БАЗОВЫЙ ЭЛЕМЕНТ ВОДНОГО ТРАНСПОРТА, ПЛАВАЮЩИЙ КАРАВАН ИЗ ТАКИХ ЭЛЕМЕНТОВ И ПЛАВАЮЩИЙ ПЛОТ ИЗ ТАКИХ КАРАВАНОВ Российский патент 2015 года по МПК B63B35/28 B63B25/12 B65D88/78 

Изобретение относится к области водного транспорта и касается транспортировки по воде произвольных объемов материалов, преимущественно в жидкой форме.

Целью этого изобретения является базовый элемент водного транспорта, плавающий караван, созданный из таких базовых элементов, и плавающий плот, сделанный из таких караванов.

Решение в соответствии с этим изобретением может использоваться с выгодой для транспортировки по воде произвольных объемов материалов в жидкой, порошкообразной или дробленой форме, или даже материалов в газообразном состоянии, в области непосредственно ниже поверхности воды, в области волн, чтобы приспосабливаться к действию волн, с основной ссылкой на транспортировку нефти по морю или реке, надежно, таким образом, что является устойчивым к возникновению течей или повреждению при столкновении или посадке на мель, без затопления, таким образом, что защищено от террористических атак, так чтобы происходить беззвучно, незаметно и благоприятным для окружающей среды образом, и быть легким в использовании на мелких, узких водных путях или в водах, где волны являются сильными или температура слишком низкой, и экономным в производстве.

Широко известно, что уровень техники в области морского транспорта и судоходства представлен массивными плавающими конструкциями, такими, которые использовались в течение тысяч лет, которые, с точки зрения гидродинамического проектирования, определяются их тремя основными размерами (длина, ширина и глубина погружения), их формой и неровностью части их поверхности, которая входит в контакт с водой.

В этих широко известных плавающих конструкциях стабильность сохраняется путем хранения значительного количества балласта (морской воды). По мере технического развития конструкторы старались увеличить количество вытесненной воды путем увеличения массы конструкции, поскольку только большая сила или волна большей энергии (более высокая, более широкая) способна существенно сдвинуть или создать нагрузку на большую массу. Повторяющиеся катастрофы заставили разработчиков наложить еще более узкие технические ограничения, в результате чего было решено, что опасные, вредные для окружающей среды материалы могут впускать в европейские порты только в конструкциях с двойными стенками (двухкорпусных).

Недостатки, связанные с этими массивными плавающими конструкциями, следующие:

• усталость материала от нагрузок в основном обнаруживается, только когда уже слишком поздно и катастрофа произошла,

• для конструкций, которые опускаются на глубину 10-25 м, удаление грубых материалов, отложенных на части поверхности конструкции, которая входит в контакт с водой, является очень дорогим и требует много времени,

• балласт, который обеспечивает стабильность, приводит к существенной потере как энергии, так и полезного объема,

• процесс, который вызывает усталость конструкции, остается скрытым, напряжения, которые перегружают материал конструкции, определяют слишком поздно, усталость является не выявляемой, и деформация и ослабление материала также скрыты,

• относительно большая масса плавающей конструкции подвержена воздействию относительно больших сил, которые оказывают большую нагрузку на углы конструкции и могут даже перегрузить их, приводя к более быстрой их усталости, чем у других областей,

• принимая во внимание открытую конструкцию резервуара и высоту поверхности жидкости, когда происходит утечка, материал всегда теряется,

• в конструкциях с двойным корпусом повреждения или отверстия во внешней стенке не обнаруживаются мгновенно, то есть двойная стенка на самом деле не подразумевает усовершенствованной безопасности,

• корабли с массивной конструкцией, наподобие тех, которые используются в настоящее время, излишне дорогие и сложные для перевозки жидкостей, кроме того, они недогруженные, меры по их защите ненадежны, и от них можно уклониться, что делает практически невозможным обеспечение безопасности кораблей, и они потребляют много энергии,

• плавающих конструкций, разработанных специально для этой задачи, не существует; все плавающие конструкции имеют одинаковую форму в отношении сил, прилагаемых со стороны моря,

• все плавающие конструкции, созданные и используемые к настоящему времени, должны «преодолевать» силы моря и волнения, что приводит к усталости материала их конструкции, что является неизбежным,

• плавающих конструкций, созданных и используемых к настоящему времени, для которых конструктор применил бы решения, найденные в природе, не существует,

• никакие из плавающих конструкций, созданных и используемых к настоящему времени, не являются податливыми в ответ на действие волн, то есть, не могут приспосабливаться к силе волн и уклоняться от нее,

• никакие из плавающих конструкций, созданных и используемых к настоящему времени, не могут ни исчезать в области волн, ни продолжать двигаться скрыто так, чтобы быть защищенными от пиратских действий,

• никакие из плавающих конструкций, созданных и используемых к настоящему времени, не могут безопасно плавать по мелким водам порядка 1,5 м глубиной, узким водным путям или каналам,

• никакие из плавающих конструкций, созданных и используемых к настоящему времени, не позволяют определять транспортный объем посредством размера и/или количества резервуаров и не позволяют уменьшать или увеличивать указанный объем,

• поверхности всех плавающих конструкций, созданных и используемых к настоящему времени, являются безопасными для перемещения по ним, и поэтому могут быть захвачены,

• производство всех плавающих конструкций, созданных к настоящему времени, является специальной процедурой, требующей существенной подготовительной работы, сложных систем, множества деталей, необыкновенно дорогих технологий и очень большой точности; они излишне, но неизбежно дорогие,

• ошибочно полагать, что необходимо, чтобы персонал мог ходить по надлежащим образом произведенным резервуарам для транспортировки жидкости; если резервуары полностью и надежно герметизированы, эту устаревшую идею не нужно принимать во внимание при их создании,

• ошибочно полагать, на основании соображений гидродинамического проектирования, что система резервуаров, состоящая из отдельных частей, должна размещаться в замкнутом корпусе одного корабля,

• использование важных коммерческих каналов и проливов становится все более проблематичным, поскольку заторы стали нормой, и более крупные корабли, которые имеют большую осадку, даже не могут их использовать, так что корабли с большими корпусами, способные перевозить большие объемы, должны плавать вокруг частей суши, чтобы достигать мест своего назначения,

• условия, описанные выше, становятся хуже, так что периоды вынужденного ожидания и плавание вокруг суши значительно и неизбежно увеличивает стоимость перевозки,

• использование большой корабельной массы для препятствования действию волн, является недостаточным для достижения желаемого результата, поскольку вовлеченные силы все равно слишком велики, дефекты и усталость материала остаются скрытыми, а большие массы просто приводят к большим потенциальным катастрофам,

• плавающие конструкции, созданные к настоящему времени, нельзя производить серийно и с минимальными затратами.

Что касается документов, защищающих промышленную собственность, уровень техники представлен, например, патентным описанием HU P93 02046, которое описывает судно водного транспорта с плавучим резервуаром, используемое в основном для транспортировки крупных танкеров, перевозящих, например, большие объемы нефти или питьевой воды. По существу, это судно водного транспорта состоит из полого корпуса перевернутого Т-образного поперечного сечения, нижняя, более широкая, часть которого содержит верхнюю поверхность, созданную на обеих сторонах так, чтобы использоваться в качестве области хранения для размещения плавучих резервуаров. Область хранения лучше подходит для размещения и закрепления цилиндрических резервуаров и спроектирована с криволинейной поверхностью нагружения, подходящей для этой цели. Корпус с резервуарами, расположенными на его грузовой платформе, дополняется для образования плавающего тела U-образного поперечного сечения. Плавучий резервуар представляет собой резервуар цилиндрической формы и диаметра, подходящего для поверхности нагружения транспортного судна, которое может быть герметизировано для обеспечения водонепроницаемости, оснащен соединительным элементом, к которому можно присоединять буксирный канат. Недостатки, присущие этому знакомому решению, состоят в том, что для того, чтобы оно работало в качестве средства водного транспорта, требуются и резервуары, и корабль, что резервуары крепятся к кораблю неподвижным образом, что они увеличивают ширину корпуса корабля, и в том, что их длина ограничена, так что их емкость нельзя увеличивать по мере необходимости.

Также существующий уровень техники представляет плавающий морской терминал для хранения нефти, нефтепродуктов или других жидкостей, как описано в патентном описании US 3839977. Морской терминал содержит цилиндрические элементы для хранения, расположенные, чтобы плавать бок о бок. Конструктивные элементы, такие как жесткие трубчатые рамы, удерживают резервуары вместе и поддерживают палубу, которая расположена над цилиндрическими резервуарами. Терминал позволяет кораблям становиться на якорь на глубоководье, поскольку большие корабли не способны причаливать на мелководье современных портов. Таким образом, эти терминалы пришвартовываются к бую и могут плавать возле него. Внутренние резервуары терминала могут использоваться, чтобы содержать нефть или другие жидкости, тогда как его внешние резервуары могут заполняться морской водой, чтобы действовать в качестве мертвого груза, не приводя к тому виду посторонних отложений или повреждению судна, которые обычно вызываются столкновениями. Недостатки этого известного решения включают описанные выше: массивная конструкция, стабильность, достигаемая с помощью балласта значительной массы (морская вода), столкновения, приводящие к загрязнению окружающей среды, непригодность к использованию на мелководье и невозможность буксировать заполненные нефтью резервуары на берег или на айсберги, не повреждая их.

Еще одно решение, представляющее уровень техники, - это изобретение, описанное в патентном описании №US 5588387, предметом которого является плавающая платформа. Платформа состоит из множества плавающих модулей, которые соединены друг с другом гибким образом. Каждый модуль содержит по меньшей мере один гибкий плавучий корпус, который съемно прикреплен к нижней стороне модуля и способен перемещаться вертикально и вращательно, позволяя ему поглощать воздействие волн океана. В одном предпочтительном варианте осуществления этого изобретения плавучесть достигается путем шарнирного соединения пары понтонов к подвижной поперечине, шарнирно соединенной с нижней стороной платформы. Кроме того, каждый понтон оснащен разбрызгивающими лотками и шпигатами, чтобы минимизировать воздействие волн, бьющих в нижнюю сторону модуля. Охватываемые/охватывающие соединители и линии связи используют для того, чтобы обеспечивать быстрое и безопасное присоединение каждого дополнительного модуля к плавающей конструкции. Это известное решение характеризуется фиксированным дизайном и массивной конструкцией, где горизонтальная гибкость обеспечивается только соединителями между модулями. Еще одним недостатком плавающей платформы является то, что при использовании в море волны могут разбивать соединители, используемые для соединения модулей друг с другом.

Настоящее изобретение поставило своей целью устранение всех недостатков, присущих известным ранее решениям, и создание базового элемента водного транспорта, плавающего каравана, состоящего из таких элементов, и плота, состоящего из таких караванов, который можно использовать для транспортировки жидкостей с удельным весом меньше 1, предпочтительно нефти; который способен изгибаться под воздействием волн, приспосабливается к и избегает сил, прикладываемых самыми большими волнами, и выравнивает себя в направлении таких сил; который способен исчезать в области волн; который является устойчивым к развитию течей; который нельзя потопить; который в случае повреждения или образования течи предотвращает любую утечку транспортируемого материала; который является безопасным как для окружающей среды, так и для людей; который остается скрытым как на поверхности океана, так и в области волн; по поверхности которого нельзя ходить и который не может быть захвачен пиратами или террористами; который является защищенным от террористов и от умышленных повреждений; который может ходить по мелководью, узким водным путям, каналам и водам низкой температуры; который может изменять емкость в соответствии с транспортными потребностями; который требует относительно малой мощности для буксировки; который является легким для конструирования и который можно производить серийно; и который можно и экономично производить, и безопасно эксплуатировать.

Решение в соответствии с этим изобретением основано на понимании того, что если создан базовый элемент, который состоит по меньшей мере из двух надежно гидроизолированных резервуаров, произведенных из гибкого материала, способного изгибаться под воздействием волн, так что элемент не содержит надстройки, и так что между двумя резервуарами предоставляется проток; и, кроме того, так что фитинги заправки/откачки и разделительные конструкции, сделанные из гибкого материала, способного изгибаться под воздействием волн, последние служат цели пропорционального разделения, располагаются на внешней оболочке резервуара, предназначенного для использования для соединения резервуаров/базовых элементов для того, чтобы создавать караваны, и караванов, чтобы создавать плоты, и которые, соединенные в буксирное судно, плавают под водой или в непосредственной близости от поверхности воды, тогда цель, установленная для решения в соответствии с этим изобретением, осуществляется.

Таким образом, целью настоящего изобретения является базовый элемент водного транспорта, плавающий караван, созданный из таких элементов, и плот, образованный из таких караванов.

Базовый элемент водного транспорта в соответствии с настоящим изобретением содержит по меньшей мере два идентичных резервуара, которые в положении по умолчанию расположены рядом друг с другом, параллельно, на пропорциональных расстояниях, которые способны плавать в воде и которые служат для транспортировки, в основном, жидкостей с удельным весом меньше единицы. Базовый элемент обладает существенным признаком, который заключается в том, что каждый резервуар изготавливают из гибкого материала, способного изгибаться под воздействием волн, имеет поперечное сечение замкнутого контура и содержит два конца, герметизированные для обеспечения водонепроницаемости идентичными крышками гидродинамической формы. Оболочка резервуара снабжена рядом фитингов заправки/откачки согласно техническим требованиям и содержит разделительную конструкцию, произведенную из гибкого материала, способного изгибаться под воздействием волн, так что свободно передвигается в плоскости, перпендикулярной продольной оси резервуара, и служит для выдерживания пропорционального расстояния между резервуарами. Эта разделительная конструкция соединена с оболочкой резервуара по его длине посредством удерживающих петель, которые неподвижно прикреплены к резервуару на расстояниях по меньшей мере в десять и максимум в двадцать раз больше обратной величины диаметра нагруженного резервуара.

Один предпочтительный вариант осуществления базового элемента в соответствии с настоящим изобретением имеет отличительный признак, состоящий в том, что резервуар предпочтительно характеризуется двухслойной пластмассовой конструкцией и поперечным сечением замкнутого контура, причем слой внутренней стенки создан крепким, устойчивым к повреждениям, противоэлектризующимся и стойким к износу, а внешняя поверхность невосприимчива к вредным эффектам окружающей среды и демонстрирует долгосрочную устойчивость к УФ- свету, космическому излучению и озону.

Второй предпочтительный вариант осуществления базового элемента в соответствии с настоящим изобретением имеет отличительный признак, состоящий в том, что разделительная конструкция содержит разделительные элементы, которые расположены над удерживающими петлями и содержат соединительный элемент и приблизительно вертикальны относительно резервуара. Между двумя удерживающими петлями установлен предотвращающий сближение элемент из гибкого материала, который навинчивают на соединительный элемент, так чтобы быть параллельным поверхности воды, и длина которого по меньшей мере в полтора и максимум в три раза больше диаметра нагруженного резервуара. Между двумя резервуарами создан проток, размер которого зависит от диаметра нагруженного резервуара и равен по меньшей мере половине и максимум в два раза больше него.

Третий предпочтительный вариант осуществления базового элемента в соответствии с настоящим изобретением имеет отличительный признак, состоящий в том, что соединительный элемент изготовлен из гибкого материала, способного выдерживать воздействующие напряжения.

Четвертый предпочтительный вариант осуществления базового элемента в соответствии с этим изобретением имеет отличительный признак, состоящий в том, что усилительный элемент размера, соответствующего приблизительно половине длины предотвращающего сближение элемента, введен вдоль его средней части.

Еще один предпочтительный вариант осуществления базового элемента в соответствии с этим изобретением имеет отличительный признак, состоящий в том, что удерживающие петли прикреплены к оболочке резервуара с помощью клеящего вещества с пределом прочности на разрыв, равным пределу прочности на разрыв материала резервуара.

Другой предпочтительный вариант осуществления базового элемента в соответствии с этим изобретением имеет отличительный признак, состоящий в том, что крепежные элементы, предпочтительно скобы, прикреплены возле удерживающих петель съемным образом с целью соединения элементов друг с другом в поперечном направлении.

Предмет этого изобретения также включает плавающий караван, составленный из базовых элементов типа, описанного выше. Плавающий караван имеет отличительный признак, состоящий в том, что произвольно выбранное число базовых элементов соединяется вместе путем расположения их бок о бок, параллельно друг другу, посредством соединительного элемента, продетого через удерживающие петли, разделительный элемент и предотвращающий сближение элемент, с помощью или без помощи съемных крепежных элементов.

Также отличительным признаком плавающего каравана, составленного из базовых элементов, как описано ранее, является то, что минимальное число базовых элементов определяется на основании пропускной способности судоходного пути или объема, подлежащего транспортировке, тогда как максимальное число элементов определяется тяговой мощностью и маневренностью судна, ведущего их на буксире.

Цель этого изобретения также включает плот из плавающих караванов типа, описанного ранее, причем задний конец каждого резервуара каравана спереди плотно соединен с передним концом резервуара сзади него посредством буксирного элемента, проведенного через буксирные проушины.

Решение в соответствии с настоящим изобретением описано более подробно посредством следующих чертежей:

фиг. 1 представляет собой аксонометрический схематический вид базового элемента в соответствии с этим изобретением;

фиг. 2 представляет собой схематический вид способа, которым караван в соответствии с этим изобретением приспосабливается к волнам воды;

фиг. 3 представляет собой схематический вид, показывающий, как плот в соответствии с этим изобретением продвигается по волнам воды;

фиг. 4 представляет собой аксонометрический вид одного предпочтительного варианта осуществления съемного соединительного элемента в соответствии с настоящим изобретением;

фиг. 5 представляет собой вид сверху соединения двух отдельных караванов в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг. 1 представляет собой аксонометрический схематический вид сверху базового элемента в соответствии с настоящим изобретением.

Базовый элемент (E) в соответствии с настоящим изобретением содержит по меньшей мере два идентичных резервуара (1), которые в положении по умолчанию расположены рядом друг с другом параллельно на пропорциональных расстояниях, которые способны плавать в воде и которые служат для транспортировки в основном жидкостей с характерным удельным весом, меньшим единицы. (Под пропорциональным расстоянием понимают проток (3) между двумя резервуарами (1) размера, зависящего от и, фактически, пропорционального диаметру нагруженного резервуара (1), как ясно видно на чертеже).

Резервуары (1) однородного размера производят из гибкого материала, способного изгибаться под действием волн, и предпочтительно имеют двухслойную пластмассовую конструкцию и поперечное сечение замкнутого контура, причем слой внутренней стенки создан крепким, устойчивым к повреждениям, противоэлектризующимся и стойким к истиранию, а внешняя поверхность невосприимчива к вредным эффектам окружающей среды и демонстрирует долгосрочную устойчивость к УФ-свету, космическому излучению и озону. Резервуар (1) содержит перпендикулярное поперечное сечение замкнутого контура с двумя концами гидродинамической формы, которые герметизированы для обеспечения водонепроницаемости крышками (11), при этом каждая крышка (11) содержит одну буксирную проушину (14). Оболочка резервуара (1) содержит ряд фитингов (12) заправки/откачки согласно техническим требованиям. Базовый элемент (E) содержит разделительную конструкцию (2), выполненную из гибкого материала, способного изгибаться под действием волн, так что свободно передвигается в плоскости, перпендикулярной продольной оси резервуара (1), и служит для поддержки пропорционального расстояния между резервуарами. Эта разделительная конструкция (2) соединена с оболочкой резервуара (1) по его длине посредством удерживающих петель (13), которые неподвижно прикреплены к резервуару (1) на расстояниях по меньшей мере в десять и максимум в двадцать раз больше обратной величины диаметра нагруженного резервуара. Каждая разделительная конструкция (2) собрана из двух разделительных элементов (22) и предотвращающего сближение элемента (23), навинченного на соединительный элемент (21), расположенный между двумя разделительными элементами (22). Таким образом, разделительная конструкция (2) содержит разделительные элементы (22), которые расположены над удерживающими петлями (13) и содержат соединительный элемент (21), и приблизительно вертикальны относительно резервуара (1). Между двумя удерживающими петлями (13) установлен предотвращающий сближение элемент (23), показанный на чертеже пунктирной линией, которые навинчен на соединительный элемент (21) и изготовлен из гибкого материала, и ориентирован параллельно поверхности воды. Длина предотвращающего сближение элемента (23) по меньшей мере в полтора и максимум в три раза больше диаметра нагруженного резервуара (1). Между двумя резервуарами (1) находится проток (3), размер которого зависит от диаметра нагруженного резервуара (1) и равен по меньшей мере половине и максимум в два раза больше него. Предотвращающий сближение элемент (23) содержит вдоль своей средней части усилительный элемент (24) размера, соответствующего приблизительно половине длины предотвращающего сближение элемента (23), как ясно видно на изображении. Удерживающие петли (13) прикреплены к оболочке резервуара (1) с помощью клеящего вещества с пределом прочности на разрыв, равным пределу прочности на разрыв материала резервуара (1); также на изображении показан ряд съемных крепежных элементов (4), прикрепленных к удерживающим петлям (13) с целью соединения базовых элементов (E) друг к другу в поперечном направлении.

Фиг. 2 представляет собой схематический вид, показывающий, как караван в соответствии с настоящим изобретением приспосабливается к волнам воды, на котором изображено пять резервуаров (1), расположенных бок о бок, чтобы образовывать два с половиной базовых элемента (E). Базовые элементы (E) соединены вместе в поперечном направлении с помощью съемных крепежных элементов (4), прикрепленных к удерживающим петлям (13) соединительным элементом (21), продетым через удерживающие петли (13), разделительный элемент (22) и предотвращающий сближение элемент (23). (Базовые элементы (E) могут быть соединены вместе и без съемных крепежных элементов (4)).

Также на изображении указана разделительная конструкция (2), усилительный элемент (24), и пунктирной линией показан проток, расположенный между двумя резервуарами (1) базового элемента (E).

Плавающий караван (V), составленный из базовых элементов (E), способен приспосабливаться к волнам. Например, что касается базового элемента (E) на правой стороне изображения, соединительный элемент (21), предпочтительно отрезок троса, который протянут через удерживающие петли (13) один раз, проходит от нижнего резервуара (1) в верхний резервуар (1), затем в следующий резервуар (1), так же в вертикальных разделительных элементах (22) и предотвращающем сближение элементе (23). Соединительный элемент (21) всегда проходит перпендикулярно резервуарам (1) через разделительные элементы (23) с одной стороны плавающего каравана (V) на другую. Соединение с помощью соединительного элемента (21) не дает резервуарам (1) расплываться друг от друга, одновременно обеспечивая полностью гибкое соединение с целью приспособления к профилю волн. Как ясно показано на изображении, для базового элемента (E), показанного справа, волна подняла верхний резервуар (1) относительно нижнего резервуара (1) соответственно его высоте - например, на 1,5 м, измеренные перпендикулярно к поверхности спокойной воды. В этом случае, с помощью решения в соответствии с настоящим изобретением, верхний резервуар (1) способен оставаться на поверхности воды относительно нижнего резервуара (1), в результате чего он избегает разрушающей силы волн. Таким образом, решение реагирует даже на малейшие силы волн, приводя к наименьшим возможным нагрузкам на караван (V), который, следовательно, не испытывает повреждений и для продвижения требует настолько мало энергии, насколько возможно.

В случае, если положения двух резервуаров (1) меняются, так что верхний резервуар (1) перемещается на 1,5 м вглубь через волну, тогда гибкое соединение позволяет тому, что раньше было нижним резервуаром (1), перемещаться на гребень волны, где гибкое соединение позволяет ему продолжать оставаться на поверхности воды, в результате чего он также избегает разрушающей мощи волн и, кроме того, реагирует даже на мельчайшие волновые силы.

Фиг. 3 представляет собой схематическое изображение способа, которым плот в соответствии с настоящим изобретением передвигается по волнам. На изображении плот, собранный из множества караванов (V), показан с базовыми элементами (E), каждый состоит из двух резервуаров (1); также указаны разделительные конструкции (2), произведенные из гибкого материала, способного изгибаться под действием волн, так что свободно перемещается в плоскости, перпендикулярной продольной оси резервуара (1), и служит для поддержки пропорционального расстояния между резервуарами, и буксирные элементы (5), продетые в буксирные проушины (14), используемые для плотного соединения караванов (V), в которых буксирные элементы (5) первого каравана (V) соединены с буксирным судном. Самое большое различие в уровнях между резервуарами (1) возникает, когда резервуары (1) проходят через пики волн. В этом случае, хотя сдвиг в уровнях между двумя резервуарами может достигать 80 градусов, предотвращающие сближение элементы (23), представленные на фиг. 2, всегда параллельны поверхности воды под ними. Таким образом, независимо от профиля волн, плот способен оставаться на поверхности воды. Силы, прикладываемые водой, воздействуют на него, но слабо, едва оказывая на него нагрузку, неспособные вызвать усталость или повреждение, так что плот, по причине совей гибкости, приспосабливается к любому профилю волн, даже очень крутым волнам, практически без сопротивления.

Фиг. 4, которая представляет собой аксонометрический вид предпочтительного варианта осуществления съемного крепежного элемента (4) в соответствии с настоящим изобретением, ясно показывает, как 2 соединительных элемента (21) соединены с помощью съемного крепежного элемента (4), предпочтительно скобы.

Фиг. 5 ясно показывает буксирные проушины (14), расположенные на крышках (11) караванов (2), в которые продет буксирный элемент (5), его концы крепко закреплены с помощью съемного крепежного элемента (4).

Кроме того, что было представлено выше, отдельные элементы решения в соответствии с настоящим изобретением выполняют следующие задачи и работают следующим образом.

Сущность решения представлена базовым элементом (E), состоящим из двух идентичных резервуаров (1).

Каждый резервуар (1) представляет собой продолговатое тело с поперечным сечением замкнутого контура, способное изменять свою форму и поперечное сечение под воздействием внешних сил, предпочтительно изготовленное из пластмассы, которое герметично закрыто на своих концах, чтобы образовывать точную прочную конструкцию.

Резервуар (1) предпочтительно содержит двухслойные стенки из материала, который является гибким и упругим, с минимальным радиусом кривизны 5 м. Слой внутренней стенки является крайне стойким к повреждениям углеводородами, нефтепродуктами, кислотами и другими химическими материалами и является как противоэлектрезующимся, так и стойким к износу. Слой внешней стенки производят невосприимчивым к вредным воздействиям окружающей среды и демонстрирует долгосрочную устойчивость к УФ-свету, космическому излучению и озону.

Резервуары (1) герметически закрывают с коэффициентом запаса прочности 7, вплоть до предела давления 3 МПа. Поскольку давление воды на внешней поверхности оболочки резервуара (1) в любой точке больше, чем внутреннее давление, и резервуар (1) герметически закрыт, если он по какой-либо причине прокалывается, то жидкость, транспортируемая внутри резервуаров, например нефть, все равно остается внутри. Соответственно, использование герметичного резервуара (1) в соответствии с этим изобретением представляет собой значительное усовершенствование в области защиты окружающей среды.

Резервуар (1) содержит ряд фитингов (12) заправки/откачки согласно техническим условиям, присоединенных к резервуару (1) герметичным образом и используемых с целью заполнения резервуара (1) жидкостью.

Материалы, из которых изготавливают резервуар (1) с поперечным сечением замкнутого контура, характеризуются почти тем же удельным весом, что и вода, тогда как материалы, которые могут транспортироваться в них, должны создавать общий удельный вес, который немного меньше, чем удельный вес воды. Рекомендуется, чтобы резервуар (1) всегда был заполнен полностью, поскольку в таком случае весь резервуар (1) будет оставаться под водой во время транспортировки, а его положение в воде всегда будет стабильным, сбалансированным и скрытым. Удерживающие петли (13) должны крепиться к оболочкам резервуаров (1) на подходящих расстояниях с заданным усилием, так что соединительные элементы (21) (например, тросы) можно протягивать как через них, так и через почти вертикальные разделительные элементы (22).

Материал резервуара (1) с поперечным сечением замкнутого контура характеризуется следующими основными признаками:

• твердость по Шору 42А,

• предел прочности на разрыв 11 Н/мм²,

• удлинение при разрыве 600%,

• критический предел прочности на разрыв 18 Н/мм,

• плотность 1,12 г/см³,

• высокая устойчивость к воде, озону, УФ-излучению и атмосферным воздействиям,

• адаптивные температурные пределы -50 и+200 градусов Цельсия.

Для запаса прочности 5 при максимальной нагрузке, максимальная кратковременная растягивающая нагрузка резервуара (1) с поперечным сечением замкнутого контура составляет 2,08 МПа.

Средний предел прочности на разрыв, однако, составляет только 0,7 МПа, давая запас прочности пятнадцать для средней разрушающей нагрузки.

Удлинение при разрыве 600% (критическое удлинение) обеспечивает необходимую степень эластичности.

Другой важной частью базового элемента (E) является его разделительная конструкция (2), собираемая из трех основных частей.

А именно:

• соединительного элемента (21),

• разделительного элемента (22),

• предотвращающего сближение элемента (23).

Целью предотвращающего сближение элемента (горизонтального разделительного элемента) является не давать любым двум смежным резервуарам (1) базового элемента (E) перемещаться ближе друг к другу. Предотвращающий сближение элемент (23) представляет собой тело характерной длины, изготовленное из пластмассы, которое имеет поперечное сечение замкнутого контура и открыто на обоих концах, длина которых определяет горизонтальную длину разделительной конструкции (2). (Если, например, диаметр нагруженного резервуара (1) составляет 1,14 м, то длина предотвращающего сближение элемента (23) составляет приблизительно 2 м). Материал предотвращающего сближение элемента (23) эластичный и гибкий, возвращающий свою изначальную форму, когда напряжения снимаются, с диагонально срезанными концами, которые упираются в вертикальный разделительный элемент (22). Вдоль средней части предотвращающего сближение элемента (23) выполнен усилительный элемент (24) размера, соответствующего приблизительно половине длины предотвращающего сближение элемента (23), который надет на внешнюю поверхность предотвращающего сближение элемента (23). Соединительный элемент (21) представляет собой длинное, неэластичное, отказоустойчивое тело, которое является гибким во всех направлениях и которое протягивается через внутреннюю длину поперечного сечения замкнутого контура предотвращающих сближение элементов (23), и удерживающие петли (13), таким образом, не давая резервуарам (1) отделяться друг от друга. Вертикальные разделительные элементы (22) служат для поднятия горизонтальных предотвращающих разделение элементов (23) над волнами для того, чтобы предотвращать создание сопротивления. Соединительный элемент (21), предпочтительно трос, цепь или ремень, изготавливаются из материала, который и является гибким, и способен выдерживать воздействующие силы растяжения, его целью является соединять разделительные конструкции (2) и гарантировать, что это соединение соответствует задаче.

Караван (V) создается путем расположения требуемого числа базовых элементов (E) бок о бок и соединения их параллельно с помощью (или без помощи) съемных крепежных элементов (4), так что базовые элементы (E) соединяются с помощью соединительного элемента (21), продетого через удерживающие петли (13), разделительные элементы (22) и предотвращающие сближение элементы (23). Сначала второй базовый элемент (E) должен быть расположен рядом и параллельно, а затем соединен с первым базовым элементом (E) с помощью разделительной конструкции (2), после чего идут следующие базовые элементы (E), пока не достигается максимальное число. Максимальное число базовых элементов (E) определено на основании тяговой мощности и маневренности буксирного судна, тогда как минимальное число определяется на основании пропускной способности судоходного пути или объема, который нужно транспортировать. (Это может быть модифицировано на протяжении пути, например, когда встречаются проливы). С помощью разделительных конструкций (2), для взвешенного диаметра 1,14 м, между резервуарами (1) замкнутого контура может быть создан проток (3) (область, через которую свободно течет вода) приблизительно в один метр, чтобы справляться с набегающими волнами существенной силы, имея достаточно большую площадь поверхности, через которую могут проходить эти волны, когда они поднимают караван (V). Таким образом, караван (V), принимая во внимание решение в соответствии с настоящим изобретением, способен уклоняться от сил волн.

Поскольку результирующий удельный вес каравана (V) меньше единицы, физическим фактом является то, что он будет находиться на поверхности воды, но ненамного выше нее, и следовательно способен оставаться скрытым.

Гребневые волны, которые встречают караван (V) с поперечного направления, принимая во внимание природу таких волн и законы физики, бьют караван (V) сверху, прижимая его вниз, и эту силу компенсирует сила выталкивания, когда волна проходит.

Плот в соответствии с настоящим изобретением собирается из караванов (V) путем их соединения в ряд, в результате чего плот получает все признаки, характерные для каравана (V). Указанный плот создается путем крепления заднего конца каждого резервуара (1) каравана (V) в передней части плота к переднему концу резервуара каравана (V) за ним, с помощью буксирного элемента (5), предпочтительно буксирного троса, продетого через буксирные проушины (14), расположенные на крышках (11). Караваны (V) должны соединяться плотно, так что второй резервуар (1) в каждом соединении не встречает сопротивления воды, и линия обтекания рядом с оболочками резервуаров (1) неразрывна вдоль длины плота. Результатом соединения караванов (V), таким образом, является то, что оболочки резервуаров (1) гидравлически непрерывны, тем самым уменьшая мощность, необходимую для буксирования.

Решение в соответствии с этим изобретением достигло своих целей и преуспело в предложении множества преимуществ, из которых следующие являются лишь наиболее важными:

• решение является гибким, способно изгибаться под действием волн, а также и приспосабливается к воздействию самых больших волн, и избегает его,

• решение демонстрирует долговременную устойчивость к химическим веществам, УФ и космическому излучению и озону,

• решение по меньшей мере на 60% дешевле и требует по меньшей мере на 60% меньше времени и ресурсов для производства, чем массивные плавающие конструкции аналогичной вместимости,

• ни самые большие морские волны, ни плавающие айсберги, ни другие объекты на поверхности воды не могут повредить его,

• из-за его минимальной степени погружения, требуется приблизительно в пятнадцать раз меньше энергии, чтобы перемещать его,

• решение может плавать даже по узким, мелководным путям, поскольку караваны могут разбираться по ходу пути,

• решение не тонет и не образует протечек, и не повреждается большими волнами; таким образом, оно не допускает утечки нефти,

• даже при полном заполнении резервуары можно вытаскивать на берег или на лед, не повреждая их,

• вследствие способа, которым оно продвигается под водой, ветер на него не воздействует,

• число базовых элементов можно менять в любое время по мере необходимости в транспортировке,

• решение выдерживает экстремальные погодные условия и состояние воды, включая холодные моря,

• решение не обнаруживается радаром, сонаром, спутником, эвристическим военным оборудованием или оптическими устройствами,

• решение является стойким к террористической атаке и огнестрельному оружию, поскольку резервуары перемещаются на 97% ниже поверхности воды, так что оно защищено как слоем воды над ним, так и изогнутой, гибкой поверхностью резервуара,

• решение непотопляемо, может без повреждений переносить выброску на берег или удары о скалы, или столкновения с айсбергами или твердыми объектами,

• решение не создает протечек, разлива нефти и не загрязняет окружающую среду,

• решение устойчиво к коррозии,

• решение простое в изготовлении и может производиться серийно за короткое время способом, легким в организации,

• путем соединения базовых элементов друг с другом можно достигать произвольных объемов транспортировки,

• на основании отношения полезной нагрузки к самому большому количеству вытесняемой воды, для той же общей нагрузки можно транспортировать на 20% больше груза, чем для судов монолитной конструкции,

• полезный объем нетто превышает соответствующий показатель самых больших современных нефтяных танкеров массивной конструкции,

• решение предлагает транспортную емкость, которая регулируется, чтобы удовлетворять текущим потребностям,

• решение безопасно в эксплуатации,

• и решение экономично в производстве.

СПИСОК ЧИСЛЕННЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

1 резервуар

11 крышка

12 фитинг заправки/откачки

13 удерживающая петля

14 буксирная проушина

2 разделительная конструкция

21 соединительный элемент

22 разделительный элемент

23 предотвращающий сближение элемент

24 усилительный элемент

3 проток

4 съемные крепежные элементы

5 буксирный элемент

E базовый элемент

V караван

Изобретение относится к области водного транспорта и касается транспортировки по воде произвольных объемов материалов, преимущественно в жидкой форме. Предложен базовый элемент водного транспорта, содержащий по меньшей мере два идентичных резервуара (1), которые в положении по умолчанию расположены рядом друг с другом параллельно на пропорциональных расстояниях, способны плавать в воде и служат для транспортировки, в основном, жидкостей с характерным удельным весом, меньшим единицы. Каждый резервуар (1) изготовлен из гибкого материала, способного изгибаться под действием волн, содержит поперечное сечение замкнутого контура, два конца, герметизированные для обеспечения водонепроницаемости идентичными крышками (11) гидродинамической формы, и оболочку, снабженную рядом фитингов (12) заправки/откачки согласно техническим требованиям. Базовый элемент водного транспорта содержит разделительную конструкцию (2), производимую из гибкого материала, способного изгибаться под действием волн, так что свободно передвигается в плоскости, перпендикулярной продольной оси резервуара (1), служит для поддержки пропорционального расстояния между резервуарами (1) и соединяется с оболочкой резервуара (1) по его длине посредством удерживающих петель (13), которые неподвижно прикреплены к резервуару (1) на расстояниях по меньшей мере в десять и максимум в двадцать раз больше обратной величины диаметра нагруженного резервуара (1). Предложены также плавающий караван, созданный из таких базовых элементов, и плот, образованный из таких караванов. Технический результат заключается в улучшении эксплуатационных характеристик плавучих резервуаров для транспортировки по воде, в первую очередь, нефти на уровне ниже уровня поверхности океана. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Базовый элемент водного транспорта, содержащий по меньшей мере два идентичных резервуара, которые в положении по умолчанию расположены рядом друг с другом параллельно на пропорциональных расстояниях, которые способны плавать в воде и которые служат для транспортировки, в основном, жидкостей с характерным удельным весом, меньшим единицы, отличающийся тем, что каждый резервуар (1) изготовлен из гибкого материала, способного изгибаться под действием волн, характеризуется перпендикулярным поперечным сечением замкнутого контура, содержит два конца, герметизированные для обеспечения водонепроницаемости идентичными крышками (11) гидродинамической формы, содержит оболочку, снабженную рядом фитингов (12) заправки/откачки согласно техническим требованиям, и содержит разделительную конструкцию (2), произведенную из гибкого материала, способного изгибаться под действием волн, так что свободно передвигается в плоскости, перпендикулярной продольной оси резервуара (1), служит для поддержки пропорционального расстояния между резервуарами (1) и соединяется с оболочкой резервуара (1) по его длине посредством удерживающих петель (13), которые неподвижно прикреплены к резервуару (1) на расстояниях по меньшей мере в десять и максимум в двадцать раз больше обратной величины диаметра нагруженного резервуара (1).

2. Базовый элемент по п. 1, отличающийся тем, что резервуар (1) предпочтительно содержит двухслойную пластмассовую конструкцию и поперечное сечение замкнутого контура, причем слой внутренней стенки создан крепким, устойчивым к повреждениям, противоэлектризующимся и стойким к износу, а внешняя поверхность невосприимчива к вредным эффектам окружающей среды и демонстрирует долгосрочную устойчивость к УФ-свету, космическому излучению и озону.

3. Базовый элемент по п. 1 или 2, отличающийся тем, что разделительная конструкция (2) содержит разделительные элементы (22), которые, расположенные над удерживающими петлями (13), содержат соединительный элемент (21) и приблизительно вертикальны относительно резервуара (1); между двумя удерживающими петлями (13) установлен предотвращающий сближение элемент (23) из гибкого материала, который навинчен на соединительный элемент, так чтобы быть параллельным поверхности воды, и длина которого по меньшей мере в полтора и максимум в три раза больше диаметра нагруженного резервуара (1); и между двумя резервуарами создан проток (3), размер которого зависит от диаметра нагруженного резервуара (1) и равен по меньшей мере половине и максимум в два раза больше него.

4. Базовый элемент по п. 3, отличающийся тем, что соединительный элемент (21) изготовлен из гибкого материала, способного выдерживать воздействующие напряжения.

5. Базовый элемент по п. 4, отличающийся тем, что усилительный элемент (24) размера, соответствующего приблизительно половине длины предотвращающего сближение элемента (23), расположен вдоль его средней части.

6. Базовый элемент по п. 5, отличающийся тем, что удерживающие петли (13) прикреплены к оболочке резервуара (1) посредством клеящего вещества с пределом прочности на разрыв, равным пределу прочности на разрыв материала резервуара (1).

7. Базовый элемент по п. 6, отличающийся тем, что крепежные элементы (4), предпочтительно скобы, прикреплены возле удерживающих петель (13) съемным образом с целью соединения базовых элементов (E) друг с другом в поперечном направлении.

8. Плавающий караван, составленный из базовых элементов (E) по любому из пп. 1 - 7, отличающийся тем, что произвольно выбранное число базовых элементов (E) соединены вместе путем расположения их бок о бок параллельно друг другу посредством соединительного элемента (21), продетого через удерживающие петли (13), разделительный элемент (22) и предотвращающий сближение элемент (23), с помощью или без помощи съемных крепежных элементов (4).

9. Плавающий караван, составленный из базовых элементов (E) по п. 8, отличающийся тем, что минимальное число базовых элементов (E) определено на основании пропускной способности судоходного пути или объема, подлежащего транспортировке, тогда как максимальное число элементов определено тяговой мощностью и маневренностью судна, ведущего их на буксире.

10. Плот, собранный из караванов по п. 8 или 9, отличающийся тем, что задний конец каждого резервуара (1) каравана (V) спереди плотно соединен с передним концом резервуара (1) сзади него посредством буксирного элемента (5), проведенного через буксирные проушины (14).