МОБИЛЬНЫЙ ПОДВОДНЫЙ ЖИЛОЙ ДОМ
MOBILE UNDERWATER DWELLING HOUSE

Изобретение относится к строительству подводных сооружений.
Технические решения в водной среде основываются на использовании взаимосвязи массы водоизмещения физическим телом, в том числе конструкцией строения, и его массы в воздушной среде, что реализуется для вертикальных перемещений сооружения. Например, уникальный подводный комплекс подлодки, дома, передвижного аппарата, лаборатории “Бентос-300” (Королев А.Б. Бентос-300, пять тысяч часов под водой. М., ВНИРО, 1992 г.), работа понтонов с управляемой посадкой в зависимости от массы поднимаемого груза и волнения моря (патент RU №2123958 C1, B63C 7/04, 27.12.1998). Наряду с сотнями разнообразных подводных строений нет мобильных жилых подводных домов для нужд труда и отдыха. Автором разработана серия самоходных подводных бытовых объектов: ресторан - патент RU №69484 U1, B63G 8/22, 27.12.2007, кафе - патент RU №2348565 C1, B63G 8/00, 10.03.2009, гостиница - патент RU №72675 U1, B63G 8/22, 27.04.2008, гостиница-ресторан-патент RU №72938 U1, B63G 8/32, 10.05.2008). Прототипом подводного жилого дома является самоходное подводное кафе.
В практике отсутствуют измерительные устройства определений размера плавучести физических тел, хотя способ работы таких устройств найден. Например, в водоеме от нулевой плавучести определителя - системы воздушной емкости и ее нейтрализатора плавучести (патент RU №2281221 C2, В63С 11/02, 10.08.2006,) делается выход с объектом измерений на нулевую (нейтральную) плавучесть с измерением компенсации баланса в сторону положительной или отрицательной плавучести. Для однородных материалов по их использованным массам и объемам, а также в совокупности из них отдельных отсеков, секций, этажей и всего корпуса строения плавучесть подсчитывается по формуле исходя из закона Архимеда (Свидетельство ФГУП “ВНТИЦ” №73200700004 от 22 января 2007 г. на интеллектуальный продукт: "Универсальная формула расчета плавучести тела по закону Архимеда"), заявлена Монаховым В.П.: Мт: рт×рж-Мт=Пт, где
Мт - масса тела, в г или т;
3
3
рт - относительная плотность тела, в г/см или т/м;
3
3
рж - относительная плотность жидкости, в г/см или т/м;
Пт - плавучесть тела, в г или т.
Цель изобретения: разработать устройство подводного типового монолитного жилого дома для безопасного и комфортного проживания до трех дайверов, в том числе их выхода и пребывания в массиве воды и на дне для труда, например фермерства, и отдыха на основе перемены плавучести с учетом меняющейся массы балласта и резерва плавучестей, с возможностью управляемых вертикальных, горизонтальных передвижений строения и его массового производства.
Технический результат изобретения заключается в возможности проживать в комфортном жилом доме под водой при обеспечении зданию нулевой плавучести, регулируемой перемены плавучестей для вертикальных перемещений, фиксации строения на необходимой глубине с возможностью выхода проживающим дайверам через шлюзовую камеру в массив воды, на дно, снабжая дыхание через воздуховод с поверхности воды внутри дома, от баллонов сжатого воздуха вне дома, и работы реверсивных электродвигателей для горизонтальных и вертикальных передвижений.
При проектировании строения с его размещением на воде, в массе воды или на дне водоема исходной позицией является определение его нулевой плавучести, т.к. на воде оно возвышается на размер его положительной плавучести, при нейтральной плавучести строение зависает на уровне погружения, на котором нулевая плавучесть произошла (с учетом инерции погружения или подъема), а при дальнейшем гашении положительной плавучести строение медленно опускается на дно и приобретает стационарность. Предлагаемое строение для массового производства - мобильный подводный дом для проживания до трех дайверов содержит верхнее герметичное воздушное помещение, обеспечивающее положение центра подъемной силы всего круглого для обтекаемости и поворотов монолитного железобетонного строения выше его центра тяжести, отсек регуляции для использования перемены плавучести с положительной на отрицательную и наоборот для вертикальных перемещений, для выделения части отсека на балансировку меняющейся массы дайверов, хозяйственных и продуктовых запасов, даров моря, смотровые окна: иллюминатор на крыше - верхней палубе - потолке, четыре иллюминатора в стене помещения, смотровой иллюминатор в железобетонном полу помещения под столом с прозрачной столешницей, поплавок с воздуховодом, электродвигатели и балластный отсек со смотровым колодцем, разъемным грузом и амортизаторами, например поддоном из автомобильных или тракторных шин. Далее раскрываются конструктивные элементы строения, их формы, взаимное расположение, виды взаимосвязей, взаимодействия, используемые материалы и параметры в совокупности с существенным элементом - водной средой, а также приводится пример расчетов и взаимосвязей данных помещения и отсека регуляции для определения необходимых параметров балластного отсека.
3
Например, исходные данные жилого монолитного строения: внешний радиус 2,8 м, высота потолка внутри помещения 2,5 м, выполнено, например, из армированного бетона плотностью р=4,5 г/см, покрытого с обеих сторон стены водостойким шумопоглащающим полимерным материалом, при толщине потолка и стены 10 см, пола в помещении 15 см. Вход в помещение сверху по металлической лестнице, ступеньки которой крепятся к металлической пластине и к арматуре стены, с другой стороны - к металлической пластине, но с перилами, общим весом 0,16 т. Внутри помещения дома имеется центральная опорная стойка в виде трубы, полая внутри, сквозная через весь дом с 5 по радиусу метровыми дисками толщиной, например, 1 см для металлического кругового опорного крепления армированного бетона сверху и снизу потолка и пола помещения дома, общей тяжестью 1,48 т. Диски вцементированы, вымещая армированный цемент, кроме последнего, который находится на полу отсека регуляции и арматурой связан с балластным отсеком. Вес внутри помещения предметов обустройства (спальные места, столы, стулья, умывальная раковина, душевая установка, баки - накопители пресной, морской, дистиллированной, минерализованной и сточной воды для всех видов бытовой потребности, вакуумный биотуалет, полки, карнизы, вешалки), оборудования (электростанция, электропечь, микроволновая печь, холодильник, аккумуляторы, кондиционер, компрессор, насосы, акваланги, обогреватели, фен и др.), шлюзовой камеры и ее люков, пяти иллюминаторов, портативной декомпрессионной камеры, приборов, инструментов, предметов снаряжения, например дыхательных трубок, воздушных емкостей, “донок” - свинцовой обуви, одежды, средств управления, связи и безопасности суммарно составляет 3,2 т.
3
2
2
2
3
3
Вход в дом выполняется по лестнице с верхней палубы - крыши здания, которая выступает над поверхностью воды высотой, зависимой от объема залитой морской воды в отсек регуляции плавучести, что может меняться для удобства пребывания на палубе и захода проживающих, при передвижениях на поверхности и волнении моря. Палуба имеет невысокую, например 0,2 м, дренажную для стока воды, например, из металлического прута вертикальную стенку, которая используется как ограждение для крепления трех баллонов сжатого воздуха с тремя воздуховодами до 20 м, используемых под водой, опущенными вниз и закрепленными у внешнего входа в шлюзовую камеру, двух баллонов, также огражденных бортиками, для аварийной резиновой воздушной емкости или дыхания в помещении дома при чрезвычайных обстоятельствах, инструментов, используемых на дне и в массиве воды по работе с грунтом, флорой и фауной. К тому же на крыше выполнен смотровой унифицированный по дому иллюминатор, например, в виде плоского или сегмента шара из бронированного стекла относительной плотностью 2,25 т/м с r=0,45 м или из акрила, S основания сегмента = 0,636174 м, h=6 см, с определением по формуле: V=1:6×3,1416×h×(h+3r), Vстекла - 0,0191983 м и Мстекла=0,0431961 т. V крепежа стекла = 0,0189721 м. Вес баллонов, в том числе со шлангами, аварийной воздушной емкости, загородки, бортиков, люка, инструментов и иллюминатора составляет 0,75 т.
3
Подача воздуха обеспечивается с поверхности воды через насадку незаливаемости от дождя, боковой волны с эффектом миниколокола в виде удлиненного перевернутого стакана с воздухозаборными отверстиями в нижней конусообразной стенке внутри стакана. Еще одна конусообразная стенка находится во внутренней верхней части стакана, также крепящаяся к каркасной втулке, например, с восемью воздуховодными отверстиями внизу, находящимися в разных вертикальных плоскостях с воздухозаборными отверстиями, по площади суммарно также превышающих более чем в 2 раза площадь входного отверстия шланга. Втулка насадки вкручивается на верх цилиндра, монолитно проходящего через втулку полусферического воздушного пластмассового поплавка радиусом 1 м и больше. Поплавок обеспечивает весом, например 176 кг, из стеклопласта р=2,25 г/см при толщине стенки 0,5 см водоизмещением 2,1279 т положительную плавучесть 1,9519 т. Во время аварии он является ограничителем глубины погружения, а также способным держать здание при ручном наматывании арматурного шланга воздуховода на барабан лебедки и подъеме жилого дома в случае отсутствия электричества и “севшем” аккумуляторе. При горизонтальных передвижениях поплавок скользит по воде полусферической частью и подтягивается воздуховодом, длина которого определяет максимум погружения, например 30 м. Для усиления крепости поплавок и воздуховод покрыты наноматериалами. В жилом помещении впритык или с вырезом к центральной опоре ставится рабочий стол, на котором устанавливается лебедка с барабаном и воздуховодом на нем, с электроприводом и системой зубчатых передач для аварийного ручного вращения барабана. В центральной опоре от барабана имеется удлиненное по высоте отверстие внутрь, в которое вставляется шланг воздуховода и протягивается вверх в опорной стойке, которая в виде цилиндра с внешней резьбой на конце продлевается на крыше на высоту, например, 0,2 м. Проходя через сальниковые герметичные манжеты и поджимную гайку на конце опорной стойки армированный воздуховод крепится выше над опорной стойкой к другому цилиндру, который монолитно во втулке поплавка проходит до его плоской поверхности, где соединяется с фланцем также для монолитного крепления, что необходимо для преодоления нагрузок перемещения поплавка при горизонтальных передвижениях и аварийного зависания здания на шланге. Выше поплавка на цилиндр вкручивается насадка, на самом верху которой имеются: маячок, антенны передачи сигналов SOS, телевизионной, мобильной связи и систем GPS/ГЛОНАСС, провода которых жгутом проходят внутри воздуховода к пульту управления и связи.
Поплавок при поднятом жилом здании находится на его стойке в виде дренажной трубы высотой 0,4 м, вкрученной в резьбу трубочного кольца, надетого на цилиндр центральной опоры и приваренного к диску крыши. Далее вверх дренажная труба имеет стеночный раструб с поперечными приваренными металлическими лентами по кривизне полусферического поплавка, образующими чашу, удобную чтобы подтягивать и надежно сажать поплавок при подъеме здания на поверхность воды. Конец воздуховода, намотанный на барабан, с края последнего вставлен внутрь его цилиндра, проходящего по центру барабана и образующего вместе с боковыми большими зубчатыми шестернями барабана и им самим единое монолитное целое. Лебедка состоит из двух стоек с двойными стенками. Изнутри сторон обеих внешних стенок имеются на осях с подшипниками по 3 малых шестеренки, находящиеся относительно центральной оси барабана и цилиндра под углом 120°, с зубцами, вставленными в зубцы больших боковых шестерен барабана. Цилиндр крепится на подшипниках внешних стенок стоек лебедки. Конец воздуховода выводится наружу и через сальниковую манжету и подшипник вставлен в стенку кондиционера, стоящего на отдельной по высоте площадке рабочего стола, рядом со стойкой лебедки. Вторая внутренняя стенка стоек имеет отверстие больше диаметра барабана и закрывает большие боковые шестерни и малые шестеренки от шланга воздуховода на барабане. Зубчатая передача ручного вращения барабана может выполняться снаружи стойки лебедки, например удлиняется цилиндр, свободный от воздуховода, на конце которого устанавливается штурвальный руль. На одной из стоек крепится стопор вращения большой шестерни с автоматической и ручной регуляцией. Одна из малых шестеренок внизу имеет зубчатую передачу от электромотора на вращение барабана в автоматическом режиме с постоянным подтягиванием поплавка. Корпус лебедки жестко закреплен к опорной стойке и к диску пола помещения. Воздушная емкость в корпусе кондиционера перед введенным воздуховодом имеет стенку, через верх которой проходит воздух, вниз обеспечивается сток случайной воды в накопитель при повреждении воздуховода. Провода выводятся через верх боковой стенки, и через прикрепленный к отверстию плотный полимерный рукав для задержки приточного воздуха и обеспечения пространства скручиваться и раскручиваться пучку проводов при вращении цилиндра лебедки и далее сделана проводка на рядом находящийся пульт управления. В верху другой боковой или задней стенки сделан отвод воздушного потока на компрессор зарядки аквалангов при выключенном кондиционере, либо компрессор воздуховодом присоединяется внутри кондиционера к выходному отводу на кратковременное использование имеющегося давления воздуха. На кондиционере установлена воздушная камера с короткой, например, с газовым шаровым краном соединительной трубкой в входную воздушную емкость кондиционера и по две дыхательные трубки по бокам камеры с клапанами вдоха и выдоха, с загубниками для дыхания при отключенном кондиционере. Перед штормовой погодой насадку воздуховода вкручивают по цилиндру до перекрытия дном стакана подачи воздуха и попадания воды в воздуховод, открывают верхние два и два нижних отверстия поплавка, обычно закрытых крышками, для заполнения поплавка водой и ухода вместе со зданием под воду на время шторма, при этом в помещении используется сжатый воздух баллонов и регенерация воздуха. М трубы с раструбом, поплавка, воздуховода с насадкой и цилиндром, лебедки с барабаном и электроприводом = 0,59 т, под водой до 0,34 т, т.к. поплавок и часть воздуховода с подтяжкой остаются наверху.
Вход на лестницу у бокового края палубы выполняется через люк - входное отверстие с оребрением, с радиусом, например, 0,4 м, закрываемым слегка выпуклой крышкой с ребрами жесткости изнутри и ручками, боковые отводы которых штырями выходят наружу и удерживают крестовину от свободного вращения. Вертикальный удлиненный запорный винт с вентилями на концах свободно проходит через крестовину с упором ее держателей в кронштейнах в полки-зацепы и в их закрытую боковую стенку в каркасе отверстия. При его выкручивании из неподвижного цилиндра с резьбой в центре крышки, подвижной и неподвижной плашками на винте крестовина отжимается наружу, а крышка с вакуумной износостойкой резиной в круглой канавке, приходящейся на оребрение отверстия, поджимается к корпусу люка. При открытии люка крышка снаружи поворачивается с вентилем в сторону через блок с держателем, который другим концом закреплен на подшипнике запорного винта. Изнутри вход закрывается с лестницы вторым вентилем. В крышке люка выполнен мембранный клапан жилого помещения для выхода - вытяжки избытка приточного и выдыхаемого воздуха.
С трех сторон - “кормовой” и двух боков стены строения установлены реверсивные электродвигатели, передняя сторона считается “носом” строения при горизонтальных передвижениях, именно в ней установлен ведущий иллюминатор, другие два по бокам и четвертый на “корме” стандартный для дома иллюминатор с плоским или выпуклым бронированным стеклом или из акрила и внешней подсветкой, которой можно мигать, а в арсенале общения на расстоянии - использование световой, гидроакустической или ультразвуковой связи. Подводные лодки предупреждаются гидроакустическим генератором сигналов. Для аварийного ограничения погружения и экстренного всплытия, например при обрыве воздуховода и поплавка, предлагается воздушная емкость, которая в сжатом состоянии закреплена вокруг стены строения над иллюминаторами в виде оформительского, например, голубого обода. С двумя баллонами сжатого воздуха, находящимися на крыше дома, выполняется герметично через потолок и стену помещения двумя металлическими с шаровыми кранами трубками соединение с внешней воздушной емкостью. При этом перед кранами в трубках сделаны перекрываемые отводы для подачи воздуха внутрь помещения при чрезвычайных обстоятельствах. При обрыве воздуховода в расширенном месте его входа внутрь трубы опорной стойки вставляется резиновая пробка с рычажным поджимом вверх по трубе.
2
3
Под углом в 45° вправо или влево от центра диаметра “нос”-“корма” выполнена шлюзовая камера шириной 1,2 м, глубиной 0,9 м и высотой 2,0 м, позволяющая выход дайвера в костюме с ластами и с аквалангом, либо двум подводным пловцам с воздушным воротником на 10-15 минут дыхания, так как уже при открытом люке в массив воды предложено воспользоваться закрепленными рядом на внешней стороне стены двадцатиметровыми воздуховодами от баллонов со сжатым воздухом, лежащих на крыше дома. Каждый воздуховод имеет оконечное дыхательное устройство с регулятором подачи воздуха и загубником. Объемом шлюзовой камеры 2,16 м в отсеке регуляции выделено заполненное морской водой пространство вместимостью 2,19456 т, учитываемой в отрицательной плавучести строения без балластного отсека, которое определено как дополнительная емкость шлюза. Вода емкости, перекаченной из отсека регуляции в камеру первым насосом шлюза, помогает дайверу безопасно выдержать давление внешнего массива воды при открытии люка внешней стены, выходе в открытый водоем и закрытии люка. Без емкости в плавучести здания имеются колебания при заливе забортной воды в камеру с дайвером и при откачивании воды за “борт” строения при его возвращении. При наличии емкости такие колебания отсутствуют при соблюдении последовательности действий: дайвер заходит в камеру из помещения, закрывает входной люк, заливает воду из емкости, в которой остается остаток воды, равный объему водоизмещения дайвером, который затем открывает люк в массив воды водоема, выходит и закрывает люк, при этом масса воды в камере равна массе воды, которая была в емкости, а остаток воды в емкости, равный водоизмещению дайвера, примерно или равен массе самого дайвера, который своей массой в это время в доме отсутствует, т.е. колебаний в плавучести строения не произошло. По возвращении дайвера вода из шлюзовой камеры ее вторым насосом переливается обратно в емкость до ее полноты. Те же процедуры делаются при выходе в водоем и возвращении дайверов вдвоем. Ззаход второго можно делать отдельно со сливом воды из шлюзовой камеры в емкость после выхода первого дайвера в водоем, при этом в емкости появляется масса воды объемом шлюзовой камеры и остатком воды, равным водоизмещению первого дайвера, то есть происходит самокорректировка части отсека регуляции по меняющейся массе балласта дайверов по выделенному пространству 0,3 м для дозалива объемом воды, равным водоизмещению выбывших дайверов. Так при заходе в камеру второго дайвера, заливе воды из емкости и выходе второго в водоем в емкости появится остаток воды объемом водоизмещения уже двух дайверов, также сохраняя отсутствие колебаний в плавучести дома. При возвращении дайверов по одному с переливом воды в емкость снова в емкости возникает ее полнота и остается масса воды объемом другого дайвера, при заливе воды из емкости в камеру при заходе другого дайвера его масса вытесненной воды остается в емкости и затем сливом обратно в емкость она становится полной, а шлюзовая камера с дайвером - пустой, т.е. устойчивость снова сохраняется. Выходить могут все три подводных пловца. В помещении, в шлюзовой камере и снаружи имеются параллельные кнопки включения залива камеры из емкости и залива емкости из камеры (отключение автоматическое), включения аварийной откачки воды из камеры третьим насосом в водоем, в том числе случайной воды из помещения, для чего в камеру сделано перекрываемое отверстие. Люк камеры находится в передней стенке шлюза, на верху которого имеются клапаны входа и выхода воздуха из и в помещение. В стене выполнено входное-выходное отверстие с оребрением снаружи в металлическом корпусе, т.е. использована унифицированная входная люковая система, в том числе по параметрам и то же из помещения в шлюзовую камеру. Снаружи в стене под люком сделаны полка-ступень и ручки для удобства входа и выхода. В дырки на вентильном кольце в шлюзовой камере вставлены металлические тросики с креплением к стене, что служит замком вращения вентиля и затруднением проникновения посторонних из водоема, то же во входном люке помещения.
3
В помещении установлена портативная декомпрессионная барокамера для двух дайверов сидя при нарушениях режима длительности пребывания на глубине, так как в помещении дома нормальное атмосферное давление. Для передачи оборудования, инструментов, предметов снаряжения, образцов породы грунта, флоры и фауны, емкостей с пробами морской воды в стене здания выполнена переходная бронированная емкость в виде трубы, например, диаметром 20 см и длиной 60 см, с торцами, плотно закрываемыми крышками и прижимными замками, с малым наклоном внутрь для стока до 19 л воды, с внешним контейнером, полкой-ступенькой и ручкой. В помещении имеется бак пресной воды, предусмотрена подача насосом морской воды в висячий под потолком бак-накопитель, из которого самотеком через патрубок и кран вода поступает на дистилляцию, затем в накопитель для душа, умывальной раковины и в бак-накопитель с минерализацией для питья и приготовления пищи. Имеется накопитель бытовых стоков, которые устраняются канализационным насосом по отводной трубе, причем поступление забортной воды и устранение стоков делается одновременно и равными объемами. Другое оборудование в доме возможно разнообразным в зависимости от потребности с корректировкой по учету их массы, например выделяется тренажерная площадка для физических упражнений. Жилой дом, например, выполнен с возможностью опускаться на грунт водоема с креплением на дне балластного отсека дома 1-2 слоев отработанных автомобильных или тракторных шин, масса которых может составить 0,25 т, объемом 0,147 м, отрицательной плавучестью -0,1 т, учитываемой по отсеку регуляции в балансировке хозяйственных запасов.
2
Электроснабжение обеспечивается подводным кабелем с берега, с судна, например баржи, с коллективным электрогенератором или набором солнечных батарей через втулку опорной стойки или перекрываемое трубочное отверстие в стене либо аккумулятором с подзарядкой при поднятом здании, например, в береговых условиях у пирса или на верхней палубе от, например, однофазной бензиновой или дизельной, или газовой электростанции с подключением инвертора МАП “Энергия”, который заряжает аккумуляторы, а затем преобразует запасенную энергию в 220 вольт, максимально повышая КПД. Электроэнергия может также быть от волновой или солнечной, или ветровой коллективной электростанции, а также, например, от горизонтальной плоскости поплавка 3,14 м, на которой выполнена установка солнечной батареи. Отключение сетевой электроэнергии дублируется включением аккумулятора на работу насоса откачки воды из шлюзовой камеры за “борт” и резервного насоса откачки воды из отсека регуляции. Для вертикальных и горизонтальных перемещений предусмотрена работа отсека регуляции плавучести и внешних боковых реверсивных электродвигателей, поворачивающихся в вертикальной плоскости до 360° и обратно или без ограничений и заднего более мощного электродвигателя. Монтаж двух боковых электродвигателей стационарно выполнен на металлических осях - трубных стержнях, каждый из которых поворачивается на двух опорных подшипниках. Один из подшипников находится в горизонтальной опорной балке, например, длиной 1,2 м, приваренной над отсеком регуляции к арматуре пола помещения. Второй подшипник герметично выполнен в сплетении четырех крепежных стоек, под углом опирающихся на концы горизонтальной балки и дополнительной вертикальной балки, пересекающей первую. Крепежные стойки используются для формирования обтекаемой конструкции вокруг стоек гидродинамического герметичного “плавника” с двояковыпуклым симметричным профилем. В нем имеется пространство для устройства электропривода с системой зубчатых передач и электрического переходника с возможностью трубе-стержню с проводами внутри и внешне электродвигателю с гребным винтом на нем выполнять в пределах круга или круговые повороты и фиксироваться для осуществления совместной работы боковых электродвигателей с использованием их реверсивности и разности углов поворотов. Это позволяет, например, результирующим команды джойстиком зданию регулируемо подниматься и опускаться при нулевой плавучести строения, двигаться жилому дому в любом направлении, увеличивая скорость основным силовым кормовым двигателем в отсутствии гидродинамической кавитации при работе гребных винтов и вне зависимости от погодных условий. Возможен обогрев помещения, для чего часть стены выстилается термоотражающим серебристым экраном - двойным слоем алюминиевой фольги со стальными нитями внутри, которые безопасны при замыканиях. Постоянно поддерживается работа аккумуляторов для аварийного случая, и в запасе может быть портативная электростанция или электрогенератор. Масса электродвигателей, электроприводов, вспомогательных устройств, опорных балок, кронштейнов равна 0,45 т.
3
3
3
3
3
3
3
2
2
2
3
2
2
3
3
2
3
3
Вертикальные перемещения осуществляются переменой плавучести с положительной на отрицательную и наоборот, для чего часть ниженаходящегося отсека регуляции, например, объемом 2 м залита морской водой и при р=1,016 г/смсоставляет - 2,032 т, учтенной в балласте строения до балластного отсека, откачка которой обеспечивает подъем строения от нулевой плавучести, вторая часть отсека регуляции, например, также объемом 2 м входит в баланс положительной плавучести строения и составляет +2,032 т, залив которой приводит к погружению дома и возврат к нулевой плавучести при сливе воды, т.е. балансировка выполнена так, что первая часть залита, вторая нет. При погружении поплавок с частью воздуховода массой до 0,25 т, которая учтена в отрицательной плавучести, остается на поверхности, обеспечивая дополнительную положительную плавучесть, которая гасится балансировкой - требуемым заливом второй части отсека. Меняющийся балласт числа и массы дайверов учитывается балансировкой - гашением заливом воды остатка положительной плавучести третьей части отсека регуляции, в котором выделено пространство положительной плавучести, например, для троих дайверов 0,3 м, равное балансировке отрицательной плавучести от 0 до -304,8 кг, учтенной в балласте строения дома. Четвертую часть отсека регуляции составляет положительная плавучесть части воздушного пространства, например, объемом 1,0 м, массой до 1,016 т вместимости морской воды, учтенной в отрицательной плавучести строения. Заливом или сливом воды до нулевой плавучести выполняется балансировка поступивших хозяйственных, продуктовых запасов, тяжести разнообразных материалов, складируемых в помещении или на верхней палубе, в том числе появляющихся при выходах в массив воды или пребывании на дне водоема. В полу жилого помещения выполнено перекрываемое отверстие для прохода воздуха в и из отсека регуляции. Как упоминалось ранее, вода дополнительной емкости шлюзовой камеры помещена в отсеке регуляции объемом 2,16 м вместимостью 2,19456 т. При использовании типовых построек жилых домов могут иметь место отклонения по массам используемого обустройства, например содержимого на верхней палубе и в помещении, наборов оборудования, инструментов. В ходе строительства возможны отклонения, например, в параметрах относительной плотности и массы использованного армированного бетона. При спуске в воду по осадке дома выявляются отклонения, которые устраняются добором или снятием бетона балластного отсека. В “заселенном” доме поправки по отрицательной плавучести выполняются добором, например установкой аквариума, или излишек переводится в учет по массе хозяйственных запасов, либо сокращением набора оборудования, устройств. При освоении подводного дома и корректировке под водой выполняется учет взвешиванием тяжести дайверов, всего содержимого, которое вносится и берется под воду, определяется дозалив учитывемой массы воды, например по счетчикам подачи и слива воды, до параметров тяжести, учтенных по отрицательной плавучести, и выход от положительной на нулевую плавучесть. Полученные данные подлежат анализу для выработки благоприятных режимов балансировки типового здания и по частным требованиям. Таким набором частей в качестве примера определился объем отсека регуляции в 7,46 м с вместимостью морской воды 7,57936 т. В отсеке регуляции проходит смотровой колодец, например, R стенки внешний = 0,455 м, R внутренний = 0,45 м, S колодца со стенкой = 0,6503897 м, колодца без стенки = 0,636174 м, S сечения стенки = 0,0142157 м, V стенки = 0,0047887 м, М стенки = 0,037687 т, труба опорной стойки, например, R внешний = 6 см, R внутренний = 3 см, S опорной трубы = 0,0113097 м, S сечения трубы = 0,0084823 м, V=0,0028573 м, М=0,0224869 т. V диска, насосов и труб внутри отсека регуляции = 0,032 м. Массы стенки колодца, опорной стойки, диска, насосов и труб ранее учтены, насосы подачи и откачки воды отсека частью находятся в массе стены дома. S отсека регуляции = 22,240566 м, V отсека регуляции = 7,492 м, М вместимости морской воды отсеком = 7,611872 т, высота = 0,3368619 м. Высота открытого смотрового колодца залитого водой = 0,4268619 м, V открытого снизу смотрового колодца = 0,2715584 м, высота подъема здания над поверхностью воды при пустом отсеке регуляции плавучести = 22,28 см. Уровень залива водой отсека регуляции строения определяется электронно-акустическим прибором для измерения уровня жидкости в баках и водоемах (Госреестр приборов России №29726-05, Самара, СГАУ), ведется учет показаний счетчиков воды, датчиков, расходомеров с аналитической обработкой данных, что может использоваться для автоматического регулирования работы отсека регуляции. Контроль глубины погружения и выход на нулевую плавучесть определяется по нанесенной на воздуховоде разметке при его размотке с барабана лебедки. Эхолотом определяются глубина водоема, косяки рыбы и крупные объекты.
3
2
3
2
3
3
2
3
2
3
2
2
3
3
3
2
3
3
2
3
3
2
3
3
3
3
2
2
3
3
3
3
3
Итоговые данные: R строения = 2,8 м, высота жилого помещения = 2,5 м, толщина потолка и стены = 10 см, толщина пола в помещении = 15 см, р ж/б=4,5 т/м, S крыши = 24,63 0144 м, р бронированного стекла = 2,25 т/м, R иллюминатора = 0,45 м, S стекла иллюминатора = 0,636174 м, V стекла = 0,0191983 м, М бронированного стекла = 0,0431961 т, V крепежа стекла = 0,0189721 м. R люка = 0,4 м, S люка = 0,502656 м, р стали = 7,87 т/м, М одного диска = 0,2472439 т, М армированного бетона, вытесненного одним диском = 0,141372 т, М крыши без иллюминатора, люка и дисков = 10,288347 т; S внутри строения = 22,902264 м, V отсека регуляции = 7,492 м, М вместимости морской воды отсеком = 7,611872 т. Высота отсека регуляции с учетом смотрового колодца, опорной стойки, диска, насосов, труб = 0,3368619 м, высота стены без крыши, включая стену отсека регуляции = 2,9868619 м, S четырех иллюминаторов = 2,544696 м, S сечения стены = 1,72788 м, М стены без иллюминаторов и люка = 21,852917 т, М пола без смотрового колодца, опорной стойки и дисков = 14,739232 т, длина окружности стены = 17,59296 м; М лестницы = 0,16 т, М опорной стойки и пяти дисков = 1,48 т, М содержимого помещения = 3,2 т, М баллонов, в т.ч. со шлангами, загородки, бортиков, люка, иллюминатора, аварийной воздушной емкости и инструментов = 0,75 т, М трубы с раструбом, поплавка, воздуховода с насадкой и цилиндром, лебедки с барабаном и электроприводом = 0,59 т, М реверсивных двигателей и их крепления = 0,45 т, М воды дополнительной емкости шлюза = 2,19456 т, М дайверов = 0,3048 т, М залитой воды в отсек регуляции = 2,032 т, М продуктовых и хозяйственных запасов, складирования морских материалов = 1,016 т, V диска, насосов и труб внутри отсека регуляции = 0,032 м, V открытого снизу смотрового колодца отсека регуляции = 0,2715584 м, V строения без балластного отсека и смотрового колодца = 75,758295 м, М водоизмещения строения без балласта = 76,970427 т, М строения без балластного отсека = 59,057856 т, П строения без балласта = +17,912571 т, что по балансировке равно отрицательной плавучести балластного отсека. Для определения высоты этого отсека, имеющего смотровой колодец со стенкой из стали и трубную стальную опорную стойку, состоящего из армированного бетона конкретной относительной плотности, использовано преобразование универсальной формулы как Пт=Vт×(рж-рт), имеем: равенство: Vж/б×(рж-рж/б)+Vст.×(рж-рст.)=-17,912571 т, при замене по формуле: Vт=Sт×hт определяем высоту балластного отсека: 23,968446 м×hм×(1,016 т/м-4,5 т/м)+0,0142157 м×hм×(1,016 т/м-7,87 т/м)+0,0084823 м×hм×(1,016 т/м-7,87 т/м)=-17,912571 т, -83,661636 т/м×hм=-17,912571 т, hм=0,2141073 м. Таким образом, балластный отсек высотой 21,41073 см имеет отрицательную плавучесть -17,912571 т, состоящую из -17,879258 т железобетона и -0,0333091 т стали, V армированного бетона = 5,1318192 м и его М = 23,093186 т, V стали = 0,0048598 ми ее М = 0,0382466 т. М балластного отсека = 23,131432 т. V открытого смотрового колодца балластного отсека = 0,1362094 м. Общая высота здания = 330,09692 см, S здания = 24,630144 м, S здания × h здания - V см. колодца = V здания = 80,895579 м, М водоизмещения здания = 82,189908 т, балансировка здания по нулевой плавучести на уровне положительной плавучести +17,912571 т и отрицательной плавучести -17,912571 т, при максимуме погружения жилого дома до 30 м. М здания = 82,189288 т, что обеспечивает нулевую плавучесть. V строения без балласта 75,758295 м + V армированного бетона балласта 5,1318192 м + V стали 0,0048598 м= 80,894973 м с М водоизмещения здания = 82,189292 т, т.е. расчетные и действительные объемы и массы, в том числе водоизмещения всего здания практически равны - расхождения в граммах и кубических сантиметрах.
3
В местах, где глубина водоема до 60 м, предлагается ограничитель погружения в виде разъемной вставной части балласта на требуемой длине линя, например круглой плашки высотой 15 см, радиусом 42,74647 см, V=0,0861079 м, М=0,3874855 т, с отрицательной плавучестью -0,3 т, выделенного по центру дна балластного отсека. Вверх от центра круглой плашки отходит линь, проходящий во втулке опорной стойки через две сальниковые герметичные манжеты, к лебедке под рабочим столом. Ложась на дно груз снижает отрицательную плавучесть дома на -0,3 т, если этого оказалось достаточным, то погружение прекращается, если нет, то отрицательную плавучесть строения сливом воды необходимо уменьшить до параметров от -0,3 т до нулевой плавучести. При подъеме дома и его горизонтальных передвижениях груз подтягивается к выемке дна балласта работой лебедки с электроприводом или набором зубчатых передач ручного вращения барабана. При аварии груз может отделяться, а также вместо него возможен подъем другого груза.
По другой системе погружения и остановки на нужной глубине выполнены путем наматывания обжимного 2-3 сальниковыми манжетами для герметизации прохождения лебедочного троса через втулку центральной опоры. На дне трос прикреплен к большому валуну или к железобетонному, например, в 2-3 т блоку. При положительной плавучести здания от 200 кг и меньше насос отключается. Погружение производится с преодолением положительной плавучести здания, подтягиванием и намоткой троса на барабан лебедки в помещении дома с остановкой на требуемой глубине выключением электропривода и установкой стопора. Вверх строение контролируемо поднимается имеющейся положительной плавучестью. Предусматривается ручное вращение барабана.
В районе цунами жилой дом строится с козырьком крыши, который перекрывает круглый верх стенки отдельной железобетонной емкости в виде чаши, выполненной в дне водоема, радиусом на 15-30 см больше радиуса жилого строения. Горизонтальным проходом здание посредством крюка на отдельном грузе снимает покрывало консервирования чаши пленкой или брезентом с накопившимися отложениями ила, песка или остатков жизнедеятельности обитателей водоема. Подтянув отдельный груз тросом строение опускается в чашу с корректировкой через центр смотрового колодца по отметинам на дне чаши, которые высвечиваются подсветкой фонарями смотрового иллюминатора. Опустившись, с учетом сжимания шинной подстилки строение до крыши оказывается той же высоты, что и стенка чаши. Козырек перекрывает чашу на уровне плоскости дна водоема, по которому прокатятся с донными отсосами завихрения цунами. Зацепить, поднять и опрокинуть здание жилого дома массой 82,2 т цунами затруднительно. При этом воздуховод откручен с цилиндра поплавка, максимально втянут в цилиндр опорной стойки и герметично перекрыт крышкой. Баллоны сжатого воздуха и инструменты перенесены в помещение, открыты верхние и нижние отверстия у поплавка для его затопления в стороне от здания рядом со съемными круговой загородкой и стойкой поплавка. Для дыхания открываются аварийные баллоны сжатого воздуха или включаются установки регенерации воздуха, или агрегаты очистки газовой среды через воздухопроницаемые кассеты с веществами, поглощающими диоксид углерода и вредные вещества. После цунами - всплытие откачкой воды отсека регуляции.
При погружениях возрастает гидростатическое давление воды на стену, крышу и дно здания, что учитывается в обеспечении герметичной прочности строения, например при погружении на 15 м давление вместе с атмосферным возрастает в 2,5 раза, причем на дно оно на 0,33 ат больше, чем на крышу.
Изобретение поясняется чертежом, на котором изображено подводное жилое строение с воздуховодом и полусферическим поплавком. Жилое помещение 1 с иллюминаторами 2 выполнено с соблюдением комфортности и санитарно-гигиенических требований. Свежий воздух поступает из кондиционера 3 через воздуховод 4, находящийся внизу на барабане лебедки 5, вверху соединен с полусферическим поплавком 6 посредством проходящим через него цилиндром 7 из нержавеющей стали. На верх цилиндра вкручена насадка 8 незаливаемости от дождя, боковой волны и с эффектом миниколокола. Нижняя конусообразная стенка 9 насадки внизу имеет круглые воздухозаборные отверстия 10. На верху насадки установлены маячок, антенны SOS, телевизионной, мобильной связи, систем GPS/ГЛОНАСС 11. При подъеме здания поплавок размещается в чаше раструба 12 дренажной трубы. Для консервирования во время шторма поплавок заливается водой через нижние два 13 и два верхние 14 отверстия, края которых утолщены, и в них герметично с прокладкой вкручиваются крышки. При этом насадка вкручивается по цилиндру до герметичного перекрытия воздуховода. Для входа в дом на палубе имеется люк 15, крышка которого закрывается и открывается вентилями 16 на запорном винте снаружи и изнутри. Под жилым помещением находится отсек регуляции 17 с насосом набора воды 18 и двух насосов откачки 19, один из которых, аварийный, работает от сети и от аккумулятора. К стене и арматуре пола прикреплены три электродвигателя 20 для вертикальных и горизонтальных передвижений. Внизу находится балластный отсек 21 с отдельным по форме круглым в виде большой шайбы грузом 22, например в 387,5 кг, по центру дна. По высоте груз составляет только часть отсека, от которой вверх уходит втулка 23 опорной стойки с линем 24 внутри, проходящим к лебедке разъемного груза 25. На дне балластного отсека выполнен поддон 26 из автомобильных или тракторных шин.
Для осуществления работы отсека регуляции с возможностью выхода на расчетную нулевую плавучесть необходимо иметь залитую часть емкости на подъем и всплытие, воздушную часть на погружение, часть воздушного пространства отсека регуляции на балансировку меняющегося балласта дайверов и часть по хозяйственным нуждам и резервным запасам, что позволяет осуществлять вертикальные перемещения строения дома. Три реверсивных электродвигателя обеспечивают горизонтальные передвижения и при нулевой плавучести вертикальные перемещения, что может выполняться в ручном режиме и в автоматическом, при котором навигационная система GPS или ГЛОНАСС и электронное программное управление работы двигателей и насосов с учетом пространственной ориентации, заданных команд, показаний уровня залива водой отсека регуляции относительно нулевой плавучести электронно-акустическим прибором, счетчиками, датчиками, расходомерами обеспечивают от закрытия входного люка выполнение погружений и подъемов, прохождение производственного маршрута по замкнутой кривой, остановок и вращений в требуемых по флоре и фауне местах, возвращение и всплытие на исходную позицию. При этом поплавок, резиновая воздушная емкость, разъемный балласт составляют тройную систему безопасности неконтролируемого погружения.
Предусматриваются строгие предписания по строительству, испытаниям, сертификации, допуску и эксплуатации типового круглого строения дома, построенного в производственных условиях. Составляются четкие подробные инструкции проживания в доме с возможно полным набором внештатных ситуаций и действий при этом проживающих. При продаже дома производятся погружение, инструктаж и знакомство со снаряжением и мерами безопасности. Например, пользованием насосами шлюзовой камеры и ее переходными отверстиями, открытием и закрытием крышки люка, резервным насосом отсека регуляции, отсоединением разъемного балласта, использованием баллонов сжатого воздуха для дыхания под водой, в помещении, для резиновой круговой воздушной емкости, применением дыхательных трубок с загубником, клапанами вдоха и выдоха, вставленными в воздушную камеру, присоединенную к кондиционеру и обычно перекрытую, для дыхания при отключенном кондиционере. В комплекте оборудования и снаряжения имеются 3 системы безопасности и экстренного подъема на поверхность воды, предлагаются индивидуальные воздушные воротники с подвесными ремнями, накаченные на 15 минут дыхания, что достаточно для выхода через шлюзовую камеру и всплытию на поверхность водоема, а также аппараты регенерации воздуха.