Незамерзающий порт Российский патент 2018 года по МПК B63B35/44 E02B17/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к плавучим сооружениям, в частности к сооружениям для обслуживания судов в местах с суровым холодным климатом.

Уровень техники

Во множестве проектов по эксплуатации и использованию арктических природных ресурсов предполагается использование кораблей, то есть морского или речного транспорта для обслуживания и грузообмена. Центральная роль отводится Северному морскому пути (СМП). Технические возможности современных судов и ледоколов позволяют осуществлять навигацию по СМП в Арктике круглогодично. Однако сегодня навигация по Северному морскому пути остается сезонной и инфраструктура этой трассы остается слабо развитой, несмотря на всем известную экономическую выгоду относительно других маршрутов для транзита (через Суэцкий канал). Также круглогодичная навигация оставила бы сезонную изоляцию арктических городов и поселений в прошлом.

Проблема для захода кораблей в порт в том, что льды покрывают всю поверхность морей и водоемов в зимний период. И хотя современные корабли высокого арктического класса с ледокольной проводкой могут преодолевать практически любые льды, навигация сохраняет свой сезонный характер - транзит возможен, а причаливание превращается в настоящее испытание для техники и людей и может длиться по времени до двух суток.

Обычно порты устраиваются в непосредственной близости от берега. Недостатками таких портов является то, что для них строятся мощные бетонные пирсы, и во всей окружающей акватории производятся дноуглубительные работы для обеспечения прохода судов, при этом в условиях короткого лета и сурового климата дноуглубительные работы возможно производить только несколько недель летом, что еще больше увеличивает стоимость и сроки строительства, а необходимость размещения морских судов требует применения конструкции очень больших пролетов, поэтому привычные типы несущих систем крайне материалоемкие, а загруженность сооружения сеткой колонн не дает пространства манипуляции с грузами и судами.

Из уровня техники (см. RU 2159320, Е21В 15/02, Е02В 17/00, опубл. 20.11.2000) известно гидротехническое сооружение, предназначенное для освоения и обустройства морского шельфа для добычи и глубокой переработки углеводородного сырья при сооружении искусственного острова на морском шельфе. Недостатком такого сооружения является дороговизна его строительства и ограничения по пролету, диктуемые строительным материалом (стекло и бетон), и большой объем работ, наносящих вред экологии (например, дноуглубление и создание обвала опор).

Раскрытие изобретения

Задачей, решаемой заявленным изобретением, является создание порта, обеспечивавшего сокращение материалоемкости, времени и стоимости как при строительстве, так и при обслуживании сооружения, экономичное и эффективное использование сооружения со снижением ущерба для экологии.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в создании подъемной силы сооружения порта за счет зоны пониженного давления над поверхностью оболочки купольного перекрытия со значительным снижением подпора воздуха сооружения незамерзающего порта, уменьшении веса конструкции при сохранении высокой прочности, повышении безопасности использования сооружения.

Указанный технический результат обеспечивается тем, что незамерзающий порт содержит плавучее основание и купольное перекрытие. Он представляет собой сооружение круглой в плане формы, расположенное на удалении от берега. Плавучее основание порта выполнено из понтонов, связанных между собой коннекторами и тросами, продетыми через технологические отверстия понтонов. Причем понтоны образуют с возможностью изменения их числа и размера сооружения порта блок понтонных структур, разделенных между собой группой расположенных параллельно воднотранспортных проходов и формирующих в центральной части плавучего основания рабочую зону. При этом сооружение снабжено системой подпора воздуха и затворами, множеством стабилизирующих от горизонтальных перемещений заглубленных свай, соединенных с понтонами через коннекторы, позволяющие понтонам свободно перемещаться относительно свай в вертикальном направлении, множеством столбов, верхним и нижними внешним и внутренним силовыми кольцами, образующими жесткую пространственную конструкцию, причем верхнее силовое кольцо связано с внутренним нижним силовым кольцом через столбы, являющиеся опорой купольного перекрытия. При этом понтонные структуры плавучего основания связаны между собой расположенными на уровне воды нижними силовыми кольцами, представляющими собой усиленные понтоны, скрепляющие плавучее основание и уберегающие его от расползания. При этом на участках диаметрально противоположных сторон нижних силовых колец выполнены конструктивно замыкающие их в единый контур подводные рамы, образующие на указанных участках нижних силовых колец промежутки с возможностью перемещения через них водных транспортных средств. При этом купольное перекрытие выполнено в виде несущей ограждающей конструкции пологого воздухоопорного пневмокупола с профилем выпуклой формы с возможностью создания зоны пониженного давления над его поверхностью, снабженного мембраной, усиленной тросовой сеткой. При этом в пневмокуполе выполнены с возможностью доступа водных транспортных средств в подкупольное пространство воздушные шлюзы, повторяющие форму пневмокупола, снабженные затворами и устройством подпора воздуха.

Кроме того, нижнее внешнее силовое кольцо незамерзающего порта содержит металлические усиливающие элементы с пологим наклонным относительно воды краем. Кроме того, подводные рамы незамерзающего порта представляют собой перевернутые П-образные железобетонные конструкции. Кроме того, мембрана купольного перекрытия незамерзающего порта выполнена из светопропускающей ткани с тефлоновой пропиткой. Кроме того, устройство подпора воздуха состоит из множества вентиляторов, размещенных на стойках, расположенных в специальных карманах, при этом часть поверхности каждого кармана выполнена со сдвижным покрытием с возможностью открытия и прикрытия воднотранспортных проходов и изоляции от внешней среды и низких температур. Кроме того, каждый затвор воздушного шлюза незамерзающего порта выполнен в виде пневмолинзы на металлическом каркасе. Кроме того, понтонные структуры незамерзающего порта, разделенные между собой воднотранспортными проходами, являются причалами для водных транспортных средств. Кроме того, вокруг рабочей зоны плавучего основания незамерзающего порта расположены множество зон инженерных коммуникаций, обслуживания по складированию, группировке и хранению грузов, резервных энергетических установок, стоянок спецтехники и помещений персонала. Кроме того, незамерзающий порт снабжен соединяющим с берегом понтонным транспортным мостом, выполненным из сборных элементов, снабженных проложенными инженерными сетями, с возможностью передвижения и доступа в порт посредством системы воздушного шлюзования сухопутных транспортных средств и персонала. Кроме того, понтоны плавучего основания незамерзающего порта выполнены из железобетонных с легким вспененным заполнителем материалов. Кроме того, столбы, являющиеся опорой купольного перекрытия незамерзающего порта, выполнены из металлических ферменных конструкций.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 - конструкция незамерзающего порта в плане при виде сверху;

Фиг. 2 - разрез конструкции незамерзающего порта поперек воднотранспортных проходов;

Фиг. 3 - разрез конструкции незамерзающего порта вдоль воднотранспортного прохода.

На чертежах цифрами обозначены следующие позиции: 1 - мембрана купольного перекрытия; 2 - плавучее основание (система понтонов); 3 - верхнее силовое кольцо; 4 - нижнее внутреннее силовое кольцо; 5 - нижнее внешнее силовое кольцо; 6 - металлический усиливающий элемент нижнего внешнего силового кольца; 7 - тросовая сетка; 8 - столб (колонна); 9 - заглубленные сваи; 10 - воднотранспортный проход (центральный); 11 - воднотранспортный проход (боковой); 12 - понтонный мост; 13 - верхняя часть затвора; 14 - нижняя часть затвора; 15 - люверсы; 16 - подводная рама; 17 - аварийные буферы; 18 - воздушный шлюз с подпором воздуха; 19 - вентилятор подпора воздуха; 20 - ферма; 21 - шарнир; 22 - открывающаяся часть покрытия прохода в шлюзе; 23 - тросы понтонные; 24 - ограждающие конструкции шлюза; 25 - локомотив; 26 - водное транспортное средство; 27 - водное транспортное средство; 28 - рельсы; 29 - кран; 30 - заправочные терминалы; 31 - круговое движения транспорта; 32 - складирование; 33 - резервные энергетические установки; 34 - помещения персонала; 35 - аварийные грибки на кранах; 36 - шлюз для транспорта и персонала.

Осуществление изобретения

Незамерзающий порт находится на удалении от берега, где возможна свободная навигация кораблей, и связан с берегом понтонным мостом (12), по которому осуществляют транспортировку грузов между судами и берегом.

Опорой всего сооружения служит плавучее основание (2) из понтонов, передающее вес всей оболочки сооружения воде, но не вечномерзлым нестабильным грунтам. Понтоны выполнены из железобетона с легким вспененным заполнителем, связаны между собой коннекторами и продетыми через технологические отверстия понтонов множеством (системой) тросов (23). Связанные понтоны могут образовывать блок структур, например четыре структуры, которые разделены между собой тремя воднотранспортными проходами (10) для водных транспортных средств (26) (кораблей и др. судов) и служат внутри сооружения причалами. Система тросов (23) крепко связывает понтоны плавучего основания (2) и создает сопротивление к прогибу этих структур. Вся масса понтонов плавучего основания (2) перемещается вверх и вниз под действием сил приливов и отливов, соответственно, и все сооружение порта перемещается тоже. Для стабилизации сооружения от горизонтальных перемещений используется множество свай (9) (система свай), заглубленных на необходимую глубину. Заглубленные сваи (9) соединены с понтонами плавучего основания (2) через коннекторы, которые позволяют понтонам свободно перемещаться относительно свай в вертикальном направлении, но не дают совершать перемещения в горизонтальной плоскости. Таким образом, вся сила приливов и отливов не способна нанести урон сооружению незамерзающего порта благодаря этой свободе перемещения понтонов плавучего основания (2) относительно заглубленных свай (9). Четыре структуры понтонов плавучего основания (2) связывает уровень воды, который всегда находится в одной плоскости, заглубленные сваи (9), предохраняющие от перемещения в горизонтальной плоскости, и два нижних силовых кольца (опорных пояса) сооружения, один из которых - внешний (5), а второй - внутренний (4).

Важной функцией внешнего опорного пояса (5) является сдерживание натиска волн, а также еще более мощного по сравнению с волнами ледового давления. Для этого к мощной бетонной части внешнего опорного пояса (5) прикрепляется металлический усиливающий элемент (6) с пологим наклонным относительно воды краем. Здесь использован принцип ледоколов, которые разрушают льды за счет пологой формы носа: они выбираются на лед и проламывают его свои весом, таким образом, движение ледокола состоит из бесконечного захода на лед и его проламывания. На основе данного принципа форма металлических усиливающих элементов (6) внешнего опорного пояса (5) направляет сдавливающее усилие льдов по касательной, защищая сооружение порта от повреждения. Кроме того, эта форма гасит удар волны и направляет его под понтонные структуры плавучего основания (2), где оставшаяся энергия затухает. Эти металлические усиливающие элементы (6) в случае повреждения могут заменяться по отдельности без перерывов в эксплуатации сооружения.

Для прохода кораблей через два нижних опорных пояса (4, 5), которые находятся на уровне воды, выполнены разрывы на ширину прохода кораблей. Но для сохранения конструктивно необходимой замкнутости нижних опорных поясов (4, 5) в местах разрывов выполнены подводные рамы (16), связывающие каждый нижний опорный пояс в единый контур и оставляющие проход (10, 11) водным транспортным средствам (морским судам, кораблям и др.) благодаря своим геометрическим параметрам. Подводные рамы (16) представляют из себя перевернутые П-образные железобетонные конструкции, которые соединяются с нижними опорными поясами (4, 5). Размер подводных рам (16) подбирается под параметры, необходимые для прохода водных транспортных средств (26). Благодаря такому решению понтонные структуры плавучего основания (2) остаются связанными, а нижние опорные пояса (4, 5) замкнутыми.

Внушительный размер морских судов (26, 27), осуществляющих навигацию в северном ледовитом океане, определяет размер пространства сооружения незамерзающего порта настолько большим, что в качестве его перекрытия выбрана одна из существующих на сегодня конструктивных систем - воздухоопорный пневмокупол. Основной частью такого купола (купольного перекрытия) является мембрана (1), которая является одновременно несущей и ограждающей конструкцией. Подобный тип конструкций лучше всего работает на круглом плане, поэтому очертание плана незамерзающего порта тоже круглое. Внешний контур представляет из себя нижнее внешнее силовое кольцо (5), замкнутый опорный пояс, который воспримет усилия от оболочки купольного перекрытия и работает на сжатие, а оболочка купольного перекрытия работает на растяжение, что является наиболее эффективным способом работы материала. При большом пролете купола мембрана (1) усиливается тросовой сеткой (7), выполненной из множества тросов, воспринимающих большую часть усилий. Особенность незамерзающего порта заключается в том, что данное сооружение является воздухоопорным с необходимостью создания повышенного внутреннего давления, которое создают вентиляторы (19), нагнетая воздух в подкупольное пространство.

Формой купольного перекрытия сооружения выбран крайне пологий купол, т.к. чем меньше кривизна купола, тем меньше необходимое внутренне давление, а значит и расходы энергии на его поддержание. Минимальной высота купольного перекрытия выбрана еще и для создания аэродинамического эффекта самоочищения оболочки от снега, что в условиях Арктики является немаловажным. Пологое купольное перекрытие образует над своей поверхностью зону воздушного разрежения, которая создает подъемную силу, поддерживающую купольное перекрытие и очищающую его оболочку от снега. Указанный эффект по принципу действия аналогичен принципу действия крыла, которое создает подъемную силу, позволяющую самолету, планеру удерживаться, лететь, планировать в воздухе. Поэтому при постоянном сильном морском ветре эта подъемная сила способна удерживать купольное перекрытие даже без подпора воздуха внутри сооружения порта компрессорами.

Для доступа кораблей (26, 27) в подкупольное пространство требуются достаточно больших размеров проемы в пневмокуполе купольного перекрытия, при открытии которых давление внутри сооружения порта не должно падать. Для обеспечения указанных требований сформированы больших размеров воздушные шлюзы (18), вырезанные из основной формы пневмокупола, в которых действует атмосферное давление. Воздушные шлюзы (18) снабжены затворами и устройством подпора воздуха, состоящим из множества мощных вентиляторов (19), размещенных на стойках, расположенных в специальных карманах.

Вентиляторы (19) нагнетают направленный поток воздуха на затворы при их открывании, в результате чего перед затворами формируется зона повышенного давления, которая не дает воздуху выходить из под купола. Это решение позволяет не строить тамбур-шлюз для кораблей, который представляет из себя промежуточное пространство между окружающей средой с атмосферным давлением и подкупольным пространством с повышенным давлением. Тамбур-шлюз, пристроенный к оболочке, нарушал бы аэродинамическую форму купола, эффект самоочищения и самоподдержки, а также усложнял бы конструкцию сооружения, поэтому вентиляторы, расположенные в воздушных шлюзах, создающие локальное повышение давления, являются наиболее рациональным решением. Для сохранения аэродинамических свойств воздушные шлюзы выполнены по форме, повторяющей естественную форму воздухоопорного купола.

Часть поверхности воздушных шлюзов (18) выполнена со сдвижным покрытием с возможностью открытия и прикрытия воднотранспортных проходов (10, 11) для судов и изоляции от внешней среды и низких температур. Затворы воздушных шлюзов (18) выполнены в виде пневмолинз на металлическом каркасе. При открытии затвора из линз откачивается воздух и каркас отъезжает вверх вместе с висящей тканью пневмолинз. Нижняя часть затвора, находящаяся в плоскости понтонов, работает как распашная створка, отъезжая в сторону при открытии затворов. Конструктивно она состоит из плавучей части с подъемной платформой, поднимающейся при закрытом положении до уровня чистого пола всего сооружения. При открывании платформа опускается, чтобы створка затвора могла заехать в специальные углубления. Створка затвора вращается вокруг шарнира, закрепленного на основных несущих конструкциях сооружения.

Вырезы под воздушные шлюзы (18) с вентиляторами (19) и затворками воздушного шлюзования нарушают равномерную форму пневмокупола купольного перекрытия, поэтому возникает необходимость в разделении оболочки на сегменты таким образом, чтобы усилия в ней стали более равномерными. Для этого, кроме находящегося на уровне воды внутреннего нижнего силового кольца (4) (нижнего опорного пояса), в конструкции выполнено верхнее силовое кольцо (3) (верхний опорный пояс), располагающееся на высоте и являющееся разделителем оболочки. Верхний опорный пояс (3) воспринимает все усилия от центрального фрагмента оболочки и часть усилий от бокового, то есть воспринимает и поглощает сжимающие усилия и передает вниз вес оболочки через столбы (8), которые связывают два опорных пояса. Столбы (8) (колонны) являются опорой купольного перекрытия и их целесообразно выполнять из металлических ферменных конструкций. Нижний внутренний опорный пояс (4) служит для стабилизации основания колонн (8), создает жесткую основу. Таким образом, колонны (8) вместе с верхним и нижним внутренним поясами образуют жесткую пространственную конструкцию, которая выступает в качестве важного образующего элемента в решении объемно-планировочных задач, инженерных сетей, несущих и ограждающий конструкций. В местах, где верхний опорный пояс (3) примыкает к входным воздушным шлюзам, его конструкция усилена, для того чтобы воспринять большие усилия. В этих местах увеличен пролет между вертикальными несущими конструкциями для организации прохода кораблей (26, 27), а также из-за того, что фрагмент оболочки купольного перекрытия примыкает к опорному поясу только с одной стороны в сегменте опорного пояса, примыкающему к воздушному шлюзу, в этом сегменте образуется изгибающее усилие.

В воднотранспортных проходах (11) между понтонными структурами корабли (26, 27) могут перемещаться при помощи движущих локомотивов (25), потому что системы рулевого управления кораблей в столь замкнутых условиях недостаточны для безопасного маневрирования и причаливания. У сооружения порта могут быть выполнены пирсы, выходящие наружу купола, на этих пирсах расположены локомотивы, которые двигаются по рельсам и тянут корабль за собой. Пирсы имеют расширения для поглощения и перенаправления по касательной удара в случае потери управления над кораблем или ошибки в маневрировании. Группа локомотивов, по два с каждой стороны, позволяет точно регулировать положение судна и безопасно проводить его в случае минимального зазора корпуса судна с неподвижными конструкциями порта.

Конфигурация порта отличается тем, что корабли (26, 27) заходят в центр сооружения порта для того, чтобы попасть в незамерзающую часть. Круглое очертание плана с причалами, формирующими рабочую зону в центральной части плавучего основания (2), является отличительным решением для порта, в связи с этим инженерные сети и транспортное обслуживание сформировано вокруг рабочей зоны (рабочей зоной является место с причалами, где разгружаются корабли). Наличие замкнутых опорных поясов (3, 4, 5) помогает с удобством прокладывать инженерные системы по этим поясам. Вокруг рабочей зоны находится зона обслуживания, в которой осуществляется складирование (32), группировка и хранение грузов, а также там расположены резервные энергетические установки (33), зоны стоянки спецтехники и помещения персонала. Доступ для транспорта и персонала в сооружение осуществляется по понтонному мосту (12) с берега посредством воздушного шлюзования (воздушный шлюз 18).

Учитывая условия экстремального климата, практически вся конструкция сооружения состоит из сборных элементов, что уменьшает объем работ на строительной площадке. Элементы конструкции сооружения изготавливаются промышленным способом и доставляются на место строительства объекта морем. Все понтонные структуры (блок структур) составляют из понтонов, которые доставляются и собираются на месте строительства. Два нижних опорных пояса (4, 5) состоят из сегментов, которые представляют из себя понтоны с особым усилением. Эти пояса полностью интегрированы с остальными понтонами в единую систему, состоящую целиком из сборных элементов, образующую надежную опору сооружению и выполняющую роль строительной площадки на воде. Имеющей принципиальное значение особенностью строительства в Арктике является то, что производство дноуглубительных работ имеет сезонный характер, а если быть точным, этот сезон меньше одного месяца, что затягивает процесс строительства порта на годы. Для обхода этой проблемы полностью плавучее сооружение незамерзающего порта отодвинуто от берега на такое расстояние, где достигается необходимая глубина для навигации морских водных транспортных средств. С берегом, в свою очередь, сооружение незамерзающего порта соединяет понтонный мост (12), состоящий из сборных элементов с заранее проложенными инженерными сетями. Таким образом, объем дноуглубитетных работ сводится практически к нулю, а окружающая акватория порта пригодна для навигации, например для навигации морской строительной техники.

Металлические пространственные (ферменные) конструкции столбов (8) (колонн) и верхнего опорного пояса (3) составляются из заранее подготовленных сборных элементов, монтируемых на площадке, они соединяются с закладными деталями в бетонных конструкциях понтонных структур. Металлические пространственные (ферменные) конструкции, служащие для перекрытия пространств воздушных шлюзов (18), также составляют из сборных элементов. Мембрана (1) купольного покрытия, состоящая из заранее раскроенной и сшитой светопропускающей ткани с тефлоновой (PTFE) пропиткой, которая доставляется на площадку, соединяется с несущими элементами верхнего и нижнего внешнего опорных поясов (3, 5), а также с боковыми ферменными конструкциями в области примыкания к воздушным шлюзам. Тросы сетки (7), усиливающие мембрану (1), крепятся к тем же конструкциям, что и мембрана (оболочка) купольного перекрытия, и, когда внутрь оболочки сооружения порта посредством компрессоров подают воздушное давление, поднимающаяся мембрана (1) (оболочка) купольного перекрытия осуществляет натяжение тросовой сетки (7), расположенной сверху оболочки.

Важным является то, что структура порта может быть масштабирована в зависимости от размеров кораблей, которые будут ей пользоваться. То есть порт может быть в определенном диапазоне пропорционально изменен в размерах и, например, построен в небольшом размере для работы с малыми судами или увеличен для обслуживания сверхбольших судов. В конструкции незамерзающего порта есть запас для увеличения и уменьшения размеров его сооружения. В настоящее время в Арктике наблюдается нехватка глубоководных морских портов, не говоря уже о незамерзающих портах. Поэтому в проект заложены избыточные характеристики, которые позволяют использовать его как порт двойного назначения (в оборонной и гражданской сфере), то есть выбранный тип, размеры и параметры конструкций имеют запас прочности и пространства, что может оказаться востребованным для более продолжительной эксплуатации порта с учетом роста размеров и потребностей кораблей. Немаловажным фактором в оборонной сфере является то, что накрытый куполом порт создает визуальную изоляцию, то есть скрывает корабли и процессы, происходящие с ними, от внешнего наблюдения. Воздухоопорные сооружения являются крайне живучим типом конструкций, то есть даже при значительном повреждении купол будет стоять, он огнеупорный и способен сопротивляться взрывной волне. Но даже в случае, когда повреждения становятся сильными и оболочка купольного перекрытия падает, она только провиснет и станет вогнутой - само сооружение порта не будет разрушено. В рабочей зоне порта для защиты кораблей от повреждения падающей оболочки и защиты оболочки купольного перекрытия от повреждений об корабли на конструкциях обслуживающих суда кранов, сверху, устанавливают аварийные грибки (35), которые принимают на себя вес оболочки в случае ее падения - таким образом вес оболочки купольного перекрытия ложится на конструкцию кранов (29) плавучего основания (2) порта, способную его принять, минуя суда. При этом в данном случае падение оболочки купольного перекрытия происходит постепенно по мере выравнивания давления внутри и снаружи, что делает подобный тип сооружения незамерзающего порта крайне безопасным.

Кроме того, нагрузка на хрупкую экологию Арктики незамерзающим портом сведена к минимуму. Наиболее очевидным достоинством сооружения порта является расположение объекта в море, на удалении от берега, в связи с чем отсутствует негативное влияние на почву и береговую линию, что немаловажно в Арктике, где почва - одна из самых хрупких экосистем.

Также необходимо отметить, что для местных арктических условий форма профиля сооружения порта является практически идеальной, пологая кривизна которой способствует самоочищению оболочки купольного перекрытия от снега, что крайне важно в регионе с таким большим снегопереносом. При этом набегающий поток ветра стремится не разрушить, прижав к земле оболочку, а наоборот ее поддерживать, т.к. над ней образуется подъемная сила. Таким образом ветер работает на подпор оболочки и таким образом экономит энергию, которая необходима для создания внутреннего давления в оболочке. При этом сама вода, изолированная от холодной атмосферы и отдающая тепло в подкупольное пространство сооружения порта, тоже помогает поддерживать оболочку купольного перекрытия. Объем воздуха внутри сооружения порта настолько велик, что даже незначительное повышение его температуры создает повышенное давление, необходимое для поддержания конструкции сооружения порта.

Указанная форма сооружения, способная качественно противостоять окружающему воздействию воздуха, опирается на жесткое понтонное основание, основным разрушителем которого является лед. В заявленном изобретении плавучее основание (2) из понтонов находится в одном уровне со льдами, сопротивляясь сжатию всей массой, то есть работает как некие особо прочные льды, находящиеся в балансе с окружением. Даже выбор материалов сооружения порта неслучаен, железобетон намного прочнее и жестче льда и используется как основание, которое ему сопротивляется. Металлические конструкции столбов (8) и верхнего силового кольца (3) сооружения порта являются легкими и гибкими несущими структурами, позволяющими поглощать удары ветра и перераспределять нагрузки от мембраны (1) купольного перекрытия при неравномерном воздействии окружающей стихии. Эффективность металлических конструкций сооружения относительно их веса позволяет столь прочному сооружению порта оставаться плавучим. Сама мембрана (1) купольного перекрытия из ткани с тефлоновой (PTFE) пропиткой является светопропускающей. Коэффициент светопропускания мембраны купольного перекрытия составляет семь процентов, и с учетом площади, которую покрывает эта мембрана, освещенность естественным светом внутри порта очень высока, что позволит экономить энергию на освещении.

Указанная конструкция сооружения незамерзающего порта может быть использована для защиты уязвимых внешним окружающим воздействиям процессов транспортировки и добычи нефти в Арктике. Например, такой небезопасный этап, как заправка нефтетанкеров при использовании незамерзающего порта, защищен от всех внешних воздействий, способных привести к аварии, при этом от разливов и прочих воздействий защищена окружающая среда. Такое расширение возможностей позволяет обеспечить экологическую безопасность и сместить добычу углеводородов на материк с последующей перегрузкой на нефтетанкеры в защищенной среде подкупольного пространства незамерзающего порта.

В перспективе развития Арктики архипелаг таких портов может использоваться в качестве глубоководных грузовых морских незамерзающих портов. Необходимость в них есть уже в настоящее время, и при сохранении темпов развития грузооборота по северному морскому пути этот грузовой трафик будет только возрастать.

Изобретение относится к плавучим сооружениям, в частности к сооружениям для обслуживания судов в местах с холодным климатом. Незамерзающий порт представляет собой сооружение круглой в плане формы, расположенное на удалении от берега, и содержит плавучее основание из понтонных структур, разделенных между собой воднотранспортными проходами, с верхним и нижними внешним и внутренним силовыми кольцами, образующими жесткую пространственную конструкцию, и купольное перекрытие, выполненное в виде несущей ограждающей конструкции пологого воздухоопорного пневмокупола выпуклой формы с возможностью создания зоны пониженного давления над его поверхностью, снабженного мембраной, усиленной тросовой сеткой. При этом сооружение снабжено системой подпора воздуха и затворами, стабилизирующими от горизонтальных перемещений заглубленными сваями, соединенными с понтонами и позволяющими понтонам перемещаться относительно свай в вертикальном направлении. На участках диаметрально противоположных сторон нижних силовых колец выполнены конструктивно замыкающие их в единый контур подводные рамы, образующие на указанных участках промежутки для перемещения через них водных транспортных средств. В пневмокуполе выполнены с возможностью доступа водных транспортных средств в подкупольное пространство воздушные шлюзы, повторяющие форму пневмокупола, снабженные затворами и устройством подпора воздуха. Технический результат заключается в уменьшении веса конструкции при сохранении высокой прочности, повышении безопасности использования сооружения. 10 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Незамерзающий порт, содержащий плавучее основание и купольное перекрытие, отличающийся тем, что он представляет собой сооружение круглой в плане формы, расположенное в море на удалении от берега, плавучее основание выполнено из понтонов, связанных между собой коннекторами и тросами, продетыми через технологические отверстия понтонов, причем понтоны образуют с возможностью изменения их числа и размера сооружения порта блок понтонных структур, разделенных между собой группой расположенных параллельно воднотранспортных проходов и формирующих в центральной части плавучего основания рабочую зону, при этом сооружение снабжено системой подпора воздуха и затворами, множеством стабилизирующих от горизонтальных перемещений заглубленных свай, соединенных с понтонами через коннекторы, позволяющие понтонам свободно перемещаться относительно свай в вертикальном направлении, множеством столбов, верхним и нижними внешним и внутренним силовыми кольцами, образующими жесткую пространственную конструкцию, причем верхнее силовое кольцо связано с внутренним нижним силовым кольцом через столбы, являющиеся опорой купольного перекрытия, при этом понтонные структуры плавучего основания связаны между собой расположенными на уровне воды нижними силовыми кольцами, представляющими собой усиленные понтоны, скрепляющие плавучее основание и уберегающие его от расползания, при этом на участках диаметрально противоположных сторон нижних силовых колец выполнены конструктивно замыкающие их в единый контур подводные рамы, образующие на указанных участках нижних силовых колец промежутки с возможностью перемещения через них водных транспортных средств, при этом купольное перекрытие выполнено в виде несущей ограждающей конструкции пологого воздухоопорного пневмокупола с профилем выпуклой формы с возможностью создания зоны пониженного давления над его поверхностью, снабженного мембраной, усиленной тросовой сеткой, при этом в пневмокуполе выполнены с возможностью доступа водных транспортных средств в подкупольное пространство воздушные шлюзы, повторяющие форму пневмокупола, снабженные затворами и устройством подпора воздуха.

2. Незамерзающий порт по п. 1, отличающийся тем, что нижнее внешнее силовое кольцо содержит металлические усиливающие элементы с пологим наклонным относительно воды краем.

3. Незамерзающий порт по п. 1, отличающийся тем, что подводные рамы представляют собой перевернутые П-образные железобетонные конструкции.

4. Незамерзающий порт по п. 1, отличающийся тем, что мембрана купольного перекрытия выполнена из светопропускающей ткани с тефлоновой пропиткой.

5. Незамерзающий порт по п. 1, отличающийся тем, что устройство подпора воздуха состоит из множества вентиляторов, размещенных на стойках, расположенных в специальных карманах, при этом часть поверхности каждого кармана выполнена со сдвижным покрытием с возможностью открытия и прикрытия воднотранспортных проходов и изоляции от внешней среды и низких температур.

6. Незамерзающий порт по п. 1, отличающийся тем, что каждый затвор воздушного шлюза выполнен в виде пневмолинзы на металлическом каркасе.

7. Незамерзающий порт по п. 1, отличающийся тем, что понтонные структуры, разделенные между собой воднотранспортными проходами, являются причалами для водных транспортных средств.

8. Незамерзающий порт по п. 1, отличающийся тем, что вокруг рабочей зоны плавучего основания расположено множество зон инженерных коммуникаций, обслуживания по складированию, группировке и хранению грузов, резервных энергетических установок, стоянок спецтехники и помещений персонала.

9. Незамерзающий порт по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен соединяющим с берегом понтонным транспортным мостом, выполненным из сборных элементов, снабженных проложенными инженерными сетями, с возможностью передвижения и доступа в порт посредством системы воздушного шлюзования сухопутных транспортных средств и персонала.

10. Незамерзающий порт по п. 1, отличающийся тем, что понтоны плавучего основания выполнены из железобетонных с легким вспененным заполнителем материалов.

11. Незамерзающий порт по п. 1, отличающийся тем, что столбы, являющиеся опорой купольного перекрытия, выполнены из металлических ферменных конструкций.