ПОДВОДНЫЙ ГАЗОВОЗ ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВКИ СЖИЖЕННОГО ПРИРОДНОГО ГАЗА ИЗ АРКТИЧЕСКИХ РАЙОНОВ Российский патент 2022 года по МПК B63G8/00 B63B3/13 B63B25/16 

Изобретение относится к области подводного кораблестроения, в частности к подводным газовозам для самостоятельной круглогодичной транспортировки сжиженного природного газа и других сжиженных газов из арктических районов России независимо от гидрометеорологических условий и состояния ледового покрова.

Особенностью транспортировки из арктических районов является наличие на маршруте следования акваторий морей и обширных мелководных участков прибрежных акваторий, круглогодично покрытых льдами.

Известно подводное судно ледового плавания (RU, патент №2086460, опубл. 10.08.1997), включающее корпус, обладающий запасом плавучести и имеющий профилированную носовую оконечность. Корпус в поперечном сечении имеет клиновидную форму, заостренную кверху, а носовая оконечность корпуса выполнена в виде конической поверхности, наклоненной в диаметральном сечении под углом 20-45° к ватерлинии и плавно сопряженной со сфероидальной поверхностью, имеющей наибольшую ширину на расстоянии 0,10-0,15 длины корпуса, и сопряженной в свою очередь с седловидной поверхностью, минимум которой расположен на расстоянии 0,16-0,20 длины корпуса. При этом ширина действующей ватерлинии в области сфероидальной поверхности в ее наибольшем сечении превышает ширину ватерлинии в области минимума седла на 3-6 м. Клиновидная форма в поперечном сечении корпуса подводного судна ледового плавания улучшает ледопроходимость в надводном положении и снижает зависимость от ледокольного сопровождения.

Недостатком является наличие носовой оконечности весьма сложной геометрической формы и трудоемкой в изготовлении. Также эта форма корпуса не обеспечивает безопасное и быстрое движение под водой на мелководных участках, так как при этом происходит потеря устойчивости движения от воздействия на корпус судна перепадов давления между большими плоскими поверхностями дна и ледового покрова, и устойчивый режим подледного движения возможен только с малой скоростью.

При такой форме корпуса невозможен режим подледного скольжения, т.к. клиновидная форма корпуса в поперечном сечении с острой верхней частью режет подводную поверхность льда и не обеспечивает режим скольжения по подводной поверхности льда, при котором возрастает устойчивость подледного движения и его скорость.

Известно комбинированное надводное и подводное судно для перевозки грузов, (WO, заявка №.2014098607, опубл. 26.06.2014), содержащее корпус для надводного плавания. Судно содержит носовую оконечность и кормовую оконечность, снабженную движительным средством в виде винта, установленного на приводном валу, и руль направления, расположенный вертикально вдоль гребного винта. Палуба, расположенная, по меньшей мере, частично между носовой и кормовой оконечностями, снабжена рулевой рубкой, установленной над палубой судна. Судно состоит из ряда грузовых танков или грузовых помещений. Судно выполнено с возможностью погружения под водную поверхность и плавания под водой. Для этого судно содержит балластирующие средства для регулировки плавучести, несколько рулей направления, которые используются для управления курсом судна, а рулевая рубка выполнена с возможностью ее перемещения под палубу судна, т.е. рулевая рубка полностью или частично может быть убрана под палубу судна. Грузовые танки могут быть резервуарами для сжиженного природного газа. Судно может содержать балластные цистерны для регулирования плавучести судна. Рулевые устройства, которые проходят горизонтально от корпуса для управления курсом судна, сформированы с обтекаемым профилем и могут быть извлечены или убраны в корпус. Грузовое судно может перемещаться как на поверхности воды, так и под водой без необходимости ломать лед или использовать ледоколы.

Недостатком является форма корпуса, которая не обеспечивает безопасное и быстрое подводное движение на мелководных участках, так как из-за наличия гидродинамических эффектов при движении между дном и ледовым покровом возникает неустойчивый режим движения судна, а устойчивый режим подледного движения возможен только с малой скоростью.

Известен атомный газовоз для подводного плавания («Суда-газовозы», Л.: Судостроение, 1990, Зайцев В.В., Коробанов Ю.Н., 304 с, стр. 33, 35) с грузовыми танками для сжиженных газов, принятый за прототип. Наружный корпус выполнен обтекаемой формы с плоским днищем, плавно сопряженным с бортами, плоской верхней частью и заостренными носовой и кормовой оконечностями. В кормовой части наружного корпуса в прочном корпусе расположена ядерная энергетическая установка и пост управления судна. Грузовые цилиндрические горизонтально ориентированные танки расположены по ширине наружного корпуса продольно в три ряда. Для обеспечения управляемости подводный газовоз снабжен носовыми горизонтальными рулями и кормовыми вертикальными и горизонтальными стабилизаторами и рулями. Форма наружного корпуса подводного газовоза имеет хорошие пропульсивные характеристики и оптимизирована для свободного подводного плавания, т.е. она имеет хорошо обтекаемую форму и заостренную носовую и кормовую оконечности.

Недостатками являются низкая ледовая проходимость наружного корпуса подводного газовоза в надводном положении, наличие носовых рулей, выступающих за обводы корпуса и выступающих стабилизаторов с кормовыми рулями и большая вероятность их повреждений от воздействий ледовых нагрузок. Широкая плоская верхняя часть наружного корпуса не обеспечивает всплытие с разрушением ледового покрова. Также форма наружного корпуса не обеспечивает безопасное и быстрое движение под водой на мелководных участках, так как из-за наличия гидродинамических эффектов устойчивый режим подледного движения судна между дном и ледовым покровом возможен только с малой скоростью.

Технической проблемой является создание подводного газовоза, конструкция которого обеспечивает возможность самостоятельной круглогодичной транспортировки сжиженного природного газа из арктических районов, включая мелководные участки маршрута, покрытые льдом, и места приема груза.

Техническим результатом является расширение эксплуатационных возможностей.

Технический результат достигается тем, что подводный газовоз для транспортировки сжиженного природного газа из арктических районов, включающий наружный корпус с носовой и кормовой оконечностями, с симметричными относительно диаметральной плоскости бортовыми поверхностями, и днищем, атомную энергетическую установку, движители в кормовой оконечности, подруливающие устройства, грузовые танки с теплоизоляцией, цистерны главного балласта, грузозаместительные цистерны, командный модуль, систему наблюдения и связи, выполнен однокорпусным с наружным прочным корпусом, поверхность днища которого плавно сопряжена с прямолинейными вертикальными бортовыми поверхностями, которые выше грузовой ватерлинии выполнены с наклоном к горизонтальной плоскости под углом 30-35° и плавно сопряжены с верхней частью прочного корпуса, которая выполнена в виде продольной горизонтальной плоской поверхности, шириной не менее 15 м, при этом, носовая и кормовая оконечности выполнены в виде горизонтально ориентированного широкого острого клина, плавно сопряженного с частями наружного прочного корпуса, обшивка которого, продольные и поперечные бракеты выполнены из высокопрочной стали с толщиной не менее 40 мм, при этом газовоз вдоль диаметральной плоскости снабжен сквозным от носовой до кормовой части проходом, вдоль которого побортно и параллельно диаметральной плоскости установлены горизонтально ориентированные грузовые танки призматической формы, сужающиеся в верхней части, при этом в кормовой оконечности у днища установлены, как минимум, три гребных винта, а, как минимум, два носовых и два кормовых подруливающих устройства установлены побортно в обводах прочного корпуса с сохранением его герметичности, при этом, установленный в носовой части командный модуль выполнен амортизированным для защиты от вибраций и ударных нагрузок, а пост управления движением в надводном положении и блок антенных устройств систем наблюдения и связи выполнены с возможностью их выдвижения в надводном положении из обводов прочного корпуса.

Поверхность днища наружного прочного корпуса может быть выполнена плоской или с килеватостью 3-7°.

Носовая и кормовая оконечности могут быть плавно сопряжены с поверхностью днища, вертикальными и наклонными бортовыми поверхностями и верхней плоской поверхностью наружного прочного корпуса.

Верхняя плоская поверхность может быть снабжена поворотными щитами для обеспечения работы выдвижного блока антенных устройств системы наблюдения и связи.

Боковые стороны каждого грузового танка, соединенные с верхней продольной его поверхностью могут быть выполнены параллельными соответственно диаметральной плоскости и наклонной бортовой поверхности.

Подруливающие устройства могут быть выполнены комбинированными вертикально-горизонтальными с возможностью изменения направления потока и силы упора на 90° и с дополнительной возможностью изменения направления силы упора в горизонтальной плоскости на 360°.

Подруливающие устройства могут быть выполнены горизонтальными с возможностью изменения направления силы упора в горизонтальной плоскости на 360°, а в кормовой оконечности установлено, как минимум, по два вертикальных и горизонтальных стабилизатора с рулями.

Вертикально-горизонтальные подруливающие устройства могут быть установлены у днища в вертикальных прочных трубах.

Гребные винты могут быть выполнены в кольцевых насадках.

Для осушения цистерн главного балласта могут быть установлены водоотливные насосы большой производительности.

Изобретение поясняется чертежами. На фиг. 1 представлен продольный разрез подводного газовоза по диаметральной плоскости. На фиг. 2 представлен план по палубе подводного газовоза. На фиг. 3 представлено поперечное сечение подводного газовоза в районе грузовых танков. На фиг. 4 схематично представлены основные режимы движения подводного газовоза: 1 - движение в подводном положении; 2 - движение в подледном положении путем скольжения по нижней поверхности ледового покрова; 3 - движение в надводном положении в битых и сплошных льдах в мелководных районах; 4- движение в надводном положении с осадкой в 12 м в районах портовых акваторий и местах приемки груза. На фиг. 5 представлен внешний вид подводного газовоза.

Подводный газовоз для транспортировки сжиженного природного газа из арктических районов, включает наружный прочный корпус 1 с носовой 2 и кормовой 3 оконечностями, с симметричными относительно диаметральной плоскости бортовыми поверхностями и днищем 4, атомную энергетическую установку 5, движители 6 в кормовой оконечности, подруливающие устройства, грузовые танки 7 с теплоизоляцией, цистерны 8 главного балласта, грузозаместительные цистерны 9, командный модуль 10, систему наблюдения и связи.

Подводный газовоз выполнен однокорпусным. В отличие от прототипа, наружный корпус 1 выполнен прочным. Выполнение наружного корпуса 1 прочным позволяет выдерживать гидростатическое давление и обеспечивает погружение до предельной глубины погружения 200 м. Закрытая и герметичная конструкция наружного прочного корпуса 1 обеспечивает способность газовоза плавать в подводном положении. При движении газовоза в надводном положении полностью исключена заливаемость наружного корпуса 1, что позволяет газовозу безопасно плавать при волнении.

Обшивка наружного прочного корпуса 1, продольные и поперечные бракеты выполнены из высокопрочной стали с толщиной не менее 40 мм (не показано). Толщина обшивки не менее 40 мм определена из расчетов прочности с учетом запаса на коррозию и истираемость стали обшивки корпуса при ее трении об лед.

Толщина обшивки наружного корпуса 1 не менее 40 мм повышает прочность наружного корпуса 1 для восприятия ледовой нагрузки до прочности близкой к прочности корпуса ледокола и защиту от истирания при контакте со льдом (фиг. 4, пол. 2, 3 и 4).

Повышение прочности наружного прочного корпуса 1 позволяет выдерживать давление от сжатия нагонными льдами, ударные нагрузки при разламывании льда при всплытии, ледовые ударные нагрузки при движении в надводном положении в арктических районах, что повышает ледопроходимость подводного газовоза.

Повышение прочности наружного прочного корпуса 1 обеспечивает возможность всплытия подводного газовоза с разрушением ледового покрова 11 и возможность самостоятельного прохождения мелководных участков маршрута, покрытых льдом, в режиме надводного плавания с разрушением льда и в режиме подводного движения путем скольжения по поверхности ледового покрова 11, что расширяет эксплуатационные возможности подводного газовоза (фиг. 4, пол. 3 и 4).

Поверхность днища 4 наружного прочного корпуса 1 плавно сопряжена с прямолинейными вертикальными бортовыми поверхностями 12. Выше грузовой ватерлинии бортовые поверхности 13 выполнены с наклоном к диаметральной плоскости с углом наклона 30-35° к горизонтальной плоскости. Поперечное сечение верхней части наружного корпуса имеет геометрическую форму равнобочной трапеции со скругленными углами и углом 30-35° у нижнего основания. Нижняя часть корпуса имеет поперечное сечение в виде прямоугольника (фиг. 3).

Выполнение поверхности днища 4 подводного газавоза плоской или с килеватостью 3-7° и выполнение бортовых поверхностей 12 ниже грузовой линии прямолинейными и вертикальными упрощают конструкцию наружного прочного корпуса 1 по сравнению с прототипом, где днище плавно сопряжено с бортовыми поверхностями выпуклой формы. Вертикальные бортовые поверхности 12 наружного корпуса подводного газовоза обеспечивают уменьшение сопротивления льда при надводном движении подводного газовоза во льдах в режиме ледокола по сравнению с выпуклой формой бортовых поверхностей прототипа.

Выполнение бортовых поверхностей 13 наружного корпуса выше грузовой ватерлинии с наклоном к горизонтальной плоскости под углом 30-35° повышает ледопроходимость подводного газовоза и расширяет его эксплутационные возможности.

Наклонные бортовые поверхности 13 обеспечивают уменьшение сопротивления льда при всплытии подводного газовоза в надводное положение в ледовых условиях по сравнению с прототипом, что делает процесс всплытия более динамичным и менее затратным по времени. При всплытии наклонные бортовые поверхности 13 за счет меньшей площади контакта с ледовым покровом 11 позволяют поднимать из воды меньшее количество льда, что уменьшает энергетические затраты подводного газовоза на процесс всплытия.

Наклонные бортовой поверхности 13 облегчают разрушение льда за счет уменьшения ударных ледовых нагрузок на наружный прочный корпус при разламывании льда снизу во время всплытия.

Наклонные бортовые поверхности 13 также обеспечивают возможность самостоятельного маневрирования подводного газовоза в надводном положении на акватории арктического порта. Угол наклона бортовых поверхностей к горизонтальной плоскости 30-35°, определенный экспериментально, влияет на режим разрушения льда и обеспечивает хорошее скольжение обломков льдин по наклонным бортовым поверхностям от газовоза, когда подводный газовоз идет в надводном положении, как ледокол.

Наклонные бортовые поверхности 13 обеспечивают уменьшение давления на наружный прочный корпус 1 при сжатии льдами и нагрузок от ударов отдельных льдин при надводном движении подводного газовоза в битых льдах. По сравнению с прототипом, величина ударных нагрузок, давления сжатия льдами, сопротивления льда уменьшается за счет перевода направления их воздействия из нормального в касательное.

Наклонные бортовые поверхности 13 обеспечивают пассивную безопасность судна при сдавливании льдами уходом под лед. Увеличение нагрузки на корпус газовоза при движении в условиях сжатия льдами не приводит к аварийным ситуациям. При движении по маршруту в надводном положении подводный газовоз имеет возможность уменьшить влияние сжатия льда на свой корпус переходом на движение с минимальным надводным бортом или уходом под ледовый покров.

Чем меньше высота надводной части наружного прочного корпуса 1 подводного газовоза, тем меньше ширина образуемого канала и меньше затраты энергии на его разрушение. Подводный газовоз имеет возможность при движении в надводном положении в ледовом канале длительное время находиться в позиционном положении и продолжать движение с уменьшенной площадью ватерлинии.

Наклонные бортовые поверхности 13 плавно сопряжены с верхней частью наружного прочного корпуса, которая выполнена в виде продольной горизонтальной плоской поверхности 14, шириной не менее 15 м.

Продольная горизонтальная плоская поверхность 14 обеспечивает возможность устойчивого прямолинейного движения подводного газовоза в подледном положении путем скольжения наружного прочного корпуса по нижней подводной поверхности ледового покрова, что расширяет эксплуатационные возможности подводного газовоза. Возможность осуществлять режим подледного скольжения позволяет проходить прибрежные мелководные участки в подводном положении с повышенной скоростью и без разрушения льда. При этом верхняя продольная горизонтальная плоская поверхности наружного прочного корпуса является контактной поверхностью с нижней поверхностью ледового покрова 11 (фиг. 4, пол. 2).

Ширина верхней плоской горизонтальной поверхности прочного корпуса 14 менее 15 м слишком узкая и верхняя часть корпуса может действовать как лезвие конька и резать рыхлую подводную поверхность ледового покрова. С другой стороны, скольжение плоской избыточно широкой верхней поверхностью наружного корпуса прототипа энергетически более затратно, так как возрастают затраты на преодоление силы трения. Максимально допустимую ширину определяют в сочетании с углом наклона бортовых поверхностей и в зависимости от ширины наружного прочного корпуса. При увеличении угла наклона бортовых поверхностей наружного корпуса более 35° увеличивается и ширина верхней плоской скользящей части наружного корпуса.

Также при всплытии подводного газовоза в надводное положение в сплошных льдах верхней плоской поверхностью наружного корпуса создают большое удельное давление снизу на ледовый покров, что обеспечивает разрушение льда и всплытие подводного газовоза в более толстых сплошных льдах (фиг. 4, пол. 3).

Носовая 2 и кормовая 3 оконечности наружного прочного корпуса 1 выполнены в виде горизонтально ориентированного широкого острого клина. При движении подводного газовоза в надводном положении носовая оконечность за счет наклонной поверхности взламывает лед снизу, а также обеспечивает разрушение различных вертикальных образований льда при подледном движении вблизи поверхности льда или при скольжении, что повышает ледопроходимость подводного газовоза и расширяет эксплуатационные возможности.

Носовая 2 и кормовая 3 оконечности плавно сопряжены с частями наружного прочного корпуса 1, а именно с поверхностью днища 4, вертикальными 12 и наклонными 13 бортовыми поверхностями и верхней плоской поверхностью 14 наружного прочного корпуса 1. Наличие плавного сопряжения частей наружного прочного корпуса 1 с точки зрения прочности уменьшает возникающие в наружном корпусе 1 концентраторы напряжений, а с точки зрения гидродинамики обеспечивает свободное подводное плавание с хорошими пропульсивными характеристиками.

Таким образом, конструкция наружного прочного корпуса 1 обладает высокой прочностью и ледопроходимостью для самостоятельного круглогодичного плавания в арктических районах и обеспечивает расширение эксплуатационных возможностей подводного газовоза.

Подводный газовоз вдоль диаметральной плоскости снабжен сквозным от носовой до кормовой части проходом 15. Вдоль сквозного прохода побортно и параллельно диаметральной плоскости установлены горизонтально ориентированные грузовые танки 7, выполненные призматической формы, сужающиеся в верхней части (фиг. 3).

Наличие сквозного прохода 15 от носа до кормы и расположение грузовых танков 7 вдоль него обеспечивает, по сравнению с прототипом, значительно более удобное и надежное обслуживание, эксплуатацию и контроль технических параметров сжиженного природного газа в каждом грузовом танке и атомной энергетической установки 5 при нахождении в море и под водой, что расширяет эксплуатационные возможности. Использование атомной энергетической установки 5 обеспечивает высокую скорость транспортировки сжиженного природного газа на подводном газовозе к местам потребления.

Форма грузовых танков 7 определена формой наружного прочного корпуса 1, а именно наличием наклонных бортовых поверхностей 13 и углом их наклона к горизонтальной плоскости. Призматическая форма грузового танка 7, сужающаяся в верхней части, позволяет использовать внутренний объем прочного корпуса 1 подводного газовоза с максимальной эффективностью по сравнению с цилиндрической формой грузовых танков прототипа. При такой форме грузовых танков 7 меньше пустующих объемов по сравнению с цилиндрической формой, благодаря чему, подводный газовоз имеет меньшие размеры и водоизмещение в расчете на единицу грузовместимости.

При использовании на подводном газовозе такого же количества призматических грузовых танков 7 вместо цилиндрических танков, установленных аналогично, повышается объем перевозимого сжиженного газа при сохранении габаритов наружного прочного корпуса 1 и водоизмещения газовоза, что повышает его грузовместимость и расширяет эксплуатационные возможности подводного газовоза.

Сужающаяся верхняя часть грузового танка 7 обеспечивает уменьшение размеров свободной поверхности жидкого груза, что позволяет снизить отрицательное влияние колебаний жидкого груза на остойчивость судна, уменьшить интенсивность испарения, исключить большие колебания сжиженного природного газа.

Наклон бортовых поверхностей 13 наружного корпуса и такой же наклон внешней боковой поверхности грузовых танков 7 также обеспечивают конструктивную защиту грузовых танков 7 от повреждений, которые могут быть вызваны столкновением с другим судном или причальным сооружением, так как выполненный наклон бортовых поверхностей к диаметральной плоскости выше ватерлинии отводит грузовые танки 7 от области возможных ударов (получено экспериментально).

В кормовой оконечности 3, в подводной части у днища 5 наружного прочного корпуса 1 установлены, как минимум, три гребных винта 6. Для защиты от льда, гребные винты 6 выполнены в кольцевых насадках. В отличие от прототипа, который имеет развитое носовое и кормовое оперение, на подводном газовозе управление по курсу и по глубине осуществляют с помощью подруливающих устройств (не показано). Гребные винты 6 и подруливающие устройства обеспечивают управление как надводного так и подводного режимов движения подводного газовоза и режима скольжения.

Как минимум, два носовых и два кормовых подруливающих устройства установлены побортно в обводах наружного прочного корпуса 1 с сохранением его герметичности (не показано). Установка подруливающих устройства в обводах наружного прочного корпуса 1 обеспечивает защиту подруливающих устройств от воздействия ударных ледовых нагрузок и разрушения при надводном плавании в битых льдах, что расширяет эксплуатационные возможности подводного газовоза.

Установленный в носовой части командный модуль 10 выполнен амортизированным от вибраций и ударных нагрузок корпусных конструкций. Это обеспечивает уменьшение уровня вибрации и ударных нагрузок при движении подводного газовоза в надводном положении на акваториях, покрытых льдом, и улучшает условия жизнеобеспечения персонала при эксплуатации подводного газовоза во льдах.

Пост управления движением 16 в надводном положении и блок антенных устройств 17 систем наблюдения и связи выполнены с возможностью их выдвижения в надводном положении из обводов наружного прочного корпуса 1. Выдвижной пост управления 16 газовозом обеспечивает обзор и маневрирование, а выдвижной блок антенных устройств 17 обеспечивает наблюдение и связь в надводном положении подводного газовоза. Выдвижной пост управления 16 и выдвижной блок антенных устройств 17 систем наблюдения и связи позволяют избежать ледовых нагрузок на эти конструкции при всплытии газовоза во льдах или при подводном движении в приповерхностном слое или при скольжении по нижней поверхности льда, что расширяет эксплуатационные возможности подводного газовоза.

Форма наружного прочного корпуса 1 также обеспечивает рациональное размещение цистерн 8 и 9 главного и грузозаместительного балласта соответственно, что сокращает размеры подводного газовоза. Для осушения цистерн 8 главного балласта установлены водоотливные насосы большой производительности, что обеспечивает уменьшение времени всплытия и погружения и расширяет эксплуатационные возможности подводного газовоза.

Пример исполнения. В подводном газовозе грузовместимостью 180000 м³, длиной 360 м, шириной 70 м, высотой 31 м наружный прочный корпус 1 выполнен из стали F500W в соответствии с ГОСТ Р52927-2015, набор из стали типа АБ. Толщина обшивки наружного прочного корпуса 50 мм, толщина продольных и поперечных бракет 50 мм. Шпация наружного корпуса 1 принята равной 1000 мм, шаг установки продольных бракет и набора - 1150 мм. Предельная глубина погружения газовоза 200 м.

Поверхность днища 4 прочного корпуса 1 выполнена с килеватостью 3-7°. Выше грузовой ватерлинии бортовые поверхности 13 выполнены с наклоном к горизонтальной плоскости под углом 30° и плавно сопряжены с верхней продольной горизонтальной плоской поверхностью 14, шириной 23 м.

Боковые стороны каждого грузового танка 7, соединенные с верхней продольной его поверхностью выполнены параллельными соответственно диаметральной плоскости и наклонной бортовой поверхности 13. На грузовых танках установлена теплоизоляция 18.

Двенадцать грузовых танков 7 общей вместимостью 180000 м³ сжиженного природного газа выполнены из холодостойких материалов. Каждый грузовой танк снабжен двумя грузовыми насосами производительностью 2000 м³/ч, напор - до 200 м. Время перекачки сжиженного природного газа объемом 180000 м³ - 8 часов, время отключения-подключения береговых грузовых систем - ок. 2 часов. Общая продолжительность загрузки или разгрузки подводного газовоза около 10 часов. Управление оборудованием грузовой системы осуществляется из местных постов, расположенных по линии хода грузовых трубопроводов в специально образованном транспортном коридоре.

Цистерны 8 главного балласта размещены по всей длине корпуса побортно, а также в носовой 2 и кормовой 3 оконечностях. Учитывая значительный общий объем балластных цистерн 8, их осушение производят водоотливными насосами большой производительности в 35000 м³/ч, высота напора -9 м. Общее количество балласта, которое необходимого удалять из цистерн 8 газовоза для его всплытия на осадку 12 м, - около 150000 м³. Для осушения балластных цистерн 8 используется 12 насосов с общей часовой производительностью 420000 м³/ч. Балласт объемом 150000 м³ удаляют за 30 минут.

Грузозаместительные цистерны 9 размещены в районе грузовых танков 7 вдоль наклонных бортовых поверхностей 13 наружного прочного корпуса 1 по всей длине. Также предусмотрены общесудовые системы и устройства системы гидравлики, погружения-всплытия, дифферентные, вентиляции и кондиционирования, пожарные и другие (не показано).

В кормовой части подводного газовоза размещена атомная энергетическая установка 5, включающая реакторы 8 типа РИТМ-200 в количестве 3 единиц общей мощностью 90 МВт, оборудование электроэнергетической системы, в том числе турбогенераторы и 3 ГЭД общей мощностью 90 МВт, которые передают вращение на 3 гребных винта 6.

Подруливающие устройства выполнены комбинированными вертикально-горизонтальными с возможностью изменения направления потока и силы упора на 90° и с дополнительной возможностью изменения направления силы упора в горизонтальной плоскости на 360°. Для сохранения герметичности наружного корпуса 1 комбинированные вертикально-горизонтальные подруливающие устройства установлены у днища в вертикальных прочных трубах (не показано). Управление по глубине и по курсу подводного газовоза обеспечивают, например, подруливающие устройства фирмы Schottel в количестве 8 водометных движителей мощностью 3,5 МВт каждый, расположенные по 4 единицы в носу и в корме, выполненные с возможностью поворота силы упора на 360°.

Командный модуль 10, включающий посты управления, радиоэлектронное вооружение, жилые и общественные помещения, систему вентиляции и кондиционирования, установлен на амортизаторах. Крыша выдвижного поста управления 16 выполнена с толщиной обшивки прочного корпуса газовоза 50 мм, что позволяет выдерживать ударные ледовые нагрузки. Верхняя плоская поверхность 14 наружного корпуса 1 снабжена поворотными щитами для обеспечения работы выдвижного блока антенных устройств систем наблюдения и связи, также толщиной 50 мм (не показано).

Работа устройства осуществляется следующим образом. Основной режим движения подводного газовоза подводный, на глубинах до 200 м. В подводном режиме подводный газовоз обеспечивает высокую скорость движения на всем маршруте до 17 узлов (фиг. 4, пол. 1).

На мелководных участках маршрута, покрытых льдом, подводный газовоз осуществляет подледное движение путем скольжения верхней плоской частью наружного прочного корпуса по нижней подводной поверхности ледового покрова без разрушения льда (фиг. 4, пол. 2). Возможность осуществлять режим устойчивого подледного скольжения позволяет подводному газовозу самостоятельно проходить мелководные участки с повышенной скоростью 8-10 узлов..

Способ подледного скольжения обеспечивает устойчивость движения подводного газовоза в малых по высоте пространствах между дном 19 и ледовым покровом 11 и существенно уменьшает влияние близко находящихся больших плоских поверхностей в виде дна и ледового покрова. При необходимости для обеспечения устойчивого горизонтального движения подводного газовоза автоматически включают носовые или кормовые подруливающие устройства.

На подводном газовозе сначала создают небольшую положительную плавучесть и производят прижатие верхней горизонтальной плоской поверхности 14 наружного прочного корпуса 1 к нижней поверхности ледового покрова 11, без его разрушения и осуществляют подледное скольжение. Созданная при этом вертикальная сила прижатия верхней поверхности 14 наружного прочного корпуса 1 к нижней ледовой поверхности определяет величину сопротивления скольжению и силу трения между наружным корпусом и льдом. Силу прижатия наружного прочного корпуса 1 к ледовой поверхности 11 создают величиной его положительной плавучести, регулируют балластной системой газовоза и назначают в зависимости от характера взаимодействия с ледовой поверхностью 11. Силу прижатия регулируют в широких пределах, достаточных как для отвода наружного корпуса 1 газовоза от нижней ледовой поверхности, так и для усиления давления на ледовый покров 11 вплоть до его разрушения и выхода верхней части наружного корпуса 1 судна над поверхностью льда 11 (фиг. 4, пол. 3).

После всплытия подводный газовоз осуществляет режим самостоятельного надводного движения в режиме ледокола при толщине льда до 3 м. На верхней поверхности 14 наружного корпуса 1 открывают поворотные щиты и выдвигают блок антенных устройств 17 систем наблюдения и связи и пост управления в надводном положении 16. При всплытии в надводное положение в условиях плавучего льда подводный газовоз также осуществляет самостоятельное маневрирование и движение в надводном положении (фиг. 4, пол. 4).

При приближении к местам погрузки сжиженного природного газа на арктическом побережье, акватории которых являются мелководными, подводный газовоз идет в режиме подледного скольжения. В районах, где глубины моря не позволяют использовать режим подледного скольжения, подводный газовоз производит всплытие в надводное положение и продолжает движение в сплошном ледяном поле толщиной до 3 метров, а в битых льдах при любой их сплоченности. При наличии экстремальной или крайне тяжелой ледовой обстановки мелководный участок маршрута до порта погрузки возможно ледокольное обеспечение.

Процесс подготовки грузовых танков 7, загрузки и разгрузки сжиженного природного газа на подводном газовозе аналогичен технологии, используемой на надводных газовозах.

Мелководные участки маршрута при обратном переходе к месту разгрузки сжиженного природного газа подводный газовоз проходит самостоятельно. Начальный участок маршрута от порта загрузки сжиженным природным газом подводный газовоз проходит в надводном положении. Когда глубины моря достигнут безопасной величины, газовоз производит погружение и переходит в режим подледного скольжения. При дальнейшем увеличении глубин моря до примерно 80-100 м подводный газовоз переходит от режима подледного скольжения к обычному режиму подводного плавания. В морях, не закрываемых ледовым покровом, плавание осуществляют как в подводном, так и в надводном положениях. Подводное положение подводного газовоза обеспечивает безопасность и комфортность плавания на большом волнении.

Таким образом, подводный газовоз осуществляет самостоятельную круглогодичную транспортировку сжиженного природного газа из арктических районов с минимальным ледокольным сопровождением или проводкой.

Изобретение позволяет расширить эксплуатационные возможности подводного газовоза.

Изобретение относится к области подводного кораблестроения, в частности к подводным газовозам для транспортировки сжиженных газов из арктических районов независимо от гидрометеорологических условий и состояния ледового покрова. Предложен подводный газовоз, который выполнен однокорпусным с наружным прочным корпусом, поверхностью днища, плавно сопряженной с прямолинейными вертикальными бортовыми поверхностями, которые выше грузовой ватерлинии выполнены с наклоном к горизонтальной плоскости под углом 30-35° и плавно сопряжены с верхней частью прочного корпуса, которая выполнена в виде продольной горизонтальной плоской поверхности, шириной не менее 15 м. Носовая и кормовая оконечности выполнены в виде горизонтально ориентированного широкого острого клина, плавно сопряженного с частями наружного прочного корпуса. Вдоль диаметральной плоскости выполнен проход от носовой до кормовой части, вдоль которого побортно и параллельно диаметральной плоскости установлены горизонтально ориентированные грузовые танки призматической формы, сужающиеся в верхней части. В кормовой оконечности у днища установлены как минимум три гребных винта, а как минимум два носовых и два кормовых подруливающих устройства установлены побортно в обводах прочного корпуса с сохранением его герметичности. Командный модуль выполнен амортизированным для защиты от вибраций и ударных нагрузок, а пост управления движением в надводном положении и блок антенных устройств систем наблюдения и связи выполнены с возможностью их выдвижения в надводном положении из обводов прочного корпуса. Техническим результатом является расширение эксплуатационных возможностей газовоза. 9 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Подводный газовоз для транспортировки сжиженного природного газа из арктических районов, включающий наружный корпус с носовой и кормовой оконечностями, с симметричными относительно диаметральной плоскости бортовыми поверхностями и днищем, атомную энергетическую установку, движители в кормовой оконечности, подруливающие устройства, грузовые танки с теплоизоляцией, цистерны главного балласта, грузозаместительные цистерны, командный модуль, систему наблюдения и связи, отличающийся тем, что подводный газовоз выполнен однокорпусным с наружным прочным корпусом, поверхность днища которого плавно сопряжена с прямолинейными вертикальными бортовыми поверхностями, которые выше грузовой ватерлинии выполнены с наклоном к горизонтальной плоскости под углом 30-35° и плавно сопряжены с верхней частью прочного корпуса, которая выполнена в виде продольной горизонтальной плоской поверхности шириной не менее 15 м, при этом носовая и кормовая оконечности выполнены в виде горизонтально ориентированного широкого острого клина, плавно сопряженного с частями наружного прочного корпуса, обшивка которого, продольные и поперечные бракеты выполнены из высокопрочной стали с толщиной не менее 40 мм, при этом газовоз вдоль диаметральной плоскости снабжен сквозным от носовой до кормовой части проходом, вдоль которого побортно и параллельно диаметральной плоскости установлены горизонтально ориентированные грузовые танки призматической формы, сужающиеся в верхней части, при этом в кормовой оконечности у днища установлены как минимум три гребных винта, а как минимум два носовых и два кормовых подруливающих устройства установлены побортно в обводах прочного корпуса с сохранением его герметичности, при этом установленный в носовой части командный модуль выполнен амортизированным для защиты от вибраций и ударных нагрузок, а пост управления движением в надводном положении и блок антенных устройств систем наблюдения и связи выполнены с возможностью их выдвижения в надводном положении из обводов прочного корпуса.

2. Подводный газовоз по п.1, отличающийся тем, что поверхность днища наружного прочного корпуса выполнена плоской или с килеватостью 3-7°.

3. Подводный газовоз по п.1, отличающийся тем, что носовая и кормовая оконечности плавно сопряжены с поверхностью днища, вертикальными и наклонными бортовыми поверхностями и верхней плоской поверхностью наружного прочного корпуса.

4. Подводный газовоз по п.1, отличающийся тем, что верхняя плоская поверхность снабжена поворотными щитами для обеспечения работы выдвижного блока антенных устройств системы наблюдения и связи.

5. Подводный газовоз по п.1, отличающийся тем, что боковые стороны каждого грузового танка, соединенные с верхней продольной его поверхностью, выполнены параллельными соответственно диаметральной плоскости и наклонной бортовой поверхности.

6. Подводный газовоз по п.1, отличающийся тем, что подруливающие устройства выполнены комбинированными вертикально-горизонтальными с возможностью изменения направления потока и силы упора на 90° и с дополнительной возможностью изменения направления силы упора в горизонтальной плоскости на 360°.

7. Подводный газовоз по п.1, отличающийся тем, что подруливающие устройства выполнены горизонтальными с возможностью изменения направления силы упора в горизонтальной плоскости на 360°, а в кормовой оконечности установлено как минимум по два вертикальных и горизонтальных стабилизатора с рулями.

8. Подводный газовоз по п.1, 6 и 7, отличающийся тем, что вертикально-горизонтальные подруливающие устройства установлены у днища в вертикальных прочных трубах.

9. Подводный газовоз по п.1, отличающийся тем, что гребные винты выполнены в кольцевых насадках.

10. Подводный газовоз по п.1, отличающийся тем, что для осушения цистерн главного балласта установлены водоотливные насосы большой производительности.