устройство для транспортировки жидких грузов

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВКИ ЖИДКИХ ГРУЗОВ, содержащее подводный танкер, связанный посредством тяг с судном-буксировщиком, отличающееся тем, что, с целью улучшения эксплуатационных характеристик за счет повышения безопасности, оно снабжено плавучими элементами, посредством которых указанные тяги соединены с оконечностями упомянутого танкера, трубопроводами, связанными своими концами соответственно с одним из плавучих элементов и подводным танкером, и обратными клапанами, посредством которых концы этих трубопроводов сообщены с полостью подводного танкера, причем один из клапанов подключен к полости подводного танкера своим входом, а другой выходом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к транспортным устройствам для перевозки по воде экологически опасных грузов, например нефтепродуктов. Эти устройства могут быть использованы не только на свободной воде, но и при ледовом плавании.

Известно транспортное устройство для водной среды, которое содержит буксир и соединенную с ним одну или более барж.

Недостатками такого транспортного устройства являются:

возможность столкновения с нарушением целостности корпуса, что приведет к утечке груза и, если это нефтепродукты или другие экологически опасные грузы, к отравлению экватории;

возможность возникновения пожара, т.к. палубная часть баржи контактирует с воздушным пространством, содержащим кислород, что может вызвать пожар при стравливании давления из емкостей при повышении температуры и возникновении искрения (могут быть и другие обстоятельства, например умышленный поджог).

Известно транспортное устройство для ледового плавания, которое содержит подводный танкер, который соединен тягой с ледоколом. Ледокол образует проход во льдах путем их разрушения и в этом проходе располагается тяга к танкеру, который находится на глубине.

Недостатками такого транспортного устройства являются:

отрицательная плавучесть танкера, что вызывает дополнительную нагрузку на ледокол (далее судно);

потопление танкера при обрыве тяги;

при остановке судна, танкер будет тонуть или он должен иметь какие-либо устройства управления, которые приводятся в действие с судна, и следящие системы.

Однако наличие каких-либо механизмов на танкере, даже если он находится под водой, может привести к пожару или взрыву, т.к. все механизмы имеют электроприводы с искрениями и какие-нибудь контакты, которые также искрят, возможен также пробой кабеля при его повреждении.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков, а именно: устранение возможности повреждения непосредственно танкера, включая его механизмы и их приводы, устранение возможности пожара.

Это приводит к повышению эксплуатационных характеристик за счет повышения безопасности.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено плавучими элементами, посредством которых указанные тяги соединены с оконечностями танкера, трубопроводами, связанными концами соответственно с одним из плавучих элементов и подводным танкером, и обратными клапанами, посредством которых концы этих трубопроводов сообщены с полостью подводного танкера, причем один из клапанов подключен к полости подводного танкера входом, а другой выходом.

На фиг.1 изображен общий вид описываемого устройства; на фиг.2 плавучий элемент; на фиг.3 танкер; на фиг.4 разрез А-А на фиг.2; на фиг.5 вид с торца на танкер.

Устройство для транспортировки жидких грузов содержит судно 1 и подводный танкер 2. Танкер 2 соединен тягами 3 с плавучими элементами 4 (далее поплавками, которые соединены с судном). Соединение осуществляется смешанное (и последовательное тягами 5, и параллельное тягами 6) для обеспечения надежной силовой связи даже в случае обрыва одной из тяг 5,6. Совместно с тягами 3 проложены трубопроводы 7,8, которые закреплены на поплавках 4 и имеют крышки 9,10. Под крышками имеются фланцевые разъемы (не показаны).

Трубопроводы 7,8 имеют герметичные вводы 11 в корпус 12 танкера 2. Трубопровод 8 размещен концом в выемке 13 дна корпуса 12 и имеет обратный клапан 14, трубопровод 7 имеет также обратный клапан 15, который подпружинен для обеспечения герметичности до заданного давления.

Имеется еще один трубопровод с обратным клапаном, аналогичным по устройству и направлению тому, что в трубопроводе 8. Разница в том, что конец этого трубопровода расположен в верхней точке и служит для удаления воздуха при закачке нефти на глубине (эта магистраль не показана на чертежах). При закачке нефти в нагруженном состоянии трубопровод 8 заглушен, поэтому воздух будет удаляться через трубопровод 7.

Танкер 2 имеет полости 16 с воздухом и балласт в донной части (не показан, т.к. это может быть просто усиление корпуса), которые обеспечивают ей ориентированное устойчивое положение как при заполненном объеме, так и на плаву, когда она порожняя. В верхней части танкер 2 имеет горловину 17 с герметичной крышкой.

На поплавке 4 установлена лебедка 18 с электрическим приводом и выполнен канал в виде приваренной трубы 19 для размещения в ней трубопроводов 7,8 и тяги 3 в виде троса.

Танкер 2 имеет по продольному периметру ребра 20, которые обеспечивают целостность корпуса 12. Для проскальзывания тяги 3 на петле закреплен шкив 21.

Действует устройство для транспортировки жидких грузов следующим образом.

При загрузке танкер 2 находится на поверхности водоема и соединен с поплавками 4 тягами 3, поплавки находятся на плаву рядом. Танкер 2 начинают загружать через горловину 17 до допустимого погружения, после чего горловину герметизируют и продолжают загрузку через трубопровод 7, воздух удаляется через предохранительный клапан (не показан) в любой верхней точке танкера 2.

На поверхность танкера устанавливают груз, добиваются, чтобы он начал погружаться, но если снять груз, танкер должен всплыть. Тогда абсолютная величина отрицательной плавучести будет в пределах груза, допустим 1 т. Эту тонну груза можно выполнить в виде стакана с водой, общая масса которого 1 т. Стакан заполняется водой так, чтобы он мог плавать, тогда танкер опустится до момента перехода стакана в плавающее состояние. Затем трубопроводы 7,8 заглушают и закрывают крышки 9,10. Танкер опускается на длину тяги 3. Длина тяги 3 и погружение танкера регулируются лебедками 18. Во всех случаях глубина погружения должна быть больше глубины погружения любого надводного судна, допустим 15 м.

При движении судна 1 за счет динамического сопротивления водной среды будет образовываться угол . Для опускания танкеров 2 в процессе движения включают все лебедки, которые синхронно их опускают. Отсчет длины тяги может производиться либо по тросу, либо по углу поворота шкива на лебедке. Чем больше скорость, тем меньше и меньше глубина погружения танкера.

По прибытии к месту назначения трубопровод 7 соединяют с источником сжатого воздуха, а трубопровод 8 с емкостью, в которую перегружается нефть. При подаче сжатого воздуха нефть вытесняется из танкера 2 (предохранительный клапан с трубопроводом не должен срабатывать при этом усилии, т.к. последний заглушен), танкер 2 всплывает, далее выгрузку производят обычным способом через горловину 17.Если нефть выгружается часто, то необходимо компенсировать убавившуюся массу, например предусмотреть гибкие оболочки в донной части на внутренней ее стороне и закачать туда забортную воду до приобретения танкером отрицательной плавучести.

Сам танкер 2 ввиду его сравнительно малой стоимости может быть использован как хранилище на месте назначения, например для объектов на островах или побережье Северного ледовитого океана.

Если произведена выгрузка и танкер больше не загружается, то поплавки 4 размещают на поверхности танкера 2, они крепятся подтягиванием тяги 3 лебедкой 18 и транспортируются совместно по водной поверхности.

К судну 1 танкеры 2 крепятся непосредственно тягами. Если транспортное устройство прибыло к месту назначения с помощью ледокола, то для обратной транспортировки танкеры нужно заполнить водой. Размеры танкеров могут не позволить перемещать их в самом проходе от ледокола. Возможна транспортировка танкеров по ледовой поверхности, т.к. их масса мала при значительной опорной площади.

При транспортировке по водной поверхности трубопроводы 7,8 свертываются и укладываются на поверхности танкера.

Рассмотрим возможность аварийной ситуации. При повреждении судна 1 отсоединяются тяги 5, 6 и, если судно пойдет ко дну, это не повлияет на целостность танкеров.

Обрыв трубопроводов 7,8 также не приведет к утечке нефти в водную среду, т.к. подпружинивание обратного клапана 15 обеспечивает герметичность трубопровода 7. Обрыв одной из тяг 5, 6 не нарушит целостности танкера 2. При обрыве одной тяги 3 танкер 2 займет вертикальное положение и тяга 3 может быть восстановлена.

Однако, если танкер 2 очень большой грузоподъемности, то целесообразно иметь страховочные дополнительные поплавки 4.

Повредить встречное судно танкер 2 не может, т.к. он заглубляется больше, чем осадка любого судна. Чтобы танкер не повредила подводная лодка, необходимо на поплавках 4 иметь гидравлический генератор сигналов в водную среду.

При обрыве всех тяг танкер опустится на дно и не будет раздавлен при любой глубине, т.к. он полностью заполнен жидкостью. Это позволяет организовать его подъем в течение, допустим, года.

Если танкер получил повреждение донной части от мели со скальными выступами, т.е. скосы и ребра в ее передней части не вывели его вверх, то утечка нефти будет незначительна, т.к. нефть имеет плотность меньше плотности воды и не будет самопроизвольно вытекать вниз. Это позволяет подтянуть танкер лебедками 18 вверх и наложить пластырь.

Пожар и взрыв в танкере также невозможны, т.к. он не имеет источников искрения и сам находится в водной охлаждающей среде.

Следует отметить, что скорость транспортирования нефти будет такой же, как и при любом другом варианте, т.к. при прочих равных условиях (например, одинаковая полезная нагрузка, одинаковая мощность) гидравлическое динамическое сопротивление будет не больше, чем у надводного танкера.

Такое устройство приобретает еще одно ценное качество в сравнении с используемыми транспортными устройствами целостность танкера при любом шторме (на глубине шторм не сказывается, а поплавкам шторм не опасен, т.к. они выполнены в виде герметичных емкостей со смещенным центром тяжести). Судно 1 во время сильного шторма может, отсоединив тяги 5, 6, до его окончания уйти в другой район.

Транспортное устройство может быть с успехом использовано при ледовом плавании. В этом случае в качестве судна используется ледокол, а танкер может быть намного большей ширины, чем проход, который проделывается ледоколом, т.к. поплавки 4 всегда будут иметь ширину меньше, чем ширина прохода.

Такое транспортное средство обладает большей безопасностью. Это связано с тем, что на танкер не воздействуют льды.

При аварийной ситуации, когда ледокол затерт льдами и вмерз, танкер останется целым, т.к. он под льдом и шире прохода, а тяги можно вывести на поверхность льда и закрепить, если нет возможности поднять на поверхность поплавки. Этот вариант возможен, т.к. поплавкам не нужна большая положительная плавучесть и они могут быть подняты транспортными средствами ледокола. Можно сделать наоборот: завести поплавки под лед. Это также возможно путем стравливания воздуха из поплавков, подвода их под лед, когда суммарная положительная плавучесть поплавков, и танкера станет минимальной. После подвода поплавков под лед их снова заполняют воздухом.

Затраты на изготовление плавучих элементов (поплавков 4) и танкеров 2 незначительны, т. к. к ним не предъявляются особые требования, в частности танкеры не требуют усиления корпуса, а это позволит сэкономить значительные средства по сравнению со стоимостью надводных танкеров.

Предлагаемое устройство практически устраняет возможность возникновения пожара или разрушения от столкновения, что соответствует поставленной цели изобретения.