RU2124452C1

RU2124452C1 - Set for transportation of cargoes in ice and water media

Info

Publication number: RU2124452C1
Application number: RU98101143A
Authority: RU
Inventors: Б.П. Таланов
Original assignee: Таланов Борис Петрович
Priority date: 1998-01-12
Filing date: 1998-01-12
Publication date: 1999-01-10

Abstract

FIELD: transportation of cargoes on submersible barges in submerged position under ice condition. SUBSTANCE: set includes submersible barges equipped with floats with controllable winches whose ropes are connected with submersible barges; floats are interconnected together and are connected with tug by means of rods. Front submersible barge is provided with device for basing the tug and tug is provided with grips for keeping it on basing device of submersible barge with its fore portion projecting beyond fore extremity of barge. Fore portion of tug is provided with swivel frame with sprockets, chains with cutting members and drive for rotation of lower sprocket. Provision is made for locking the frame at vertical position of chain with cutting members. Tug is provided with stops for limiting its motion towards lower surface of ice field and floats secured on ropes of its winches. EFFECT: enhanced safety of navigation under ice conditions. 3 cl, 9 dwg

Description

Изобретение относится к судостроению, в частности к комплексу для транспортировки грузов водным путем с ледовым покрытием или без него. Преимущественное использование изобретение имеет для транспортировки ценных или экологически опасных грузов, или военных грузов, которые при транспортировке не должны подвергаться разрушению, столкновениям, выносу на мели, разрушению при шторме, когда транспортировка проводится при сочетании открытой воды с возможностью штормов и с тяжелыми льдами. The invention relates to shipbuilding, in particular to a complex for transporting goods by water with or without ice cover. The invention has predominant use for the transportation of valuable or environmentally hazardous goods, or military goods, which during transportation should not be subject to destruction, collisions, aground, destruction during a storm, when transportation is carried out with a combination of open water with the possibility of storms and with heavy ice.

Известен комплекс для транспортировки грузов в ледовой и водной среде, содержащей ледокол и несколько судов ледового класса, которые следуют за ледоколом в образованной им свободной воде в ледовом поле (см. БСЭ, М.: Советская энциклопедия, 1973, т. 14, с. 263, Ледокол). A well-known complex for transporting goods in ice and water containing an icebreaker and several ice-class vessels that follow the icebreaker in the free water formed by it in an ice field (see TSB, Moscow: Soviet Encyclopedia, 1973, v. 14, p. 263, Icebreaker).

Фактически ледокол играет роль буксира без жесткой связи между ним и судами, следующими за ним. In fact, the icebreaker plays the role of a tugboat without a tight connection between it and the vessels following it.

Недостатками этого комплекса можно считать ограниченность толщины ледового слоя при резком падении скорости при росте толщины льда; ледокол и суда, которые используются для транспортировки грузов, должны иметь усиленный корпус, что снижает КПД комплекса по отношению к грузу; при выходе на чистую воду суда подвергаются воздействию шторма, возникновению любых аварийных ситуаций, начиная от столкновения и кончая сносом на опасные участки при потере управления; наличие на каждом судне экипажа и энергетических установок; выход из строя судов при знакопеременной нагрузке на корпусе в сочетании с ударной нагрузкой. The disadvantages of this complex can be considered the limited thickness of the ice layer with a sharp drop in speed with increasing thickness of the ice; the icebreaker and vessels used for the transportation of goods must have a reinforced hull, which reduces the efficiency of the complex in relation to the cargo; upon reaching clean water, ships are exposed to a storm, the occurrence of any emergency situations, starting from a collision and ending with demolition to dangerous areas in case of loss of control; the presence on each vessel of a crew and power plants; damage to ships under alternating load on the hull in combination with shock load.

Известен комплекс для транспортировки грузов в ледовой и водной среде, включающий в себя подводные баржи, соединенные с буксиром (см. Р. Шенкнехт и др. Суда и судоходство будущего. Л.: Судостроение, 1981, с. 98, 99, рис. 72). A well-known complex for transporting goods in ice and water, including underwater barges connected to a tug (see R. Schenknecht and others. Ships and shipping of the future. L .: Sudostroenie, 1981, p. 98, 99, Fig. 72 )

Недостатками этого комплекса можно считать обязательное возникновение вертикальной составляющей силы от тяги, которая будет подтапливать буксир и выводитm его из оптимального положения, что приведет к повышению расхода топлива и снижению скорости движения; неспособность судна транспортировать груз во льдах; возможность аварии при сильном шторме. The disadvantages of this complex can be considered the mandatory occurrence of the vertical component of the force from the thrust, which will flood the tug and bring it out of its optimal position, which will lead to an increase in fuel consumption and a decrease in speed; ship's inability to transport cargo in ice; the possibility of an accident during a heavy storm.

Техническим результатом изобретения является исключение влияния шторма на комплекс; исключение влияния сноса при потере управления; исключениt влияния на комплекс столкновений; возможность преодоления практических любых тяжелых льдов; снижение мощности на единицу полезного груза, и, следовательно, стоимости. The technical result of the invention is the elimination of the influence of the storm on the complex; elimination of the influence of drift in case of loss of control; elimination of impact on the complex of collisions; the ability to overcome almost any heavy ice; reduction in power per unit of payload, and therefore cost.

Он достигается тем, что в комплексе для транспортировки грузов в ледовой и водной среде, включающем в себя подводные баржи, соединенные с буксиром, подводные баржи снабжены поплавками с управляемыми лебедками, тросы которых соединены с подводными баржами, а поплавки соединены тягами между собой и буксиром, при этом одна из подводных барж соединена с буксиром магистралью для подачи топлива, передняя подводная баржа снабжена устройством базирования буксира, а буксир снабжен захватами для его удержания на устройстве базирования подводной баржи с выступающей за ее среднюю оконечность носовой его частью, причем носовая часть буксира снабжена поворотной рамой со звездочками, с цепью с режущими элементами и с приводом вращения нижней звездочки, а рама имеет возможность фиксации при вертикальном положении цепи с режущими элементами, буксир снабжен упорами для ограничения его перемещения к нижней поверхности ледового поля и поплавками, закрепленными на тросе его лебедок, при этом буксир и его поплавки снабжены магистралями принудительного воздухообмена, расположенными на поворотной штанге с приводом и упором, размещенной на буксире и имеющей возможность располагаться в прорези льда от режущих элементов. It is achieved by the fact that in the complex for the transport of goods in ice and water, including underwater barges connected to the tug, the underwater barges are equipped with floats with controlled winches, the cables of which are connected to the underwater barges, and the floats are connected by rods to each other and to the tug, in this case, one of the underwater barges is connected to the tow by a fuel supply line, the front underwater barge is equipped with a towing device, and the tug is equipped with grips for holding it on the underwater based device the arches with the nose protruding beyond its middle extremity, the fore part of the tug being equipped with a swivel frame with sprockets, with a chain with cutting elements and with a rotation drive for the lower sprocket, and the frame has the ability to be fixed in a vertical position of the chain with cutting elements, the tug is equipped with stops for restrictions on its movement to the lower surface of the ice field and floats fixed on the cable of its winches, while the tug and its floats are equipped with forced air lines located on the orotnoy drive rod and an abutment disposed on a tow and having a possibility ice positioned in the slots of the cutting elements.

Кроме того, подводная баржа с топливом снабжена магистралью для подачи в нее газа под давлением. In addition, the submarine barge with fuel is equipped with a line for supplying gas under pressure to it.

Кроме того, подводные баржи имеют отсек с отверстиями в нижней части, причем в отсеке размещен источник газа под давлением с запорной арматурой, управляемой дифференциальным датчиком давления. In addition, submarine barges have a compartment with holes in the lower part, and a gas source under pressure with shutoff valves controlled by a differential pressure sensor is located in the compartment.

На фиг. 1 изображен комплекс для транспортировки грузов в ледовой и водной среде, вид сбоку; на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - соединение буксира с баржей; на фиг. 4 - разрез по Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 - система воздухообмена; на фиг. 6 - поплавок; на фиг. 7 - узел I на фиг. 3; на фиг. 8 - схема заполнения газом полости баржи; на фиг. 9 - направляющая штанга для прохождения льдов с системой воздухообмена. In FIG. 1 shows a complex for transporting goods in ice and water, side view; in FIG. 2 is a section along AA in FIG. 1; in FIG. 3 - connection of the tug with a barge; in FIG. 4 is a section along BB in FIG. 3; in FIG. 5 - air exchange system; in FIG. 6 - a float; in FIG. 7 - node I in FIG. 3; in FIG. 8 is a diagram of gas filling of a barge cavity; in FIG. 9 - guide rod for the passage of ice with an air exchange system.

Буксир 1 имеет энергетическую установку, рулевое управление, двигатель, помещение для экипажа и технического оборудования. По боковым сторонам буксира 1 размещены поплавки 2 на тросах лебедки, которая находится внутри корпуса буксира 1. Сам буксир имеет форму подводной лодки и может быть герметизирован. На палубе расположены упоры 3, направляющая штанга 4 с приводом 5, упором 6 и выходными концами магистралей принудительного воздухообмена для прохождения льдов. На передней оконечности буксира 1 размещена поворотная рама 9 со звездочками 10, приводом 11 и режущими элементами 12 на роликовой цепи 13. Рама 9 имеет привод (внутри буксира) с тросом 14 и упорами 15. Буксир 1 соединен с магистралью 16 с баржей 17, которая расположена между грузовыми баржами 18, и в ней размещено топливо. Магистраль 16 состоит из двух ветвей: одна для подачи газа под давлением в баржу 17, вторая для подачи вытесненного топлива в буксир для энергоустановки. Передняя баржа 18 имеет устройство 19 базирования буксира 1, которое сопрягается с дном буксира 1 и имеет боковые выступы 20, а на буксире имеются захваты 21 с приводом 22 с тягами 23, которые способны заводить захваты 21 за выступы 20 и удерживать буксир 1 на устройстве 19. Баржи 18 имеют снизу опорные лыжи 24 для возможности взаимодействия с любым донным грунтом, отсеки 25 с отверстиями 26 в нижней части. В отсеках размещены источник газа под давлением 27 с управляемым клапаном 28, источником питания 29 и манометром 30 дифференциального типа, одна полость которого соединена с внешней водной средой, а пружина 31 определяет допустимую глубину погружения. Все баржи 18 имеют поплавки 32 с наклонными штангами 33, которые наклонены назад по ходу движения, а штанги 33 на своих верхних концах имеют плоские пружины 34, причем крепление тяги 35, которая выполнена в виде троса и соединяет поплавки 32 между собой и буксиром 1, размещено ниже пружин 34. Сами поплавки 32 имеют лебедку 36, ролик 37 и стояк 38, высота которого определяет степень возможного подтопления и повышения давления во внутренней полости поплавка 32, который имеет только это единственное отверстие. Если привод лебедки выполнен в виде шагового двигателя, то отсчет глубины погружения может быть выведен в числовом значении сразу же. На поплавках 2 магистрали 7, 8 вывода отработанных газов и ввода воздуха при погруженном положении имеют: для вывода из магистрали 7 на конце магистрали имеется обратный клапан, а на вводе имеется поплавок 39, который находится либо на сетке, либо всплывает и закрывает вход магистрали 8, когда вода заполняет вход. Tug 1 has a power plant, steering, engine, crew room and technical equipment. On the sides of the tugboat 1 floats 2 are placed on the winch cables, which is located inside the tugboat body 1. The tugboat itself has the shape of a submarine and can be sealed. On the deck there are stops 3, a guide rod 4 with a drive 5, an emphasis 6 and the outlet ends of the forced air exchanges for ice passage. At the front end of the tug 1 there is a swing frame 9 with sprockets 10, a drive 11 and cutting elements 12 on the roller chain 13. The frame 9 has a drive (inside the tug) with a cable 14 and stops 15. The tug 1 is connected to the highway 16 with a barge 17, which located between the cargo barges 18, and fuel is placed therein. Highway 16 consists of two branches: one for supplying gas under pressure to the barge 17, and the second for supplying displaced fuel to the tug for power plants. The front barge 18 has a towing device 1 based device 19, which mates with the bottom of the towing device 1 and has lateral protrusions 20, and the tow has hooks 21 with a drive 22 with rods 23 that are capable of driving hooks 21 by the protrusions 20 and hold the tow 1 on device 19 Barges 18 have supporting skis 24 below for the possibility of interaction with any bottom soil, compartments 25 with holes 26 in the lower part. In the compartments there is a gas source under pressure 27 with a controlled valve 28, a power source 29 and a differential pressure gauge 30, one cavity of which is connected to an external aqueous medium, and the spring 31 determines the permissible immersion depth. All barges 18 have floats 32 with inclined rods 33, which are tilted back in the direction of travel, and rods 33 at their upper ends have flat springs 34, and the tie rod 35, which is made in the form of a cable and connects the floats 32 to each other and to the tow 1, placed below the springs 34. The floats 32 themselves have a winch 36, a roller 37 and a riser 38, the height of which determines the degree of possible flooding and pressure increase in the inner cavity of the float 32, which has only this single hole. If the winch drive is made in the form of a stepper motor, then the immersion depth reference can be displayed in a numerical value immediately. On the floats 2, the lines 7, 8 of the exhaust gas outlet and the air inlet when submerged are: for the output from the line 7 at the end of the line there is a check valve, and on the input there is a float 39, which is either on the grid, or pops up and closes the entrance of the line 8 when water fills the entrance.

Далее, магистраль соединена с емкостью 41, откуда постоянно откачивается вода насосом 42 и отбирается воздух либо в помещение, либо к двигателю для приготовления горючей смеси. Further, the highway is connected to a capacity 41, from where water is constantly pumped out by a pump 42 and air is taken either to the room or to the engine for preparing a combustible mixture.

Действует комплекс следующим образом. The complex operates as follows.

При движении или в покое комплекс займет положение, как показано на фиг. 1. Разница будет только в отклонении тросов лебедки 36, которые соединяют поплавки 32 и баржи 18. При возникновении шторма буксир 1 может отсоединиться и уйти в другой район, переждать шторм и вернуться обратно, подсоединиться и продолжать движение. В этом случае баржи опускают на 100 м, где при любом шторме отсутствует волнение, а поиск после возвращения ведут по сигналам от передатчиков на любом из поплавков 32 и по снимкам из космоса. При любом шторме из-за инерционности барж 18 поплавки будут подтапливаться и испытывать нагружение, которое соответствует глубине подтопления, причем на короткое время. Однако, не всегда можно уйти от груза из-за его специфики. В этом случае поднимается лебедками первая баржа 18, буксир 1 заходит на устройство базирования 19, приводом 22 соединяется захватами 21 за выступы 20 и баржа 18 с буксиром 1 опускается на 100 м, выпускаются поплавки 2 на поверхность и можно продолжать движение. Если поступает много воды, то можно переждать или двигаться на аккумуляторах. Аналогично поступают при потере управления или отказе двигателя. При выходе на малые глубины опускают баржи и буксир на донный грунт, а сами баржи служат якорем. На поплавках 2 могут быть предусмотрены телекамеры для наблюдения поверхности. When moving or at rest, the complex will occupy a position as shown in FIG. 1. The difference will only be in the deflection of the winch cables 36, which connect the floats 32 and the barge 18. When a storm occurs, the tugboat 1 can disconnect and go to another area, wait out the storm and come back, connect and continue driving. In this case, the barges are lowered to 100 m, where there is no excitement during any storm, and the search after returning is carried out by signals from transmitters on any of the floats 32 and by images from space. In any storm, due to the inertia of the barges 18, the floats will be flooded and undergo loading, which corresponds to the depth of flooding, and for a short time. However, it is not always possible to get away from the cargo due to its specificity. In this case, the first barge 18 rises with winches, the tug 1 enters the basing device 19, the drive 22 is connected by grabs 21 for the protrusions 20 and the barge 18 with the tug 1 is lowered to 100 m, floats 2 are discharged to the surface and movement can continue. If a lot of water comes in, then you can wait or move on the batteries. They do the same in case of loss of control or engine failure. When going to shallow depths, the barges and tug are lowered to the bottom soil, and the barges themselves serve as an anchor. On the floats 2 can be provided with cameras for observing the surface.

При входе на ледовые участки буксир 1 может соединиться с первой баржей, зайти под лед, повернуть приводом и тросом 14 раму 9 до упора 15, включить двигатель 11 и начать медленно подниматься с помощью тросов лебедок 36 поплавков 32. Произойдет прорезание льда и можно начать движение. Поплавки 32 уйдут под лед за счет штанг 33. После образования прорези включают привод 5 и штангу 4 поворачивают до упора 6 и она войдет в прорезь. Это позволит всегда сохранять перпендикулярное положение рамы относительно ледовой нижней поверхности, т.к. упоры 3 имеют точечный контакт с ней и ограничивают подъем буксира 1. На фиг. 7 показан размер рабочий толщины льда, который может быть прорезан. Этот размер целесообразно принять с запасом 5 - 6 метров, что вообще непроходимо для любого ледокола, а можно и больше. Упоры 3 и пружины 34 позволят компенсировать неровности нижней поверхности ледового поля. Упоры 3 могут быть также подпружинены. Такой величины рабочая часть полностью обеспечит движение, т.к. фактически сквозная прорезь нужна только для того, чтобы обеспечить воздухообмен (отвод отработанных газов и подачу воздуха для образования смеси). Поэтому и при местном утолщении льда хоть до 20 метров за счет подвижек не играют роли. Если же участок велик, то можно перейти на аккумуляторы. Upon entering the ice sections, the tugboat 1 can connect to the first barge, go under the ice, turn the frame 9 to the stop 15 with the drive and cable 14, turn on the engine 11 and begin to slowly rise with the help of the hoist cables 36 floats 32. Ice will cut through and you can start moving . The floats 32 will go under the ice due to the rods 33. After the formation of the slot, the drive 5 is turned on and the rod 4 is turned all the way to 6 and it will enter the slot. This will always keep the frame perpendicular to the ice bottom surface, as the stops 3 have point contact with it and limit the lift of the tow 1. In FIG. 7 shows the size of the working thickness of the ice that can be cut. It is advisable to take this size with a margin of 5-6 meters, which is generally impassable for any icebreaker, or even more. Stops 3 and springs 34 will compensate for irregularities in the lower surface of the ice field. Stops 3 can also be spring-loaded. The working part will fully ensure movement of this magnitude, because in fact, a through slot is needed only to ensure air exchange (exhaust gas exhaust and air supply for the formation of the mixture). Therefore, with local thickening of ice at least up to 20 meters due to shifts, they do not play a role. If the plot is large, then you can switch to batteries.

Фактически проходятся любые льды, которые недоступны никаким ледоколам. На штанге нужно также иметь телекамеру и обязателен гидролокатор. In fact, any ice that is not accessible to any icebreakers will pass. On the bar you also need to have a camera and a sonar is required.

Баржу 13 можно опустить ниже любого ледяного выступа совместно с буксиром 1 и тогда опасности будут подвергаться поплавки 32. Но их число с запасом это тоже маловероятно для аварийной ситуации, как и при наезде на поплавки и частичном их разрушении. Это самый маловероятный случай. Но и тогда, срабатывает манометр 30 и газ из емкости 27 вытеснит воду через отверстие 26, она приобретет положительную плавучесть и всплывет. Так что, практически нет случаев, которые могли бы привести к разрушению барж, комплекса, потере груза и гибели комплекса, причем она может двигаться вообще скрытно, если закомуфлировать поплавки 32. Barge 13 can be lowered below any ice ledge together with tugboat 1 and then floats 32 will be in danger. But their number with a reserve is also unlikely for an emergency situation, as well as when hitting the floats and partially destroying them. This is the most unlikely event. But even then, the pressure gauge 30 is triggered and the gas from the tank 27 displaces the water through the hole 26, it acquires positive buoyancy and floats up. So, there are practically no cases that could lead to the destruction of barges, the complex, the loss of cargo and the death of the complex, and it can move generally secretly if the floats are camouflaged 32.

Фактически буксир 1 имеет только экипаж и помещение для него, двигатель и его отсек, а топливо буксир получает от баржи 17. Кроме этого, могут быть аккумуляторы и аварийный запас топлива, допустим на час работы. Экипаж около 10 человек. Поэтому буксир при значительной мощности двигателя будет малой грузоподъемности и габаритов. Скорость движения не нужна большой, т.к. заказчику нужно надежно получать груз и его не интересует скорость, с которой комплекс двигался. Поэтому можно ограничить скорость 20 км/час. Это в 3 раза меньше мощных судов на такой объем груза, а т.к. скорость входит в третьей степени в мощность с учетом сопротивления набегающему потоку, то мощность снизится в 9 раз. Кроме этого, если считать, что мощность, которая тратится на преодоление льда пропорциональна ширине прохода, то при ширине режущей части 50 мм будет экономия примерно в 70 раз. In fact, the tug 1 only has a crew and a room for it, the engine and its compartment, and the tug receives fuel from the barge 17. In addition, there may be batteries and an emergency supply of fuel, say for an hour. The crew is about 10 people. Therefore, a tug with significant engine power will be of low carrying capacity and dimensions. Speed is not needed big, because the customer needs to reliably receive the goods and he is not interested in the speed with which the complex was moving. Therefore, you can limit the speed to 20 km / h. This is 3 times less than powerful vessels for such a cargo volume, and since Since the speed is in the third degree in power, taking into account the resistance to the incoming flow, the power will decrease by 9 times. In addition, if we assume that the power that is spent on overcoming ice is proportional to the width of the passage, then with a width of the cutting part of 50 mm there will be a saving of about 70 times.

Баржи 18 могут загружаться любым грузом, но желательно, чтобы сохранить их тонкостенность, груз следует разместить в водонепроницаемой пленке и дозаполнить водной средой или газом под давлением, но тогда в последнем случае нужна автоматика. Barges 18 can be loaded with any load, but in order to preserve their thin-walledness, the load should be placed in a waterproof film and replenished with water or gas under pressure, but then in the latter case, automation is needed.

Полностью исключается пожар, т.к. баржи не имеют ни одного провода и, следовательно, источника возгорания или искры, причем практически при равной температуре, что позволяет не заботиться о стравливании давления и загустении при низких температурах. The fire is completely excluded since barges do not have a single wire and, consequently, a source of ignition or spark, and almost at the same temperature, which eliminates the need for pressure relief and thickening at low temperatures.

Баржа столь дешева в изготовлении, что обратно ее тащить нет смысла, но ее очень удобно использовать в качестве хранилища топлива на донном грунте с управлением подъема или удержания лебедкой. Если покупатель не хочет ее использовать как хранилище, то проще ее продать на металлолом. The barge is so cheap to manufacture that it makes no sense to drag it back, but it is very convenient to use it as a fuel storage on the bottom soil with the control of lifting or holding the winch. If the buyer does not want to use it as a storage, then it is easier to sell it for scrap.

Глубина погружения позволяет без перегрузки транспортировать нефть по рекам, причем снизить ее по сравнению с высотой за счет поплавок, избежать перегрузок. Но для маневренности на реках нужно иметь сзади еще один буксир. Комплекс универсален и позволяет проводить транспортировку на севере круглый год при соединении рек и моря. Таким образом, достигаются все поставленные цели, которые сформулированы выше. The depth of immersion allows oil to be transported along rivers without overload, moreover, to reduce it compared to height due to the float, to avoid overloads. But for maneuverability on the rivers you need to have another tug behind. The complex is universal and allows transportation in the north all year round when connecting rivers and the sea. Thus, all the goals set forth above are achieved.

Claims

1. A complex for transporting goods in ice and water, including underwater barges connected to a tug, characterized in that the underwater barges are equipped with floats with controlled winches, the cables of which are connected to underwater barges, and the floats are connected by rods to each other and to the tug, in this case, one of the underwater barges is connected to the tug by a fuel supply line, the front underwater barge is equipped with a tug-based device, and the tug is equipped with grips for holding it on the underwater bar-based device with the nose protruding beyond its front end, the bow of the tug being equipped with a swivel frame with sprockets, with a chain with cutting elements and a drive for rotating the lower sprocket, and the frame can be fixed in a vertical position of the chain with cutting elements, the tug is equipped with stops to limit its movement to the lower surface of the ice field and the floats fixed on the cable of its winches, while the tug and its floats are equipped with forced air lines, located on a turn tnoj drive rod and an abutment disposed on a tow and having a possibility ice positioned in the slots of the cutting elements.

2. The complex according to claim 1, characterized in that the underwater barge with fuel is equipped with a line for supplying gas under pressure to it.

3. The complex according to claim 1, characterized in that the submarine barges have a compartment with openings in the lower part, and in the compartment there is a gas source under pressure with shutoff valves controlled by a differential pressure sensor.