, флоры и фауны, емкостей с пробами морской воды в стене здания в лаборатории выполнена рядом со шлюзовой камерой переходная бронированная емкость в виде трубы, например, диаметром 20 см и длиной 60 см, с торцами, плотно закрываемыми крышками и прижимными замками, с малым наклоном внутрь для стока до 19 л воды, с внешним контейнером, полкой-ступенькой и ручкой. На острове имеются одинаковые с танками отсека регуляции два танка пресной воды по 10 м³, М воды танков = 20 т, М двух стальных танков с трубами-переходниками через закрываемые отверстия в стене для залива из танкера пресной воды = 6,23 т. Предусмотрена подача насосом морской воды в секционные дистилляторы, от которых в танки-накопители и от них в душевые установки и для умывальной раковины, другая часть морской водой поступает в бачки унитазов. Централизованно на секторном уровне дистиллированная вода подается в бак-накопитель с минерализацией для питья и приготовления пищи (резервный вариант), имеется накопитель бытовых стоков, которые устраняются канализационным насосом по отводной трубе на очистную установку. Дополнительно к пресной воде используется еще 15 т воды. Другое оборудование на острове возможно разнообразным в зависимости от потребности с корректировкой по учету его массы, например, для физических упражнений на тренажерных площадках.

Электроснабжение обеспечивается солнечными батареями, установленными на крыше здания, с подключением инверторов МАП "Энергия", которые заряжают аккумуляторы, а затем преобразуют запасенную энергию в 220 вольт, максимально повышая КПД. Электроэнергия может также быть от волновой или ветровой отдельной на плаву или заякоренной электростанции либо от портативной атомной установки, разрабатываемой для системы жилищно-коммунального хозяйства России. Отключение сетевой электроэнергии дублируется включением аккумуляторов на работу насосов откачки воды за «борт» из отсека регуляции, дополнительных емкостей шлюзовых камер. Потребителями электроэнергии являются также внешние боковые реверсивные электродвигатели, поворачивающиеся в вертикальной плоскости на 360°, и три задние более мощные электродвигателя. Монтаж боковых электродвигателей стационарно выполнен на металлических осях - стержнях, каждый из которых поворачивается на двух опорных подшипниках. Один из подшипников находится в горизонтальной опорной балке, например, длиной 1,2 м, приваренной на уровне середины высоты арматуры балластного отсека. Второй подшипник герметично выполнен в сплетении четырех крепежных стоек, под углом опирающихся на концы горизонтальной балки и дополнительной вертикальной балки, пересекающей первую. Крепежные стойки используются для формирования обтекаемой конструкции вокруг стоек гидродинамического герметичного "плавника" с двояковыпуклым симметричным профилем, в котором имеется пространство для устройства электропривода с системой зубчатых передач, с возможностью стержню и внешне электродвигателю с гребным винтом на нем выполнять круговые повороты в вертикальной плоскости и фиксироваться. Совместная работа шести боковых электродвигателей с использованием их реверсивности и разности углов поворотов позволяет, например, результирующим команды джойстиком регулируемо подниматься и опускаться острову под водой при его пулевой плавучести, поворачиваться и двигаться острову в любом направлении, увеличивая скорость тремя основными силовыми кормовыми двигателями в отсутствии гидродинамической кавитации при работе гребных винтов и вне зависимости от погодных условий. Имеют место четыре электронасоса для фонтанов и залива водой внутреннего пространства кольца здания, 4 насоса слива воды из бассейна и электромоторы с приводами задвижек перекрытия 4 отверстий бассейна радиусом каждого 1 м общей массой 3,4 т. 75 насосов шлюзовых камер и их емкостей массой учтены по конструкциям. Электроэнергия при необходимости может использоваться для обогрева помещений, для чего часть стены выстилается термоотражающим серебристым экраном - двойным слоем алюминиевой фольги со стальными нитями внутри, которые безопасны при замыканиях. Постоянно поддерживается работа аккумуляторов для аварийного случая и в запасе имеются портативные электростанции или электрогенераторы, которые в крайнем случае располагаются на поверхности воды, на плоту, либо в герметично закрытом помещении с отдельной вентиляцией внутри здания. Массы установок электроснабжения, аккумуляторов, электродвигателей, электроприводов, вспомогательных устройств, опорных балок, кронштейнов = 4,5 т.

Вертикальные перемещения осуществляются переменой плавучести с положительной на отрицательную и наоборот. Доработка параметров плавучести острова производится при испытаниях и сдачи острова в эксплуатацию. На "заселенном" острове поправки по отрицательной плавучести выполняются добором, например, разнообразных материалов, оборудования или сокращением набора оборудования, устройств. При освоении пребывания на острове корректировка выполняется учетом взвешивания тяжести поселенцев, всего содержимого, которое вносится на остров, определяется дозалив требуемой массы воды, например, по счетчикам подачи и слива воды до параметров тяжести, учтенных по отрицательной плавучести, и выхода от положительной на нулевую плавучесть. Полученные данные подлежат анализу для выработки благоприятного типового и по частным требованиям баланса плавучестей. Например, в регламент включается, что минимум числа островитян составляет 150 человек, их масса в 15 т учитывается в отрицательной плавучести здания, по другим 150 человек в танки отсека регуляции, их массой заливается вода, которая для балансировки сливается на размер массы дополнительно прибывших островитян. Если больше островитян, то за счет резерва по массам островитян, по другим меняющимся массам, по закрытию 3-5 шлюзовых камер и слитию воды их дополнительных емкостей и больше, если не планируются подводные погружения острова. Если островитян меньше, то необходимой тяжести появляются бочки с водой. Соблюдая балластировку параметры одновременного одинакового объема залива и слива воды в 4 танках отсека регуляции плавучести острова при плотности морской воды ρ=1,024 т/м³: суммарно имеет V залитой воды на подъем острова = 15 м³, М=15,36 т. V воздушного пространства для гашения положительной плавучести на погружение заливом воды до 15 м³, М=15,36 т, V воды для слива и впуска на остров дополнительных 150 человек = 14,648437 м³, М=15 т. V воды для слива при появлении на острове дополнительного оборудования до 10 м³, М=10,24 т, складских запасов до 10 м³, М=10,24 т, компенсации тяжести поплавков с частью воздуховодов, которые остаются на поверхности воды до V=1,953125 м³, М=2 т. Итак, V четырех танков = 66,601562 м³, с М воды = 52,84 т, по V = 16,65039 м³, М=13,21 т воды в каждом танке, учитываемой в отрицательной плавучести здания и в целом острова. Танки установлены в помещениях кают внутреннего кольца, учитывая по балластировке два танка с пресной водой по кругу кают внешнего кольца. Танки сделаны в виде стальной коробки с антикоррозийным покрытием, с открытым верхом, объемом по 22 м³ в каждом, с шириной по радиусу здания впритык к стене кольца 5,2 м, поперек радиуса вдоль стены длиной 2,7 м, при толщине стенок и дна в 1 см, высотой емкости танка 1,5847 м, высота воды в танке равна 1,2 м при полном заливе вместе с водой погружения и 0,929 м, когда отсутствует вода, предназначенная на погружение острова. S стен и дна танка = 39,015 м², V стали = 0,39015 м³, М стали стен и дна одного танка = 3,07 т, М четырех танков = 12,28 т, вместе с насосами и трубами М=12,4 т. Каждый танк оснащен насосами подачи и слива воды с включением и выключением с пульта управления, с дублированием включения насоса слива воды от аккумулятора. Через насосы трубы опускаются в балластном отсеке до его дна. Под потолком помещений с танками в окружной стене коридора выполнены отверстия для прохода воздуха в и из танков отсека регуляции. Залив или слив воды производится при работе отсека регуляции на погружение или подъем в параметрах до 15,36 т. При необходимости экстренного подъема острова используются реверсивные электродвигатели, постепенно открываются задвижки отверстий дна бассейна, сливается вода резервов по меняющимся массам, при этом одновременно выполняется дозированный слив воды из дополнительных емкостей шлюзовых камер, в чрезвычайных обстоятельствах автоматически стопорится размотка воздуховодов на барабанах лебедок, сливается вода дополнительных емкостей шлюзов, морская, дистиллированная, пресная и сточная вода. Уровень залива водой отсека регуляции строения определяется электронно-акустическим прибором для измерения уровня жидкости в танках (Госреестр приборов России № 29726-05, Самара, СГАУ), ведется учет показаний счетчиков воды, датчиков, расходомеров с аналитической обработкой данных, что может использоваться для автоматического регулирования работы отсека регуляции. Уровень ватерлинии, т.е. нахождения сбалансированности острова на поверхности балластного отсека определяется также по уровню воды плавательного бассейна при открытых задвижках. Эхолотом определяется глубина водоема, косяки рыбы и крупные подводные объекты.

Масса тяжести здания = 3056,9847 т внешних стен и крыши + 913,77737 т внутренних окружных и радиальных стен + 176,27 т присутствия на острове 150 человек, содержимого помещений, включая танки и наружное оборудование, в том числе фонтаны, задвижки и электродвигатели + 121,0176 т воды отсека регуляции, дополнительных емкостей шлюзов, хозяйственной воды = 4268,0496 т, V здания = 43175 м³, М водоизмещения здания = 44211,2 т. Балластный отсек площадью 31400 м² выполнен из газового бетона относительной плотности р=0,85 т/м³. Через него насквозь проходят четыре смотровых колодца с S=0,63585 м² каждого, S колодцев = 2,5434 м², восемь труб из танков отсека регуляции с внешним R=0,07 м, S=0,015386 м², S труб=0,123088 м², таких же четырех труб для подачи воды насосами во внутреннее центральное кольцевое пространство, в том числе для фонтанов и четырех труб откачки воды из бассейна в центре острова S труб = 0,123088 м² и бассейн с R=25 м², S=1962,5 м². S балластного отсека = 29434,711 м². Если данные по трубам и насосам учтены в хозяйстве здания, то бассейн выполнен из стали толщиной 1,5 см с антикоррозийным покрытием, высота стены бассейна с закруглением борта 2,5 м, при открытых 4 задвижках вода в бассейне поднимается до ватерлинии на высоту 2,1 м. 4 насосами вода может откачиваться при закрытых задвижках до требуемой детской глубины. Задвижки ограждены сетью с красными бонами. Экстренная посадка острова производится на дно бассейна. V стали бассейна = 35,288184 м³, М стали = 277,718 т, М водоизмещения стали бассейна = 36,1351 т при отрицательной плавучести 241,5829 т, что определено по формуле: П стали = V стали × (ρ морской воды - ρ стали), полученной из универсальной формулы, представленной в начале описания. Балластным отсеком, состоящим как и здание из газобетона, но расчетной относительной плотностью 0,85 т/м³, компенсируется отрицательная плавучесть здания и стали бассейна обеспечением равной положительной плавучестью. М бетона балластного отсека = П (требуемая положительная плавучесть) × ρ газобетона: (ρ морской воды - ρ газобетона)=(4268,0496 т + 241,5829 т) × 0,85 т/м³: (1,024 т/м³ - 0,85 т/м³) = 22029,813 т. V бетона балластного отсека = 25917,427 м³, h бетона балластного отсека = 0,8805055 м. Проверка: М водоизмещения бетона балластного отсека - М его бетона = П требуемой положительной плавучести: 26539,445 т - 22029,813 т = 4509,632 т. V острова = 43175 м³ + 25917,427 м³ + 35,288184 м³=69127,715 м³, М водоизмещения балластного отсека = 26539,445 т + 36,1351 т=26575,58 т. М водоизмещения острова = 70786,78 т. М острова = 4268,0496 т + 277,718 т + 22029,813 т + 44211,2 т (масса морской воды, заполняемой центральное пространство острова, при его выходе на нулевую плавучесть)=70786,78 т. М острова (вместе с М воды внутреннего пространства здания) = М его водоизмещения, что позволяет выполнять регулируемые погружения, подъемы, подводные передвижения, а без массы воды внутреннего пространства иметь ватерлинию на уровне основания здания - поверхности балластного отсека и поверхности воды в бассейне при открытых задвижках, выполнять надводные передвижения. Подбором относительной плотности газового бетона подбирается размер и высота балластного отсека острова. На его дне выполнены проушины для крепления подвески дырчатых - с малыми и большими отверстиями пустотелых с тонкими стенками железобетонных емкостей в виде шаров и куриных яиц диаметром от 0,2 до 1 м, которые при соблюдении неподвижности и спокойствия будут рифовыми образованиями.

При погружениях возрастает гидростатическое давление воды на стену, крышу и дно здания, что учитывается в обеспечении герметичной прочности строения, например, при погружении на 15 м давление вместе с атмосферным возрастает в 2,5 раза, причем на дно оно на 0,363 ат больше, чем на крышу здания.

Технический результат изобретения заключается в разработке самоходного острова с набором устройств: функционирования в надводном, в переходах под воду или на поверхность и в подводном положениях, жизнеобеспечения островитян и возможности осуществлять ими труд, оздоровление и отдых, с выходом в массив воды, на дно или совершая подводное путешествие, созерцая местную флору и фауну.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображен остров с кольцевым зданием 1, с внешней стеной, монолитно выполненной и совпадающей с краем острова 2. Вход на остров осуществляется через ростру 3 «носовой» части острова и люки 4 по бокам штурманской рубки 5. На центральной части острова имеется бассейн 6 с днищем 7, в котором выполнены отверстия с задвижками 8 и их электроприводами. Здание разделено секторными стенами 9 на восемь секторов. Крыша здания содержит солнечные панели 10. Для обеспечения воздухом с поверхности воды от кондиционера 11 и лебедки 12 с барабаном и электроприводом вверх через втулку в потолке, через трубу с раструбом 13 проходит воздуховод 14 и затем соединяется с цилиндром 15 полусферического поплавка 16, над которым в цилиндр вкручена насадка незаливаемости 17 от дождя, боковой волны с эффектом миниколокола. На верх насадки установлены маячок, антенны 18 SOS, телевизионной, мобильной связи, систем GPS и ГЛОНАСС. Для консервирования во время шторма поплавок заливается водой через нижние два и два верхние отверстия 19, края которых утолщены и в них обычно герметично с прокладкой вкручены крышки. На время шторма крышки снимаются. При этом насадка вкручивается по цилиндру до герметичного перекрытия ее дном воздуховода или выкручивается и вместе с антеннами убирается внутрь здания, а на цилиндр вкручивается крышка. В соответствии с потребностями и балластировкой выделены на равном расстоянии друг от друга два места для танков 20 с пресной водой и четыре для танков 21 отсека регуляции плавучести острова с насосами и трубами подачи и слива воды. Во внутренней части острова наряду со спортивными площадками, беговыми и пешеходными дорожками, пляжем и бассейном выполнены 4 фонтана 22, насосы которых используются для заполнения кольцевого пространства при погружении острова. По обеим сторонам от «носа» до «кормы» по бокам острова установлены на равных расстояниях по три реверсивных электродвигателя 23, слаженно работая на подъем и погружение, поворачиваться и двигаться в любом направлении, увеличивая скорость тремя основными силовыми кормовыми электродвигателями 24.

Осуществление надводной работы устройств острова заключается в обеспечении его плавучести по ватерлинии - поверхности «земли», т.е. когда здание полностью возвышается находясь на плоскости балластного отсека. С тем, чтобы такая часть «земли» была сухой донные задвижки бассейна закрываются, часть воды бассейна откачивается и остров поднимается выше или сливается вода нескольких дополнительных емкостей шлюзовых камер. Так как вода бассейна испаряется, то время от времени включаются фонтаны в сторону бассейна либо в его сторону обеспечивается сток воды или немного открываются задвижки. Выход на нулевую плавучесть выполняется закрытием четырех задвижек в бассейне, осуществляется залив внутреннего кольцевого пространства здания 4 насосами, которые работали на фонтаны, до уровня, когда крыша здания окажется на уровне поверхности воды. Погружение совершается гашением положительной плавучести - заливом внутри здания части танков отсека регуляции. Но перед этим следует остановиться и провести завершающий инструктаж и тренировки подводных пловцов, т.е. тех, кто намерен под водой в шлюзовых камерах выходить в массив воды и на дно. При затруднениях пловцы могут подняться на крышу. Также необходимо проверить все системы, работающие с герметичностью и подготовиться к полному погружению. Работа реверсивных электродвигателей, управляемых джойстиком позволяет совершать вертикальные перемещения и горизонтальные передвижения, а основные кормовые электродвигатели - дальние переходы в ручном режиме или в автоматическом, при котором используются навигационная система GPS или ГЛОНАСС и электронное программное управление работы двигателей и насосов с учетом пространственной ориентации, в том числе устройством ориентации по сторонам света, заданных команд, показаний уровня залива водой отсека регуляции относительно нулевой плавучести электронно-акустическими приборами, счетчиками воды, датчиками, расходомерами, что обеспечивает от закрытия последнего люка выполнение погружений и подъемов, прохождение туристического маршрута по замкнутой кривой, остановок и вращений в требуемых по флоре и фауне местах, возвращение и всплытие на исходную позицию. Глубина погружения до 30 м контролируется приборами или по разметке воздуховодов при их размотке с барабанов лебедок у кондиционеров. Для фиксированного зависания на поплавках стопорится вращение барабанов лебедок на необходимой длине размотанных воздуховодов. Подъем осуществляется от нулевой плавучести сливом воды отсека регуляции, предназначенным на подъем, постепенным открытием задвижек работой электродвигателей и естественным всплытием на основе положительной плавучести воздушного здания. В резерве - слив компенсационной воды отсека регуляции, при необходимости использовать дозированный слив воды дополнительных емкостей шлюзовых камер, при срочности - слив хозяйственной, бытовой и питьевой воды, подрулить с помощью реверсивных электродвигателей, подтянуться к поплавкам.

Предусматриваются строгие предписания по строительству, испытаниям, сертификации, допуску и эксплуатации типового острова с кольцевым зданием. Составляются четкие подробные инструкции проживания, труда и отдыха на острове с возможно полным набором внештатных ситуаций, действий при этом поселенцев. С ними проводятся инструктажи, знакомство со снаряжением, оборудованием и мерами безопасности, например, пользованием насосами шлюзовой камеры, ее дополнительной емкостью, открытием и закрытием крышек люков, работой насосов подачи воды во внутреннее кольцевое пространство и насосов бассейна, отсека регуляции, пользованием баллонами сжатого воздуха для дыхания под водой и в помещении во время штормовой погоды, применением дыхательных трубок с загубником, клапанами вдоха и выдоха, вставленными в воздушную камеру, присоединенную к кондиционеру и обычно перекрытую, для дыхания при отключенном кондиционере, знать запреты, например, не пользоваться шлюзовыми камерами при погружениях острова, когда во все дополнительные емкости залита вода и при подъемах острова, когда их вода может также автоматически сливается в водоем и при завершении подъема снова заливается. В комплекте оборудования и снаряжения 2-3 системы безопасности и экстренного подъема на поверхность воды, предлагаются индивидуальные воздушные «воротники» с подвесными ремнями, накаченные на 15 минут дыхания, что достаточно выходу через шлюзовую камеру и всплытию на поверхность водоема, а также аппараты регенерации воздуха.

Изобретение относится к области гидросооружений. Самоходный надводно-подводной остров содержит здание и балластный отсек из газового бетона. Площадь острова составляет 31400 кв.м, при этом остров рассчитан на проживание до 300 человек. Остров снабжен системами пространственной ориентации GPS и ГЛОНАСС. Внутри острова выполнены спортивные площадки, беговые и прогулочные дорожки, пляж, регулируемый по глубине просторный без волн бассейн, фонтаны. Остров выполнен с возможностью погружения под воду на глубину до 30 м, а также с возможностью передвижения в подводном и надводном положениях. Достигается улучшение условий труда и отдыха людей, пребывающих на плавучем сооружении. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Самоходный надводно-подводный остров, содержащий круглые для обтекаемости, снижения парусности и удобств поворотов воздушное здание и балластный отсек, обеспечивающие положение центра их подъемной силы выше их центра тяжести, а также внутри и вне здания имеются: отсек регуляции плавучести острова для перехода плавучести с положительной на отрицательную и наоборот при вертикальных перемещениях, подача воздуха с поверхности воды через насадки незаливаемости, поплавки, воздуховоды, кондиционеры, люки входа и выхода, шлюзовые камеры, иллюминаторы обзора, смотровые колодцы в полу - балластном отсеке, на котором установлены электродвигатели горизонтальных передвижений, и который размером, определенным по универсальной формуле расчета плавучести тела по Закону Архимеда, отличающийся тем, что многофункциональный плавучий остров монолитно построен с герметичным кольцевым зданием с внешней круглой стеной вровень с боковой подводной частью плавучего острова - балластным отсеком из газового бетона относительной плотностью меньше плотности морской воды таким образом, что здание целиком оказывается над ватерлинией острова на поверхности балластного отсека, причем осуществление погружения острова решается, если он содержит здание или здания любой этажности в виде кольцевой или другой замкнутой конфигурации с возможностью выполнять погружения острова, используя внутреннее пространство для залива воды массой, в том числе суммарной равной водоизмещению самого здания или зданий, иначе при меньшей массе воды - трудности выхода на нулевую плавучесть и погружение, при большей - опасность затонуть, при этом отрицательная плавучесть здания и стали бассейна компенсируется положительной плавучестью газобетона, а разность массы водоизмещения бетона балластного отсека и его массы равна требуемой положительной плавучести острова, равны массы водоизмещения здания и воды его внутреннего пространства, равны массы здания, балластного отсека и воды внутреннего пространства массе водоизмещения острова (здания и балластного отсека), причем подбором относительной плотности газового бетона определяется размер и высота балластного отсека острова, что с устройством отсека регуляции плавучести острова дает возможность погружаться и подниматься на поверхность, совершать передвижения над и под водой, т.е. конструктивно остров содержит набор устройств: функционирования в надводном, в переходах под воду или естественного всплытия на поверхность на основе положительной плавучести воздушного здания и в подводном до 30 м положениях, комфортного жизнеобеспечения островитян и возможности осуществлять ими труд, оздоровление и отдых, для чего предлагается пример одноэтажного кольцевого здания, содержащего отдельные гостиничные каюты для проживания до 300 и более островитян, например, нефтяников с платформ, обучающихся дайверов, подводных фермеров, геологов, отдыхающих, в том числе с детьми и так далее, имеют место производственные помещения, жилищно-коммунальные объекты, рестораны, кафе и столовые, магазины, спортивные залы и площадки, тепличное хозяйство для выращивания грибов, овощей и фруктов, имеются сауны и другое, например, в центре острова выполнены: регулируемый по глубине просторный без волн плавательный бассейн, площадки и дорожки с резиновым рифленым или другим покрытием для спорта и пляжного отдыха, четыре насоса подачи воды во внутреннее пространство кольца здания, они же подают воду для фонтанов, четыре насоса слива воды из бассейна, на дне которого выполнены четыре перекрываемых запорными задвижками отверстия, причем при нулевой плавучести острова для использования перемены плавучести с положительной на отрицательную и наоборот для вертикальных перемещений под воду, под водой и обратно, балансировки работы по меняющимся массам островитян, хозяйственным и пищевым резервам, дарам моря роль регуляции плавучести острова выполняет отсек регуляции, для выхода на нулевую плавучесть - залив внутреннего кольцевого пространства здания, плавательного бассейна при дополнительных шлюзовых емкостях, заполненных водой, а при необходимости экстренного подъема острова используются реверсивные электродвигатели, постепенно открываются задвижки отверстий дна бассейна, сливается вода резервов по меняющимся массам, при этом одновременно выполняется дозированный слив воды из дополнительных емкостей шлюзовых камер, в чрезвычайных обстоятельствах автоматически стопорится размотка воздуховодов на барабанах лебедок, сливается вода дополнительных емкостей шлюзов, морская, дистиллированная, пресная и сточная вода, а к другим устройствам относятся: на крыше установлены для подачи воздуха 8 поплавков с воздуховодами, 15 помещений выделено для выхода в массив воды через шлюзовые камеры с дополнительными емкостями, 4 из которых находятся в номерах-люксах, 2 камеры с выходом во внутреннее пространство острова, 1 камера в лаборатории, во внешних стенах выполнены 20 выходных люков из и в здание, из них со сходом в водоем 12 люков и в центральную часть острова 8 люков, 9 электродвигателей установлены на середине высоты по кругу балластного отсека, а на его дне выполнена подвеска искусственных рифовых конструкций, если не предполагаются вертикальные и горизонтальные передвижения острова.

2. Самоходный надводно-подводный остров по п.1, отличающийся тем, что остров со зданием выполнен внешним R=100 м, S острова=31400 м², h надводной части острова над ватерлинией равна высоте кольцевого здания 2,75 м, включая солнечные батареи, вмонтированные в крышу здания, которое, например, по площади занимает половину острова 15700 м², его длина по внешней окружности = 628 м, по внутренней = 444,06303 м, h помещений = 2,5 м, V здания = V пространства внутри кольца здания = 43175 м³, М надводного водоизмещения здания = М воды при наполнении пространства внутри кольца здания = 44211,2 т при относительной плотности морской воды ρ=1,024 т/м³, ширина здания по части радиуса = 29,28933 м от 100 м внешней стены до 70,710678 м внутренней по кольцу стены здания, выполненной из газового бетона относительной плотностью, например, ρ=0,6 т/м³, но учитывая использование несъемной укрепленной опалубки толщиной 20 и 10 мм, берется в расчетах ρ=0,65 т/м³ для наружных стен и крыши и ρ=0,63 т/м³ для внутренних стен и перегородок с принятием во внимание вставок в стены иллюминаторов, люков, дверей, перегородок, обеспечивая 3056,9847 т внешних стен и крыши, 913,77737 т внутренних окружных и радиальных стен, 176,27 т присутствия на острове 150 человек, содержимого помещений, включая водные танки и наружное оборудование, в том числе фонтаны, задвижки, электродвигатели и 121,0176 т воды отсека регуляции, дополнительных емкостей шлюзов, хозяйственной воды, т.е. М тяжести здания = 4268,0496 т, V здания = 43175 м³, М водоизмещения здания = 44211,2 т, а балластный отсек площадью 31400 м выполнен из газового бетона относительной плотности ρ=0,85 т/м³, причем через него насквозь проходят четыре смотровых колодца с S = 0,63585 м² каждого, S колодцев = 2,5434 м², восемь труб из танков отсека регуляции с внешним R=0,07 м, S = 0,015386 м², S труб = 0,123088 м², таких же четырех труб для подачи воды насосами во внутреннее центральное кольцевое пространство, в том числе для фонтанов и четырех труб откачки воды из бассейна в центре острова 8 труб = 0,123088 м² и бассейн с R=25 м², S=1962,5 м², S балластного отсека = 29434,711 м², при этом, если данные по трубам и насосам учтены в хозяйстве здания, то бассейн выполнен из стали толщиной 1,5 см с антикоррозийным покрытием, высота стены бассейна с закруглением борта 2,5 м, при открытых 4 задвижках вода в бассейне поднимается до ватерлинии на высоту 2,1 м, 4 насосами вода может откачиваться при закрытых задвижках до требуемой детской глубины, V стали бассейна = 35,288184 м³, М стали=277,718 т, М водоизмещения стали бассейна = 36,1351 т при отрицательной плавучести 241,5829 т, что определено по формуле: П стали = V стали × (ρ морской воды - ρ стали), полученной из универсальной формулы, при этом бетоном балластного отсека компенсируется отрицательная плавучесть здания и стали бассейна обеспечением равной положительной плавучестью: М бетона балластного отсека = П (требуемая положительная плавучесть) × ρ газобетона: (ρ морской воды - ρ газобетона)=(4268,0496 т + 241,5829 т)×0,85 т/м³: (1,024 т/м³ - 0,85 т/м³)=22029,813 т, V бетона балластного отсека = 25917,427 м³, h бетона балластного отсека = 0,8805055 м, а для проверки: М водоизмещения бетона балластного отсека - М его бетона = П требуемой положительной плавучести: 26539,445 т - 22029,813 т = 4509,632 т, V острова = 43175 м³ + 25917,427 м³ + 35,288184 м³ = 69127,715 м³, М водоизмещения балластного отсека = 26539,445 т + 36,1351 т = 26575,58 т, М водоизмещения острова = 70786,78 т, М острова = 4268,0496 т + 277,718 т + 22029,813 т + 44211,2 т (масса морской воды, заполняемой центральное пространство острова, при его выходе на нулевую плавучесть) = 70786,78 т, М острова (вместе с М воды внутреннего пространства здания) = М его водоизмещения, что позволяет выполнять регулируемые погружения, подъемы, подводные передвижения, а без массы воды внутреннего пространства иметь ватерлинию на уровне основания здания - поверхности балластного отсека и поверхности воды в бассейне при открытых задвижках, выполнять надводные передвижения.

3. Самоходный надводно-подводный остров по п.1, отличающийся тем, что, соблюдая балластировку, отсек регуляции плавучести острова осуществляет одновременные одинакового объема заливы и сливы воды в 4 танках при относительной плотности морской воды ρ=1,024 т/м³, суммарно имеет V залитой воды на подъем острова=15 м³, М=15,36 т, V воздушного пространства для гашения положительной плавучести на погружение заливом воды до 15 м³, М=15,36 т, V воды для слива и впуска на остров дополнительных 150 человек=14,648437 м³, М=15 т, V воды для слива при появлении на острове дополнительного оборудования до 10 м³, М=10,24 т, складских запасов до 10 м³, М=10,24 т, компенсации тяжести поплавков с частью воздуховодов, которые остаются на поверхности воды до V=1,953125 м³, М=2 т, т.е. V четырех танков = 66,601562 м³, с М воды = 52,84 т, по V=16,65039 м³, М=13,21 т воды в каждом танке, учитываемой в отрицательной плавучести здания и в целом острова, а сами танки вместе с насосами и трубами имеют М=12,4 т и установлены в помещениях кают внутреннего кольца.

4. Самоходный надводно-подводный остров по п.1, отличающийся тем, что подача воздуха обеспечивается через воздуховоды с насадками незаливаемости от дождя, боковой волны с эффектом миниколокола в виде удлиненного перевернутого стакана с воздухозаборными отверстиями в нижней конусообразной стенке внутри стакана, причем втулка насадки вкручивается на верх цилиндра, монолитно проходящего через втулку полусферического воздушного пластмассового поплавка радиусом 1 м и больше, при этом поплавок из стеклопласта р=2,25 г/см³ при толщине стенки, например, 0,5 см вместе с втулкой, частью воздуховода, цилиндром, фланцем, насадкой, антеннами имеет вес 176 кг, водоизмещение 2,14357 т, положительную плавучесть + 1,96757 т, причем во время аварии восемь поплавков острова с плавучестью + 15,74056 т являются ограничителями глубины его погружения, а также способными держать остров при ручном наматывании арматурных шлангов воздуховодов на барабаны лебедок и подъеме острова в случае отсутствия электричества и "севшими" аккумуляторами, к тому же при горизонтальных подводных передвижениях полусферической частью поплавки скользят по воде и подтягиваются воздуховодами, длина которых определяет максимум погружения, например, 30 м, а для усиления крепости воздуховоды и поплавки покрыты наноматериалами, при этом поплавок при поднятом острове находится на своей стойке в виде дренажной трубы высотой 0,4 м, вкрученной в резьбу трубочного кольца, одетого на цилиндр втулки крыши, и приваренного к арматуре крыши, причем далее вверх дренажная труба имеет стеночный раструб с поперечными приваренными металлическими лентами по кривизне полусферического поплавка, образующими чашу, удобную, чтобы подтягивать и надежно сажать поплавок при подъеме здания на поверхность водоема, а перед штормовой погодой насадку воздуховода вкручивают по цилиндру до перекрытия дном стакана подачи воздуха и попадания воды в воздуховод или выкручивают и вместе с антеннами убирают внутрь здания, а на ее место на цилиндр закручивается металлическая крышка с резиновой прокладкой, открывают верхние два и два нижних отверстия поплавка, обычно закрытых крышками, для заполнения поплавка водой и ухода вместе с островом под воду на время шторма, при этом в помещениях используется сжатый воздух баллонов и регенерация воздуха, причем М трубы с раструбом, поплавка, воздуховода с насадкой и цилиндром, лебедки с барабаном и электроприводом = 0,59 т, под водой до 0,34 т, т.к. поплавок и часть воздуховода с подтяжкой остаются наверху, что для восьми воздуховодов составляет 4,72 т и 2,72 т, причем в отрицательную плавучесть острова вписывается масса 4,72 т, а при погружении в отсек регуляции в выделенное пространство 1,953 м³ дополнительно вливается 2 т воды как компенсации возникшей положительной плавучести в + 2 т, исключение - при штормовой погоде, когда поплавки, заполненные водой, берутся под воду.

5. Самоходный надводно-подводный остров по п.1, отличающийся тем, что намотанный на барабан лебедки одним концом воздуховод вставлен внутрь отверстия в цилиндре, проходит по центру барабана, образующего вместе с боковыми большими зубчатыми шестернями барабана и им самим единое монолитное целое, причем лебедка состоит из двух стоек с двойными стенками, имеющими изнутри сторон обеих внешних стенок на осях с подшипниками по 3 малых шестеренок, находящихся относительно центральной оси барабана и цилиндра под углом 120°, с зубцами, вставленными в зубцы больших боковых шестерен барабана, при этом цилиндр крепится па подшипниках внешних стенок стоек лебедки, а упомянутый конец воздуховода выводится наружу и через сальниковую манжету и подшипник вставлен в стенку кондиционера, стоящим на отдельной по высоте площадке рабочего стола, рядом со стойкой лебедки, причем вторая внутренняя стенка стоек имеет отверстие больше диаметра барабана и закрывает большие боковые шестерни и малые шестеренки от шланга воздуховода на барабане, а зубчатая передача ручного вращения барабана может выполняться снаружи стойки лебедки, например, удлиняется цилиндр, свободный от воздуховода, на конце которого устанавливается штурвальный руль, при этом на одной из стоек крепится стопор вращения большой шестерни с автоматической и ручной регуляцией, а одна из малых шестеренок внизу имеет зубчатую передачу от электромотора с приводом на вращение барабана в автоматическом режиме с постоянным подтягиванием поплавка, для чего корпус лебедки жестко закреплен к арматуре стены и пола коридора.

6. Самоходный надводно-подводный остров по п.1, отличающийся тем, что для выхода в водный массив и на дно на острове имеются 15 шлюзовых камер, каждая шириной 1,2 м, глубиной 0,9 м и высотой 2,0 м, емкостью 2,16 м, позволяющие выход дайвера в костюме с ластами и с аквалангом, при этом каждая камера имеет дополнительную емкость такого же объема, залитую водой и при заходе подводного пловца в камеру первым насосом шлюза заливается вода из его емкости, что помогает дайверу безопасно выдержать давление внешнего массива воды при открытии люка внешней стены, выходе в открытый водоем и закрытии люка, причем далее вода остается до его возвращения или откачивается в емкость для выхода другого подводного пловца, поэтому без емкости в плавучести здания имеются колебания при заливе забортной воды в камеру с дайвером и при откачивании воды за "борт" строения при его возвращении, а при наличии емкости такие колебания отсутствуют, при этом объемом 15 шлюзовых камер 32,4 м³ требуется морской воды относительной плотностью 1,024 т/м³ 33,1776 т, которая учитывается в отрицательной плавучести здания и в целом острова, а также предусматривается залив и слив воды в и из шлюзовой камеры из и в водоем при обращении к автоматической системе управления плавучестью острова из штурманской рубки.

7. Самоходный надводно-подводный остров по п.1, отличающийся тем, что вертикальные перемещения и горизонтальные передвижения при нулевой плавучести обеспечивают внешние боковые реверсивные электродвигатели, поворачивающиеся в вертикальной плоскости на 360°, и три задние более мощные электродвигателя, при этом монтаж боковых электродвигателей стационарно выполнен на металлических осях - стержнях, каждый из которых поворачивается на двух опорных подшипниках, один из которых находится в горизонтальной опорной балке, например, длиной 1,2 м, приваренной на уровне середины высоты арматуры балластного отсека, а второй подшипник герметично выполнен в сплетении четырех крепежных стоек, под углом опирающихся на концы горизонтальной балки и дополнительной вертикальной балки, пересекающей первую, в то же время крепежные стойки используются для формирования обтекаемой конструкции вокруг стоек гидродинамического герметичного "плавника" с двояковыпуклым симметричным профилем, в котором имеется пространство для устройства электропривода с системой зубчатых передач, с возможностью стержню и внешне электродвигателю с гребным винтом на нем выполнять круговые повороты в вертикальной плоскости и фиксироваться, при этом совместная работа шести боковых электродвигателей с использованием их реверсивности и разности углов поворотов позволяет, например, результирующим команды джойстиком регулируемо подниматься и опускаться острову под водой при его нулевой плавучести, поворачиваться и двигаться острову в любом направлении, увеличивая скорость тремя основными силовыми кормовыми двигателями в отсутствии гидродинамической кавитации при работе гребных винтов и вне зависимости от погодных условий.