RU146899U1 - Универсальный подводный танкер - Google Patents

Abstract

1. Универсальный подводный танкер, имеющий обтекаемый профиль продольного и поперечного сечений всего корпуса судна, содержащего двухкорпусную бронированную с армированным бетоном между корпусами грузовую ёмкость с бронированными торцевыми переборками для массы всей перевозимой нефти или её продуктов, горизонтальную эластичную двухслойную мягкую перегородку-оболочку, два отсека регуляции плавучести танкера, две штурманские рубки, жилые и вспомогательные отсеки, дистанционно управляемые стыковочные устройства, шлюзовые и декомпрессионные камеры, трубопроводы, насосы, аккумуляторы, реверсивные электродвигатели, средства программного управления, связи, безопасности и посадочное днище, причём грузовая ёмкость выполнена расчётной вместимостью нефти или её продуктов конкретной относительной плотности и положительной плавучести с заменой в ёмкости в обратном рейсе на забортную воду той же массы с учетом её плотности, с заполнением остатка пространства грузовой ёмкости воздухом, что создаёт равные условия в рейсах "туда-обратно" по массам, относительной плотности и размерам положительной плавучести, балансируемой равной отрицательной плавучестью масс составных частей танкера, его балласта в межкорпусном пространстве и в расчётном посадочном днище, а управляемая балансировка положительной и отрицательной плавучестью танкера выполняется его двумя отсеками регуляции плавучести с одновременным дозаливом к постоянной массе воды при нулевой плавучести или сливом, в том числе при переменах относительной плотности нефти, или её продуктов, и/или забортной воды другого водоёма, при этом расчёты по объёма

Description

Полезная модель относится к строительству и эксплуатации самоходного подводного терминала, взлетно-посадочной полосы и летательной техники.

Аналогами авиации на море являются военно-морские крейсеры, подводные взлетно-посадочные полосы в разработках отсутствуют. Если береговая малая авиация успешна и разнообразно развита, то на открытых морских просторах ее нет. Единственным исключением является «ледовой разведкой при повышенной влажности и низких температурах с борта ледокола в Арктике были запущены беспилотные вертолеты и самолеты, при этом был опробован уникальный метод посадки беспилотников в сеть» (Рекламная брошюра ZALA AERO GROUP, 2014, www.zala.aero). За прототип данной полезной модели взята модернизация авторской разработки полезной модели «Универсальный подводный танкер» (авторский патент RU №122638, U1, 27.07.2012, B63G 8/00, B63B 25/12, B63B 35/00).

Целевая установка: на основе технического описания танкера по патенту RU №122638 дополнить разработку танкера конструктивным обеспечением его возможности использовать под взлетно-посадочную полосу (ВПП) для малой авиации и для мобильных комплексов беспилотных летательных аппаратов (БЛА) с возвратом на ВПП, в сеть на корпусе танкера или на воду, с парашютом или без, что способствует морским научно-практическим исследованиям, а сам танкер с нефтью или ее продуктами, в том числе керосином, применить под перевозку и как терминал для морских судов (летающие конструкции, например, вертолеты и мотодельтапланы в нейтральных водах помогают найти клиентов).

Имеющиеся технические предпосылки: верхняя поверхность подводного танкера плоская, он имеет два бронированных корпуса и армированный бетон между ними, длиной 220 м, шириной 39,63 м, высотой 9,8 м, команда танкера 4 человека (2 в носовой части и 2 в кормовой), имеющиеся внутри танкера три горизонтальные герметичные секции длиной 220 м используются: первая - для работы с воздухом, вторая секция в мягкой эластичной двухслойной оболочке (дополнительная защита) для нефтепродуктов заказной перевозки или керосина для воздушных судов, нижняя секция для балластной морской воды. При этом обеспечиваются повышенная взрывная и пожарная безопасность, способность быть передвижным терминалом, иметь непотопляемость аэродрома работой отсеков регуляции плавучести, сливом балластной воды и/или работой движительно-рулевыми колонками (ДРК) НПО «Винт» ОАО «Звездочка», сохранять нефтепродукты в аварийной ситуации без нарушения экологии акватории, плавать безопасно от морских судов на поверхности воды, от штормовой погоды, быть в контактах с подводными лодками и выдерживать повышенное давление воды.

При достижении цели и технического результата модернизации танкера для нужд малой авиации выполнены разработки: взлетно-посадочной полосы (ВПП), посадочного днища, технологий пребывания на воде и под водой танкера с летательными аппаратами. Предлагается подводный танкер с двумя корпусами из титана и/или бронированной стали. Так как относительная плотность металлов и их сплавов разная, то пример постройки приведен по использованию бронированной стали относительной плотности 7,87 т/м³. Причем внешний корпус выполнен с обтекаемым профилем продольного и поперечного сечений, толщиной стен грузовой цистерны внешней, например, 2 см. а внутренней, например, 1,5 см при длине грузовой цистерны, например, 220 м с двумя общими для корпусов бронированными торцевыми переборками толщиной, например, 2,5 см для массы всего перевозимого топлива, например, 66000 т. Емкость внутреннего корпуса имеет герметичную горизонтальную перегородку в виде эластичной слегка ослабленной двухслойной мягкой оболочки, причем над оболочкой пространство используется для воздуха, под оболочкой - для морской или речной воды, внутри между слоями оболочки - для нефтепродуктов. Межкорпусное пространство заполнено балластом из армированного бетона для увеличения прочности грузового отсека танкера при повышенном давлении воды. Внутри внешнего прочного корпуса в передней части судна и на корме выполнены два отсека регуляции плавучести танкера, две штурманские рубки, размещены аккумуляторы, шлюзовые и декомпрессионные камеры, трубопроводы, насосы, снаружи судна - четыре дистанционно управляемых стыковочных устройства (на залив и слив керосина для воздушных судов), 14 реверсивных электродвигателей и посадочное днище. Приводятся примеры расчетов положительной и отрицательной плавучестей, объемов и масс составных частей танкера и их водоизмещении по упрощенному обтекаемому профилю - плоских верха и низа корпусов танкера с полуцилиндрическими по продольной оси боковыми стенами, обтекаемых боковых и угловых емкостей по поперечной оси носа и кормы судна, а также по стыковочным устройствам, реверсивным электродвигателям и по балласту посадочного днища. При модернизации верхняя плоскость внешнего корпуса для взлетно-посадочной полосы (ВПП) усиливается в виде дополнительного бронированного листа толщиной 1 см, шириной 30 м и длиной 220,05 м, V=66,015 м³, M водоизмещения = 67,07124 т, M=519,53805 т. В зависимости от требований в работе малых самолетов и беспилотных летательных аппаратов выполняется оборудование самой полосы, исходя из особенностей взлета (с полосы, резиновое, механическое или пневматическое катапультирование) и посадки (на полосу, с парашютом, в сеть, на воду), размаха крыльев, взлетного веса, с использованием топлива или аккумуляторов, устройствами управления, программным обеспечением, антеннами, тепловизорами, радиусом действия видео/радио канала, продолжительности полета, навигацией (GPS/ГЛОНАСС, радио) и обеспечения места стоянки на ВПП при уходе танкера под воду для чего заранее выполняется герметичность малого самолета, вертолета, БЛА в виде самолета или вертолета и для каждого устройства изготавливается клетка из закрытых с воздухом металлических труб - компенсации плавучести масс аппарата и клетки его крепления под водой. Либо выполняется герметичный обтекаемый короб в минимально требуемых размерах с компенсацией по плавучести балластной водой или аппарат берется внутрь рубки судна.

Пример нефтепродукта в расчетах приведен на использовании показателя плотности керосина p=0,85 т/м³ (при другой плотности автоматика учитывает изменения). При вместимости 66000 т керосина необходимо иметь V рабочей грузовой емкости = 77647,058 м. Положительная плавучесть керосина при этом в морской воде Черного моря с p=1,016 т/м³ рассчитана по модификации универсальной формулы определения плавучести физического тела по Закону Архимеда:

Π керосина = M керосина: p керосина × p морской воды - M керосина, где

Π - плавучесть, в т;

M - масса, в т;

p - относительная плотность, в т/м³.

Π керосина = 66000 т: 0,85 т/м³ × 1,016 т/м³ - 66000 т = +12889,41 т в морской воде. Такая положительная плавучесть нейтрализуется массами танкера, балласта между корпусами, массой взлетно-посадочной полосы и посадочного днища. При заливе емкости 77647,058 м³ забортной морской воды помещается 78889,41 т с возникновением отрицательной плавучести емкости на - 12889,41 т больше нулевой, притом, что такой размер балласта уже востребован при балансировке нефтепродукта, например, керосина. Поэтому техническое решение заключается в обеспечении для обратного рейса залива емкости забортной водой объемом 64960,629 м³, составляющим массу в 66000 т. Остальной объем пространства грузовой емкости 12686,429 м³ заполняется воздухом. M воздуха = 16,4923577 т. Положительная плавучесть воздуха + 12872,9195 т (с учетом его массы, используется в виде воздуха относительной плотностью 0,0013 т/м³), находящегося в герметичной емкости, поверх двух слоев мягкой оболочки. Расчет выполнен по модификации формулы Архимеда: Π воздуха = V воздуха × p морской воды - M воздуха. Объем, масса и плотность воздуха, объем, масса и плотность залитой морской воды автоматически балансируются до общей массы внутри емкости, например, в 66000 т (при этом воды будет чуть меньше, на размер массы воздуха).

Далее определяем размер объема грузовой емкости во внутреннем корпусе -цистерны при ее длине 220 м, V емкости = 77 647,058 м³ - объем перевозимого керосина, к которому надо добавить объем двухслойной мягкой оболочки эластического материала с p=1,2 т/м³, например, толщиной одного слоя = 0,5 см. При этом прочный корпус грузовой цистерны выполнен с плоскими верхом и низом шириной, например, 30 м и с полуцилиндрическими боковыми стенами с S поперечного сечения внутри = 352,94117 м². Расчеты показывают по равенству: 3,1416 × R м² + 30 м × 2 × R м = 352,94117 м², что R=4,7172259 м - это внутренний радиус полуцилиндрических боков, а удвоенный радиус 9,4344518 м - внутренняя высота внутреннего прочного корпуса. Мягкая оболочка закреплена по середине высоты полуцилиндрических боковых стен и по горизонтальной середине торцевых поперечных переборок с возможностью, например, допуска материала и его эластичности выстилать нижнюю и верхнюю половины емкости при залитом керосине или частью верхнюю половину в обратном рейсе при залитой забортной воде и заполненным воздухом верхнем пространстве. Ширина эластичного полотна из современных материалов мягкой оболочки = 39,434452 м. На каждый край необходим допуск для крепления по 3 см. S мягкой оболочки = 8691,1491 м², V=86,911491 м³, M мягкой оболочки = 104,29378 т (учитывается в M внутреннего корпуса). Далее вносятся коррективы в объем и массу грузовой емкости, т.е. грузовая вместимость остается прежней, но добавляется объем мягкой оболочки и ее масса, что увеличивает габариты прочного корпуса. V емкости = 77733,969 м³, S поперечного сечения емкости внутри внутреннего прочного корпуса = 353,33622 м², внутренний R полуцилиндрических боков = 4,7216324 м, т.е. R увеличился на 0,0044065 м и ширина полотна мягкой оболочки увеличилась на 0,008813 м, S дополнительного полотна = 1,9393887 м, V=0,0193938 м³, M=0,0232725 т. Такое дополнительное полотно берется из допусков уже учтенного полотна. Во внутреннем корпусе h - высота внутри = 2R = 9,4432648 м, внешний R=4,7366324 м, h плоских внешних поверхностей внутреннего корпуса = 9,4732648 м, S поперечного сечения внутреннего корпуса - грузовой емкости = 354,68189 м², S поперечного сечения брони прочной оболочки внутреннего корпуса = 1,34567 м², V брони оболочки = 296,0474 м³, M внутреннего корпуса = 2329,893 т, которая вместе с массой мягкой оболочки = 2434,1867 т. Внешний корпус грузовой емкости отстоит от внутреннего корпуса на расстоянии 6 см. Его толщина = 2 см. Внутренний R полуцилиндрических боков = 4,7966324 м, R внешний = 4,8166324 м. h внутри корпуса = 9,5932648 м, h внешнего корпуса = 9,6332648 м, S сечения внутри внешнего корпуса = 360,07887 м², S сечения внешнего корпуса грузового отсека = 361,88289 м², S сечения брони внешнего корпуса = 1,80402 м², V брони внешнего корпуса = 396,8844 м3, M внешнего корпуса = 3123,4802 т, S межкорпусного пространства = 5,39698 м², V между корпусами = 1187,3356 м³, при p армированного бетона = 4,5 т/м³ M межкорпусного балласта = 5343,0102 т, V водоизмещения внешним корпусом емкости = 79614,235 м³, M водоизмещения = 80888,062 т, M внешнего корпуса вместе с балластом = 8466,4904 т. Итого V водоизмещения содержимого внешнего грузового корпуса и взлетно-посадочной полосы = 79680,25 м³, их M водоизмещения = 80955,13324 т и M=8986,02845 т.

Толщина брони торцевых переборок корпусов емкости = 2,5 см, V брони переборки прочных корпусов = 9,0470722 м³, V двух переборок = 18,094144 м³, M водоизмещения двух переборок = 18,38365 т, M брони двух переборок = 142,40091 т, В ходе эксплуатации танкера для балансировки его положительной и отрицательной плавучестей, в том числе при перевозке жидкого груза разных плотностей предусматривается использование двух отсеков регуляции плавучести. Отсеки расположены внутри внешнего прочного корпуса перед торцевой переборкой грузового отсека на носу судна и позади - на корме в виде угловых и боковых емкостей. Технология их работы: одновременно дозаливом к постоянной массе воды при нулевой плавучести и стравливанием воздуха при погружении танкера или сливом воды и подачей воздуха при подъеме судна. Каждый отсек с толщиной брони 2,5 см условно делится на 2 части в пределах ширины 30 м и в пределах боковых стен. Первая выглядит по поперечному сечению как равнобедренный треугольник с внешним выступом угла 3,5 м от переборки, при внешней h по переборке 9,6332648 м и внешней шириной угловых стен по 5,9539858 м, S внешнего поперечного сечения объема отсека, образованного угловыми стенами = 16,858213 м, S 2х угловых стен отсека (357,23914 м²) с вычетом площадей, занятых двумя иллюминаторами (1,272348 м²), выходной трубой (0,7515418 м²) и 2 трубами стыковочных устройств (0,1145112 м²)=355,10075 м², S четырех угловых стен = 710,2015 м, V брони угловых стен отсека = 8,8775187 м³, V брони угловых стен двух отсеков = 17,755037 м³, M брони угловых стен двух отсеков = 139,73214 т, V водоизмещения отсека регуляции вместе с штурманской рубкой (внутри) = 505,74639 м³, V водоизмещения двух угловых отсеков = 1011,4927 м³, M водоизмещения двух угловых отсеков = 1027,6765 т. Верх верхней угловой стены имеет люк доступа в отсек регуляции плавучести.

Броневая боковая стена отсека регуляции представляет собой усеченный полуцилиндр с его основанием как продолжение от перегородки боковой стены грузовой емкости на длину отсека 3,5 м. Условно боковая часть выглядит полуэллиптическим срезом от диаметра основания до передней или задней (на корме) внешней угловой кромки. Далее боковая стена отсека регуляции передним краем на носу или задним краем на корме сгибается так, что стенки образуют угол, обеспечивая переход от эллиптических поверхностей среза сверху и снизу к плоским, края которых на углу свариваются, образуя угол, равный углу угловых стен отсека, длиной, равной радиусу полуцилиндра, что требует отреза излишка в 2,7493336 м, начиная от угла со сходом на нет отреза от основания полуцилиндра. Такой отрез необходим для стыковки и сварки с угловыми стенами первой части отсека. S усеченного полуцилиндра = 26,480881 м², V усеченного полуцилиндра = 42,51622 м³, остальная часть боковой стены - S двух стенок = 28,67816 м² выглядит как неправильная пирамида с основанием поперечного сечения угловых стен с V пирамиды = 27,066604 м². Суммарно V водоизмещения боковой стены = 69,582824 м³, V водоизмещения боковых стен = 278,33129 м³, M водоизмещения боковых отсеков=282,78459 т, S боковой стены отсека = 55,159041 м², V брони боковой стены отсека = 1,378976 м³, V брони боковых стен = 5,515904 м³, M брони боковой стены отсека = 10,852541 т, M брони четырех боковых стен угловых отсеков = 43,410164 т. V брони внешних стен двух отсеков = 23,270941 м³, M брони внешних стен двух отсеков = 183,1423 т, V водоизмещения одного отсека = 645,36091 м³, V водоизмещения двух отсеков плавучести танкера = 1289,8239 м³, M водоизмещения двух отсеков = 1310,461 т, V внутри двух отсеков регуляции для работы с плавучестью (без V брони внешних стен отсеков, штурманских рубок и труб: 23,270941 м³, 123,38717 м³, 2,651224 м³) = 1140,5147 м³, по 570,25735 м³ в каждом. M рабочей воды в двух отсеках регуляции = 579,38146 т, на один отсек = 289,69073 т, необходимых для выхода на нулевую плавучесть и учитываемых в отрицательной плавучести танкера.

В центральной части отсеков регуляции выполнены штурманские рубки высотой 2,5 м, шириной 8 м вдоль емкостной переборки, на которой по центру вверх приварены скобы для выходной на поверхность трубы также со скобами внутри трубы высотой = 4,5666324 м, R внутри трубы = 0,35 м, R внешний = 0,375 м, S внутри трубы = 0,384846 м², S внешний = 0,4417875 м², S сечения брони = 0,0569415 м², V брони трубы = 0,2600308 м³, M брони двух труб = 4,0928847 т, внешним V двух труб = 4,0349622 м³, из которых 0,4417875 м³ находятся внутри рубок, часть трубы высотой 1,0321355 м выходит со скосом на крышу, где объем двух труб составляет 0,897772 м³, а внутри отсеков регуляции V труб = 2,651224 м³ и 0,0441787 м³ в потолках рубок и верхних угловых стенах, M водоизмещения = 0,9121363 т. Трубы пронизали две плоскости угловых стен, S среза в виде эллипса = 0,7515418 м², S двух срезов = 1,5030836 м², по которым произведены вычеты площадей, объемов и масс устраненной брони. Каждая труба имеет 2 люка, вверху и внизу, толщиной брони 2 см и 1,5 см. При этом V брони четырех люков = 0,030925 м², M брони четырех люков = 0,2433797 т.

На корме судна для залива и слива керосина выполнены 2 дистанционно управляемые конусные устройства герметичной стыковки с подводными или надводными технологическими модулями терминалов, подводных лодок и их эксплуатационного оборудования. Устройства стандартного типа, например, с конусом, гибкой трубой и подвижной механической рукой, управляемой из рубки. Крепление и M «рук» = 320 кг, выполнено над входом в рубку гибкой трубы в верху нижней угловой стены. В рейсе «руки» с угловыми закрылками впереди (для обтекаемости) прижатыми и закрепленными лежат на верхней угловой стене вверх. В рубку трубы устройств стыковки вводятся на уровне пола через нижнюю угловую стену так, что проходят в герметичных коробах для безопасности и звукоизоляции по боковым стенам рубки через электронасосы, поднимаясь к переборке рубки, в которой на уровне в 125 см делаются входные отверстия для труб подачи керосина в горизонтальную мягкую оболочку грузовой емкости. Перекрытие потоков керосина выполняется в конусном устройстве, в системе с электронасосом и запорными вентилями на переборке. V водоизмещения четырех устройств (с трубами внутренним R=12 см, толщиной = 1,5 см, внешней длиной = 7 м и «руками») = 1,6438175 м³, p - материала труб = 2,25 т/м³, S внешнего сечения трубы = 0,0572556 м², S сечения стенки трубы = 0,0120166 м², M материала внешних труб = 0,7570458 т, V внутри труб = 1,266692 м³, M керосина во внешних трубах = 1,0766882 т, M водоизмещения устройств = 1,6701185 т, М (труб, керосина (внутри) и «рук») = 2,153734 т. При этом, положительная Π керосина в трубах = +0,2102708 т, что помогает работе «рук».

Технологически на всех трубопроводах установлены насосы, датчики, определители плотности жидкостей, где можно счетчики или расходомеры, при необходимости задвижки, клапаны перекрытия. Забор воды выполнен через две трубы с входными отверстиями в нижней части отсека регуляции в боковой полуцилиндрической стене с одной стороны носа танкера и две трубы с другой. Далее трубы подходят к электронасосам с датчиками на нижней угловой стене отсека регуляции и через переборку входят в грузовую емкость. На корме такие четыре трубы с оборудованием выполнены на слив воды с герметичными выходными клапанами из грузовой емкости. Также выполнен забор воды в отсеки регуляции двумя трубами с каждой стороны носа и кормы судна и по двум трубами с каждой - слива воды из отсеков регуляции. Третья сливная труба с каждого бока выполнена на случай аварии (насосы подключены к резервному аккумулятору).

Имеют место баллоны сжатого воздуха, две трубы которых с вентилями регуляции из рубки поднимаются по переборке в отсек регуляции плавучести. Предусмотрена подача атмосферного воздуха в отсеки регуляции двумя телескопическими с внешними оболочками воздуховодами с насадками незаливаемости при нахождении танкера рядом с поверхностью воды. Сверху на переборке в носовой рубке вмонтированы с отверстиями внутрь грузовой емкости четыре воздуховода с возможностью перекрытия и с насадками незаливаемости водой на верху труб для подачи и выхода воздуха в верхнее пространство грузовой емкости во время слива керосина и залива забортной воды. На корме для керосина, воды и воздуха установлены такие же трубопроводы с насосами, но с клапанной системой на откачку керосина, воды и выпуска воздуха, с местами слива керосина через две трубы стыковочных устройств в середине переборки грузовой цистерны танкера. Выпуск воздуха осуществляется трубами с насосами через клапаны выпуска или стравливанием либо в массив воды, либо в атмосферу. Имеет место запас баллонов со сжатым воздухом с соответствующей подводкой для: дыхания команды, отсеков регуляции, аварийной дозаправки грузовой емкости.

При необходимости в рейс может быть взятой пресная вода, которая заливаться вместо морской воды, для чего выполняются подводка труб или шлангов пресной воды к трубам забора морской воды танкером. При доставке пресной воды объем воздуха в емкости уменьшается на объем дополнительно залитой воды из-за разности в плотностях морской и пресной воды. Первые порции пресной воды, проходя от носа судна - места забора до кормы - места слива, при выполнении закачки воды производят ополаскивание емкости, которая далее заполняется пресной водой, общей с воздухом, массой 66000 т для перевозки, что обеспечивается в автоматическом режиме с вытеснением воздуха поверх мягкой оболочки.

При имеющемся устройстве и оснащении танкер выполнен с возможностью на · стоянке на поверхности воды или под водой быть передвижным терминалом, перекачивая свой керосин в заливные емкости других судов или пополняя свою грузовую емкость одноименным и аналогичным жидким продуктом. В грузовой емкости при откачке по массе керосина происходит компенсационный залив морской или речной воды и нарастание объема воздуха поверх мягкой оболочки. При поступлении аналогичного груза балластная морская или речная вода сливается, объем воздуха уменьшается, причем управление процессами автоматическое по компьютерной разработке.

В каждой вертикальной переборке имеются по два герметичных люка из штурманской рубки в грузовую емкость, один выше, другой ниже крепления двухслойной мягкой оболочки для строительных работ, инспекции и ремонта.

В рубках на нижней стене, упираясь в верхнюю угловую стену и в пол смонтированы по шлюзовой камере для выполнения малых ремонтных работ, инспекций стыковочных устройств, технологического модуля, бурового оборудования, перемещения из рубки в рубку и на аварийный случай, например, толщиной стенки 1,5 см, шириной 0,9 м, глубиной 0,9 м и длиной до 2,0 м. V емкости = 1,62 м³, M стенок двух камер=1,27494 т.Предусматривается вверху поступление воздуха в камеру и его выход, включение и выключение насосов подачи забортной воды и откачки воды в и из камеры за борт выполнено в рубке, в камере и снаружи судна, в т.ч. слив аварийной воды из рубки насосом камеры через перекрываемое отверстие в низу ее стенки. Выходной люк выполнен в верхней угловой стене рядом с углом. При заходе в шлюзовую камеру из рубки и закрытии люка оператор в гидротермокостюме впускает забортную воду в камеру, что помогает ему выдержать давление внешнего массива воды, когда он открывает бортовой люк, выходить в открытый водоем и закрывать люк. В штурманской рубке установлена одноместная декомпрессионная камера для использования в недопустимых случаях нарушений режима декомпрессии из-за пребывания при большом давлении в массиве холодной воды.

Внутри по сечению от переборки к носу или корме штурманская рубка высотой 2,5 м условно состоит из прямоугольника с длиной потолка и пола от переборки 2,5655093 м и равнобедренного треугольника с S=1,1239196 м², его высотой - остатком 0,8991357 м длины от переборки до внутреннего угла стен (3,464645 м). Угловой V рубки = 8,9913568 м³, S поперечного сечения рубки = 7,5376928 м², Рубка выполнена с повышенной прочностью - толщиной брони 2,5 см пола, потолка, боковых стен, занимает у отсека регуляции объемом рубки в виде прямоугольного параллелепипеда V=51,310185 м³ и переднего пространства угловых стенок, V внутри рубки = 60,301542 м³, объемом двух рубок 120,60308 м³, S брони рубки = 55,681746 м² (без круглой площадки, использованной трубой у потолка = 0,4417875 м), V брони внутренних боковых стен, пола и потолка штурманской рубки = 1,3920436 м³ при M=10,955383 т, M брони двух штурманских рубок = 21,910766 т. V внешнего объема рубки = 61,693585 м³, двух рубок = 123,38717 м³. На угловых стенах в каждой рубке рядом с пультом управления выполняются два смотровых окна - иллюминатора, например, в виде сегмента шара из бронестекла относительной плотностью 2,25 т/м³ с r=0,45 м, S основания сегмента = 0,636174 м², h=6 см, с определением по формуле: V=1:6×3,1416×h×(h+²+3r²), V=0,0191983 м³ и M=0,0431961 т. M четырех сферических сегментов = 0,1727844 т. Штурманские рубки имеют жилищные и вспомогательные отсеки и отдельное оборудование: M трубопроводов и насосного оборудования = 2,28 т, M пяти аккумуляторных батарей = 1,95 т, M внутренних перегородок и оборудования, например, двух барокамер = 3,2 т, M содержимого хозяйственных и складских помещений с различными приборами, устройствами, запасами, включая продукты питания и пресную воду, средствами безопасности = 1,5 т, M содержимого жилищно-бытовых секций, двух биотуалетов = 0,8 т. M четырех операторов и одного авиатехника = 0,4 т. V водоизмещения четырнадцати электродвигателей, выносных балок и кронштейнов = 1,2 м, M их водоизмещения = 1,2192 т и их M=4,06 т, M всего танкера без посадочного днища = 66000 т + 2434,1867 т + 3123,4802 т + 5343,0102 т + 142,40091 т + 183,1423 т + 4,0928847 т + 0,2433797 т + 2,153734 т + 1,27494 т + 21,910766 т + 0.1727844 т + 4,06 т + 579,38146 т + 10,13 т + 519,53805 т (ΒΠΠ) = 78369,17805 т. V водоизмещения подводного танкера без посадочного днища = 79614,235 м³ + 18,094144 м³ +1289,8239 м³ + 1,6438175 м³ + 0,897772 м³ + 1,2 м³ + 66,015 м³ - 80991,907 м³, M водоизмещения танкера без посадочного днища = 82287,77724 т. Длина судна 227,05 м. Ширина танкера 39,6332648 м.

Расчет отрицательной плавучести посадочного днища определяется по вычислению в потребности компенсации положительной плавучести танкера без посадочного днища при имеющихся параметрах как разность от массы водоизмещения танкером его массы как таковой по формуле: Π танкера = V танкера без посадочного днища × p морской воды - M танкера без посадочного днища. Π танкера = 80991,907 м³ × 1,016 т/м³ - 78369,17805 т = +3918,59946 т. В результате · выявили размер положительной плавучести танкера, которую необходимо сбалансировать отрицательной плавучестью для выведения танкера на нулевую плавучесть, например, балластом посадочного днища. Нижняя плоскость грузовой емкости и торцы двух вертикальных переборок танкера составляют крышу посадочного днища, выполненного из стали отрицательной плавучестью -3918,59946 т, например, в виде прямоугольного параллелепипеда. Используем формулу, производную из универсальной формулы по Закону Архимеда: Π тела = V тела × (p морской воды - p тела), в которой V меняем на S×h, где

Π - плавучесть, в т;

V - объем, в м³;

p - относительная плотность, в т/м³;

S - площадь, в м²;

h - высота, в м.

-3918,59946τ=6601,5 м² × h м × (1,016 т/м³ - 7,87 т/м³), - 3918,59946 т = -45246,681 т/м × h м, h м = 0,086605235 м. V посадочного днища = 571,7244588 м³, M водоизмещения посадочного днища = 580,8720501 т. M посадочного днища = 4499,47149 т. M всего танкера с посадочным днищем = 82868,64954 т, V водоизмещения танкера с посадочным днищем = 81563,63145 м³, M водоизмещения танкера с посадочным днищем = 82868,64929 т. Равенство массы подводного танкера и массы водоизмещения танкером обеспечивается компенсацией положительной плавучести танкера + 3918,59946 т отрицательной плавучестью посадочного днища танкера - 3918,59946 т, что в целом выводит танкер на его нулевую плавучесть. Полученные приемы расчетов используются для разных геометрических конфигураций днища, например, в виде скошенных углов спереди и сзади как продолжение нижней угловой стены носа и кормы, либо с добавлением скошенных боковых стенок, либо с закруглением углов для лучшей обтекаемости и в целом наноструктурированного покрытия танкера для повышения мореходных качеств, а также с использованием менее затратных строительных материалов. В ходе строительства и эксплуатации могут потребоваться ресурсы положительной и отрицательной плавучести танкера. Так по отрицательной плавучести - использовать уменьшение массы посадочного днища для нужд, например, сделать ограждение ВПП, дополнить аэропортовское стационарное оборудование, иметь повышенное число баллонов со сжатым воздухом и другое. При взлете и посадке воздушных судов требуется нахождение ВПП выше уровня волны, что можно обеспечить сливом достаточного объема морской воды (несколько сотен тонн) из корпуса емкости, так как действие происходит на поверхности воды и по окончанию можно вернуть массу морской воды, при этом объем керосина не должен мешать, что моделируется заранее и переводится в автоматику. На поверхности моря отсек регуляции кормы можно «притопить» залив его до верха и слив воду на носу судна, обеспечив небольшую «горку» для ВПП. Тяжесть воздушных судов (закрепив и обеспечив их герметичность) можно компенсировать массой воды корпуса на слив и взять летные аппараты под воду! В определенных местах моря танкер погружается и «замирает» на необходимое продолжительное время в ожидании возврата воздушного судна. Под водой на таком месте «без движений» заранее готовится площадка: к валунам, железобетонным блокам (доставка на понтонах), вбитым сваям крепятся два троса с сигнальным оповещением подводными поплавками для вертикальной поддержки троса с замком под водой, Танкер в состоянии отсека регуляции обеспечения нулевой плавучести, электродвижителями в вертикальном положении опускается на определенную глубину, где тросы крепятся к носу и корме танкера с выходом оператора через шлюзовую камеру или танкер делает посадку на подготовленное дно.

Зарядка рабочих пяти аккумуляторных батарей производится от береговых электроустановок во время залива и слива нефтепродукта и воды. В эксплуатации находятся два аккумулятора с переключением на два других. Пятый аккумулятор запасной на подключение в экстренных случаях, в том числе своей системы, например, откачки воды из отсеков регуляции плавучести танкера для экстренного всплытия танкера на поверхность воды. Имеются предложения, например, использовать батареи аккумуляторов - фирмы «HAWKER», причем один из вариантов когда менее мощные аккумуляторы по одному размещены рядом со своим электродвигателем. Прокладка кабелей между рубками выполнена в воздушной среде по потолку грузовой емкости внутри корпуса. При использовании танкера в качестве терминала допустимо кабельное обеспечение электроэнергией с берега или с другого судна.

Для вертикальных и горизонтальных перемещений предусмотрена работа двух отсеков регуляции плавучести и внешних по 7 боковых реверсивных электродвигателей, поворачивающихся в вертикальной плоскости на 360°. Монтаж 2 электродвигателей стационарно выполнен на боковых стенках отсека регуляции носа судна, 2 - его кормы и по 5 на равном расстоянии между ними на боковых полуцилиндрических стенах танкера. Электродвигатели устанавливаются на металлических осях - стержнях, каждый из которых поворачивается на двух опорных подшипниках. Один из подшипников находится в опорной балке, например, длиной 1,2 м, приваренной по горизонтальной середине боковой полуцилиндрической стены. Второй подшипник герметично выполнен в сплетении четырех крепежных стоек, под углом опирающихся еще на две укороченные горизонтальные балки выше и ниже серединной, используемых для формирования обтекаемой конструкции вокруг стоек гидродинамического герметичного "плавника" с двояковыпуклыми симметричными профилями, в которых имеется пространство для устройства электропривода с системой зубчатых передач, с возможностью стержню и внешне электродвигателю с гребным винтом на нем выполнять круговые повороты и фиксироваться. Возможен вариант: например, в качестве электродвигателей использовать движительно-рулевые колонки НПО «Винт» ОАО «Звездочка». Автоматическая и одновременная работа электродвигателей с использованием их реверсивности, углов вертикальных поворотов, ускорения и замедления вращения винтов результирующим команды джойстиком, например, в виде шара позволяет двигаться танкеру в любом трехмерном направлении при отсутствии волнообразования, гидродинамической кавитации в работе гребных винтов и вне зависимости от погодных условий. Например, для экстренной посадки электродвижители поворачивают вертикально и обеспечивают подъем танкера или срочный уход под воду.

Перевозки керосина, его залив и слив, использование забортной воды и воздуха в целях безопасности от пожара и взрыва производятся в отдельных пространствах грузовой емкости для керосина, для воды, для воздуха. Забор и слив керосина терминала делается в носовой или в кормовой частях танкера, причем на корме дополнительно для ВПП с отводной трубой и насосом с электродвигателем подачи и слива керосина для морских и воздушных судов. Слив и залив воды, подача и выпуск воздуха выполняются также в носовой или кормовой частях в автоматическом режиме. Под водой используется автоматическая система удержания терминала на заданной глубине, позиционирования в горизонтальной плоскости регулированием подкачки или слива воды в или из отсеков регуляции с помощью четырех электронно-акустических приборов, сопоставляющих глубину в отсеках в угловых частях танкера: по передним и задним отклонениям по горизонту носа и кормы, по боковым - отклонения по горизонту бортов танкера. Для прохода на той или иной глубине по курсу используются повороты реверсивными электродвигателями с их односторонним ускорением, временами выполняется рабочая балансировка для прохода на той или иной глубине по курсу, например, по осадке ниже любого судна. Подводные лодки предупреждаются гидроакустическими генераторами сигналов в водной среде. Под водой нет качки, к тому же емкость танкера плоская и полностью заполнена отдельными воздухом, керосином, водой, внизу -расчетный твердый балласт посадочного днища. Рубки выполнены с одинаковым набором помещений и оборудования для работы и отдыха двух операторов и на корме дополнительно одного авиатехника. Каждая штурманская рубка имеет пульт управления всего танкера, что позволяет комбинировать работу членов экипажей в длительных рейсах. Данные счетчиков, датчиков, расходомеров и электронно-акустических приборов, замеров работы насосов забора и откачки керосина, забортной воды, подачи и стравливания воздуха, глубины и дифферента, данных донных маячков и пеленгаторов акустических сигналов, состояния взлетно-посадочной полосы, ее оборудования и возможных воздушных судов используются компьютерной программной аналитической обработкой для оценки ситуации, принятия и выполнения производственного решения. Например, по работе отсеков регуляции для подстраховки могут выполняться замеры положительной или отрицательной плавучестей танкера по уровню масс воды отсеков регуляции в отдельных вертикальных трубках из стеклопласта или оргстекла (с подводкой воды из отсека в рубку) по сравнению с уровнем нулевой плавучести подводного танкера. В рубках устанавливаются современные гидроакустические, ультразвуковые станции, приборы гидролокации для обеспечения навигационной безопасности, релейная защита, антенны гидроакустической связи, габаритные огни, прожекторы дальнего света. Например, при возрастании отрицательной плавучести ниже заданного параметра включаются насосы аварийной откачки воды из грузовой емкости и отсеков регуляции плавучести, что дает гарантию непотопляемости танкера. Смотровой обзор обеспечивается иллюминаторами из бронестекла, в том числе установками телевизионных стереопар для визуального контроля автоматической работы дистанционно управляемых стыковочных устройств забора или откачки керосина. Смену экипажа танкера и аэродрома можно произвести на поверхности воды при сливе балансировочной воды из отсеков регуляции, при этом танкер приподнимается над водой на высоту до 6,8 см, либо при откачке части балластной воды.. На открытой воде при подъеме через установленные на переборках антенны (вне ВПП) можно воспользоваться мобильной спутниковой связью, а также системами GPS/ГЛОНАСС.

Над рубками до и после ВПП установлены укороченные одинаковые фок - мачта и грот - мачта, содержащие устройства молниезащиты в соответствии со стандартами Международной Энерготехнической Комиссии (IEC). На «палубе» за ограждением ВПП имеется обтекаемая упаковка спасательного буя.

Технический результат полезной модели заключается в усовершенствовании ряда устройств и технологических приемов работы танкера, выполнении взлетно-посадочной полосы на плоскости терминала подводного танкера с обеспечением практических возможностей осуществления полетов определенных видов воздушных судов и беспилотных летательных аппаратов в морских условиях.

Новизна разработки заключается в расширении и раскрытии конкретных новых возможностей подводного танкера, его взлетно-посадочной полосы и малой авиации, функционально обеспечивающих в совокупности осуществлять новые потребности. Расчетами показана их структура, взаимное расположение, виды взаимосвязей, взаимодействий по их относительной плотности материалов и нефтепродуктов, их объемов и масс, в том числе водоизмещения, размерам положительной или отрицательной плавучести с основным элементом - конкретной водной средой, что позволяет подвести к определенному техническому решению и его реализации.

Полезная модель поясняется чертежом, на котором изображен подводный танкер, содержащий внешний прочный корпус 1, внутренний прочный корпус грузовой емкости 2 с взлетно-посадочной полосой (ВПП) 3, с утолщенными переборками 4 и отсеками регуляции 5, внутри которых расположены штурманские рубки 6 со смотровыми иллюминаторами 7. В носовой части выполнены два стыковочных узла 8 с трубопроводами и механическими «руками» 9, а на корме имеются два стыковочных узла 10 с их трубопроводами и «руками» 11 для забора и слива нефтепродуктов на примере керосина. Имеют место трубопроводы забора и слива воды, воздуховоды забора и выпуска воздуха с насадками незаливаемости водой 12, мачты с антеннами и молниеприемниками. Расчетный балласт составляет посадочное днище 13. Вертикальные перемещения и горизонтальные передвижения вместе с отсеками регуляции обеспечивают реверсивные электродвигатели 14.

Предусматриваются строгие предписания по подбору материалов, строительству, испытаниям, сертификации, допуску к эксплуатации подводного танкера в соответствии с Морским Регистром судоходства, Международной Конвенцией по предотвращению загрязнения с судов, принятой в 1973 г., множеством международных соглашений, национальных норм и правил, требований, разработанных технологиями работы, и должностными инструкциями.

Claims (5)

1. Универсальный подводный танкер, имеющий обтекаемый профиль продольного и поперечного сечений всего корпуса судна, содержащего двухкорпусную бронированную с армированным бетоном между корпусами грузовую ёмкость с бронированными торцевыми переборками для массы всей перевозимой нефти или её продуктов, горизонтальную эластичную двухслойную мягкую перегородку-оболочку, два отсека регуляции плавучести танкера, две штурманские рубки, жилые и вспомогательные отсеки, дистанционно управляемые стыковочные устройства, шлюзовые и декомпрессионные камеры, трубопроводы, насосы, аккумуляторы, реверсивные электродвигатели, средства программного управления, связи, безопасности и посадочное днище, причём грузовая ёмкость выполнена расчётной вместимостью нефти или её продуктов конкретной относительной плотности и положительной плавучести с заменой в ёмкости в обратном рейсе на забортную воду той же массы с учетом её плотности, с заполнением остатка пространства грузовой ёмкости воздухом, что создаёт равные условия в рейсах "туда-обратно" по массам, относительной плотности и размерам положительной плавучести, балансируемой равной отрицательной плавучестью масс составных частей танкера, его балласта в межкорпусном пространстве и в расчётном посадочном днище, а управляемая балансировка положительной и отрицательной плавучестью танкера выполняется его двумя отсеками регуляции плавучести с одновременным дозаливом к постоянной массе воды при нулевой плавучести или сливом, в том числе при переменах относительной плотности нефти, или её продуктов, и/или забортной воды другого водоёма, при этом расчёты по объёмам, массам, водоизмещениям составных частей танкера в определении его положительной плавучести выполнены без посадочного днища, а затем расчёты его балласта в разной конфигурации днища с проверкой по равенству имеющейся массы танкера с массой его водоизмещения, при этом танкер выполнен с использованием двухслойной эластичной горизонтальной перегородки-оболочки для нефти или её продуктов, нижнее пространство для воды, а верхнее пространство для воздуха с обеспечением функционального разнообразия в работе танкера: перевозка нефти, её продуктов, нефти с конденсатным газом, пресной воды, быть передвижным терминалом, подводным сборщиком нефти, её продуктов и других жидких аварийных загрязнений воды, отличающийся тем, что при модернизации танкера для нужд малой авиации выполнены разработки: взлётно-посадочной полосы (ВПП), посадочного днища, технологий пребывания на воде и под водой танкера с летательными аппаратами.

2. Универсальный подводный танкер по п. 1, отличающийся тем, что верхняя плоскость внешнего корпуса для взлётно-посадочной полосы (ВПП) усиливается в виде дополнительного бронированного листа толщиной 1 см, шириной 30 м и длиной 220,05 м, объёмом, равным 66,015 м³, массой водоизмещения, равной 67,07124 т, массой, равной 519,53805 т, и в зависимости от требований в работе малых самолётов, вертолётов и беспилотных летательных аппаратов выполняется оборудование самой полосы, исходя из особенностей взлёта (с полосы, резиновое, механическое, пневматическое катапультирование) и посадки (на полосу, с парашютом, в сеть, на воду), размаха крыльев, взлётного веса, с использованием топлива или аккумуляторов, устройствами управления, программным обеспечением, антеннами, тепловизорами, радиусом действия видео/радио канала, продолжительности полёта, навигацией (GPS/ГЛОНАСС, радио) и обеспечения места стоянки на ВПП при уходе танкера под воду, для чего заранее выполняется герметичность малого самолёта, вертолёта, БЛА в виде самолёта или вертолёта, и для каждого устройства изготавливается клетка из закрытых с воздухом металлических труб - компенсации плавучести масс аппарата и клетки его крепления под водой, либо выполняется герметичный обтекаемый короб в минимально требуемых размерах с компенсацией по плавучести балластной водой или аппарат берётся внутрь рубки судна.

3. Универсальный подводный танкер по п. 1, отличающийся тем, что расчёт отрицательной плавучести посадочного днища определяется по вычислению в потребности компенсации положительной плавучести танкера без посадочного днища при имеющихся параметрах как разность от массы водоизмещения танкером его массы как таковой по формуле: П(плавучесть) танкера = V(объём) танкера без посадочного днища ∙ р(относительная плотность) морской воды - М(масса) танкера без посадочного днища, т.е. плавучесть танкера = 80991,907 м³ ∙ 1,016 т/м³ - 78369,17805 т = +3918,59946 т, в результате выявили размер положительной плавучести танк ера, которую необходимо сбалансировать отрицательной плавучестью для выведения танкера на нулевую плавучесть, например, балластом посадочного днища, у которого нижняя плоскость грузовой ёмкости и торцы двух вертикальных переборок танкера составляют крышу посадочного днища, выполненного из стали отрицательной плавучестью -3918,59946 т, например, в виде прямоугольного параллелепипеда высотой, равной 0,086605235 м, объём посадочного днища равен 571,7244588 м³, масса водоизмещения посадочного днища равна 580,8720501 т, масса посадочного днища равна 4499,47149 т, масса всего танкера с посадочным днищем равна 82868,64954 т, объём водоизмещения танкера спосадочным днищем равен 81563,63145 м³, масса водоизмещения танкера с посадочным днищем равна 82868,64929 т.

4. Универсальный подводный танкер по п. 1, отличающийся тем, что при взлёте и посадке воздушных судов требуется нахождение ВПП выше уровня волны, что можно обеспечить сливом достаточного объёма морской воды из корпуса ёмкости, так как действие происходит на поверхности воды и по окончанию можно вернуть массу морской воды, при этом объём керосина не должен мешать, что моделируется заранее и переводится в автоматику или на поверхности моря отсек регуляции кормы можно "притопить", залив его до верха и слив воду на носу судна, обеспечив небольшую "горку" для ВПП, а закрепив и обеспечив их герметичность тяжесть воздушных судов можно компенсировать массой воды корпуса на слив и взять лётные аппараты под воду.

5. Универсальный подводный танкер по п. 1, отличающийся тем, что в определённых местах моря танкер погружается и "замирает" на необходимое продолжительное время в ожидании возврата воздушного судна, для чего под водой на таком месте "без движений" заранее готовится площадка: к валунам, железобетонным блокам с поставкой на понтонах, вбитым сваям крепятся два троса с сигнальным оповещением подводными поплавками для вертикальной поддержки троса с замком под водой, при этом танкер в состоянии отсека регуляции обеспечения нулевой плавучести электродвижителями в вертикальном положении опускается на определённую глубину, где тросы крепятся к носу и корме танкера с выходом оператора через шлюзовую камеру или танкер делает посадку на подготовленное дно.

Images