МОДУЛЬНАЯ БАРЖА И СПОСОБ РАБОТЫ МОДУЛЬНОЙ БАРЖИ
MODULAR BARGE AND METHOD OF ITS OPERATION

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к модульной барже, имеющей модуль баржи с первым концом и вторым концом, и модуль буксира, снабженный движущим устройством, при этом модуль баржи выполнен с возможностью принимать модуль буксира на одном конце, как определено в ограничительной части п.1 формулы. Изобретение также относится к модулю буксира в соответствии с ограничительной частью п.10 формулы, модулю баржи в соответствии с п.15 формулы и к способу эксплуатации модульной баржи в соответствии с ограничительной частью п. 20 формулы изобретения.
Уровень техники
Модульные баржи, содержащие модуль баржи, выполненный с возможностью приема груза и не имеющий движущего устройства, и модуль буксира, обладающий движущим устройством, широко известны. Такие модульные баржи часто имеют модуль буксира, используемый для нескольких модулей барж. Такая система эксплуатируется таким образом, что один модуль баржи загружается/выгружается в порту, пока другой модуль баржи транспортируется в море. Это означает, что модуль буксира с его оборудованием и экипажем эффективно используется в море, благодаря чему в порту затрачивается меньше непродуктивного времени. Такие модульные баржи типично содержат комбинацию модуля буксира-толкача и модуля баржи, где модуль буксир находится в зацеплении с кормой модуля баржи для толкания ее носом вперед. Примеры известных модульных барж показаны, например, в GB 2132566 А и US 4356784.
Приведенные ссылки относятся к интегрированным системам буксир-баржа (ITB), где модуль буксира и модуль баржи жестко соединены друг с другом, практически образуя одно судно, благодаря чему между модулем буксира и модулем баржи отсутствуют относительные перемещения. Модульная баржа может также относиться к шарнирно-сочлененным системам буксир-баржа (ATB), где модули буксира и баржи соединены через шарнир, который допускает относительное перемещение по одной оси или в одной плоскости при дифференте на нос или при дифференте на корму.
Обычно известные комбинации толкач-баржа предназначены для работы в открытом море, поэтому в ледовых условиях их работе помогают ледоколы.
В попытках создать многоцелевое судно были разработаны так называемые суда двойного действия (DAS). В таком известном судне нос является обычным носом для работы в открытом море, а корма предназначена для ледокольных операций и снабжена поворотным движущим устройством, например поворотной гондолой с движительным комплексом. При работе в море судно движется носом вперед, а при работе в ледовых условиях судно движется ледокольной кормой вперед. Поскольку движительный комплекс выполнен поворотным, винт (винты) можно использовать для обмывания корпуса судна для уменьшения трения об лед. Такое решение описано, например, в US 5218917. Такое решение, однако, является очень дорогим, как в отношении строительства судна, так и в отношении его эксплуатации. Такое судно должно строиться как ледокол, поэтому ледокольная корма не пригодна для работы в открытом море из-за ледокольной конфигурации. Кроме того, экипаж и оборудование простаивают в порту, в отличие от известных модульных барж, описанных выше.
Раскрытие изобретения
Целью настоящего изобретения является создание модульной баржи, в которой устранены вышеописанные недостатки и которая обладает эффективностью комбинированного судна как при операциях в порту, так и при операциях в двух разных условиях при разных обстоятельствах. Примерами таких обстоятельств являются открытое море и ледовые условия. Эта цель достигается посредством модульной баржи по п. 1 формулы.
Основная идея изобретения заключается в оптимизации использования соответствующего грузоподъемного модуля, а также в оптимизации использования соответствующего движущего устройства для работы в разных условиях. Эта цель может достигаться путем использования одного или более модуля баржи и произвольного количества модулей буксиров, при этом модуль баржи выполнен с возможностью принимать первый модуль буксира на своем втором конце для того, чтобы первый модуль буксира толкал баржу первым концом вперед, и модуль баржи выполнен с возможностью принимать второй модуль буксира на своем втором конце для того, чтобы второй модуль буксира тянул баржу вторым концом вперед.
Меняющиеся условия можно проиллюстрировать примерами, когда первый модуль буксира толкает модуль баржи при работе в открытом море и когда второй модуль буксира тянет модуль баржи при работе в ледовых условиях.
Предпочтительно, в этом случае, первый конец модуля баржи предназначен для работы в открытом море, второй конец (корма) первого модуля буксира предназначен для работы в открытом море и первый конец (нос) второго модуля буксира предназначен для работы в ледовых условиях.
Предпочтительно модуль баржи на втором конце имеет средства крепления к модулю буксира, а первый модуль буксира имеет первый конец (нос), снабженный средствами крепления к модулю баржи и второй конец (корму), снабженный первым движущим устройством, а второй модуль буксира имеет первый конец (нос), снабженный вторым движущим устройством, и второй конец (корму), снабженный вторыми средствами крепления к модулю баржи.
В частности, за счет размещения средств крепления к модулю буксира на разных вертикальных уровнях относительно ватерлинии модуль баржи легко может принимать первый и второй модули буксира независимо от уровня загрузки модуля баржи, т.е. независимо от того, загружен ли модуль баржи полностью и имеет глубокую осадку, или имеет неполную загрузку или пуст и имеет мелкую осадку.
Первый и второй модули буксира, таким образом, могут крепиться к модулю баржи и сохранять свою соответствующую проектную осадку для оптимальной работы.
Кроме того, первый конец модуля баржи может быть преимущественно спроектирован для работы в открытом море, например иметь носовой бульб.
Первый модуль буксира может иметь второй конец (корму), предназначенный для операции толкания в открытом море, т.е. обеспечивающий хороший подвод воды к винту первого движущего устройства, имеющий недорогое движущее устройство и поэтому не требующий высоких эксплуатационных затрат. Это означало бы наличие обычного механического движущего устройства с валом, на который насажен винт, предпочтительно винт с изменяемым шагом.
Второй модуль буксира может иметь первый конец (нос), предназначенный для ледокольных операций и, далее, снабжен поворотным движущим устройством, преимущественно гондолой с электрическим движущим комплексом. Это имело бы преимущества для операции буксировки в ледовых условиях и даже позволяло бы обмывать корпус ото льда в переднем направлении движения в таких ледовых условиях. В ледовых условиях поток воды, создаваемый винтом, обтекает корпус и уменьшает сопротивление между льдинами и корпусом. Далее, гондола (гондолы) можно поворачивать для изменения направления тяги. Поток воды от винта может отбивать прилипший лед. Передние винты также можно расположить так, чтобы "прогрызаться" сквозь любые мешающие гребни льда.
Средства крепления могут преимущественно содержать соединительные гнезда на втором конце модуля баржи для приема, например, соответствующих соединительных клиньев, расположенных на первом конце (на носу) первого модуля буксира и на втором конце (на корме) второго модуля буксира.
Особенно в ледовых условиях преимущественным было бы применение шарнирно-сочлененных средств крепления. Они допускают продольную качку, которая способствует уменьшению сил, действующих как в ледовых условиях, так и в штормовом море. Кроме того, такие средства создают некоторый зазор между вторым тянущим модулем буксира и модулем баржи, что является дополнительным преимуществом в таких условиях.
Другие преимущественные признаки модульной баржи приведены в пп. 2-9 формулы.
Модуль буксира для использования в составной барже по пп. 1-9 имеет первый конец и второй конец, при этом первый конец снабжен первым средством крепления модуля баржи или вторым движущим устройством, а второй конец снабжен первым движущим устройством или вторым средством крепления модуля баржи, как показано в пп. 10-14.
Признаки модуля баржи определены в пп. 15-19 формулы, а признаки способа эксплуатации модульной баржи приведены в пп. 20-22.
Краткое описание чертежей
Далее следует более подробное описание чисто иллюстративного примера настоящего изобретения со ссылками на приложенные чертежи, где
Фиг. 1 - вид сверху модульной баржи, содержащей модуль баржи и первый модуль буксира.
Фиг. 2 - вид сбоку модульной баржи на фиг. 1.
Фиг. 3 - вид сбоку модуля буксира на фиг. 1.
Фиг. 4 - модульная баржа, содержащая модуль баржи и второй модуль буксира.
Фиг. 5 - вид сбоку модульной баржи на фиг. 4.
Фиг. 6 - вид сбоку второго модуля буксира на фиг. 4.
Фиг. 7-10 примеры работы модульной баржи по настоящему изобретению.
Осуществление изобретение
Сначала, со ссылками на фиг. 1-6, будет описана модульная баржа по настоящему изобретению, содержащая модуль баржи, первый модуль буксира и второй модуль буксира.
Далее, со ссылками на фиг. 7-10, будет подробно описан пример работы модульной баржи по настоящему изобретению, содержащей модуль баржи, первый модуль буксира и второй модуль буксира.
Наконец, будут описаны некоторые преимущества и альтернативы настоящего изобретения.
На фиг. 1 и 2 показана модульная баржа, содержащая модуль баржи 1 и модуль буксира 2.
Модуль 1 баржи имеет первый конец 11, в данном варианте функционирующий как нос, и второй конец 12, в данном варианте функционирующий как корма. Второй конец 12 модуля 1 баржи выполнен с возможностью приема первого модуля 2 буксира и имеет по существу U-образную форму от отверстия в направлении второго конца 12, и имеет выемку 13 для приема первого модуля 2 буксира. U-образный второй конец 12 с двумя ветвями 16 и основанием 17 между ними определяет выемку 13. Первый конец 11 модуля баржи 1 снабжен носовым бульбом 14. Далее, модуль 1 баржи снабжен средствами 15 крепления модуля буксира, которые могут быть выполнены в форме гнезд. Предпочтительно средства 15 крепления модуля буксира расположены на разной высоте (фиг. 2) относительно уровня воды. Средства 15 крепления модуля буксира расположены на внутренней стороне ветвей 16 U-образ-ного второго конца 12 модуля 1 баржи.
Первый модуль 2 буксира более подробно показан на фиг. 3. Первый модуль 2 буксира имеет первый конец 21, в данном варианте - нос, и второй конец 22, в данном варианте - корму. Первый конец 21 модуля 2 буксира снабжен первыми средствами 23 крепления модуля баржи, расположенными на сторонах переднего конца 21 и которые могут быть выполнены в форме клиньев для соединения (фиг. 1) с гнездами, т.е. со средствами 15 крепления модуля буксира, описанными выше. Предпочтительно, первые средства 23 крепления модуля баржи расположены на разной высоте относительно уровня воды.
За счет того, что средства крепления модуля буксира и первые средства крепления модуля баржи расположены на разных высотах относительно уровня воды, можно легче осуществлять соединение модуля баржи и первого модуля буксира при разной степени загруженности баржи. Таким образом, первый модуль буксира может сохранять проектную осадку для оптимального толкания.
Первый модуль 2 буксира снабжен первым движущим устройством 24, расположенным на втором конце 22. Первое движущее устройство предпочтительно является известным механическим движущим устройством с одним гребным валом. Первое движущее устройство 24 содержит винт 25 и руль 26, как показано на чертеже.
Модуль 1 баржи также может иметь соответствующие средства (не показаны) крепления модуля буксира на внутренней стороне основания 17 U-образного второго конца 12 модуля 1 баржи. В этом случае передняя часть первого конца 21 первого модуля 2 буксира также будет снабжена соответствующими средствами крепления модуля баржи (не показаны) для соединения с этими средствами крепления модуля буксира. Это позволит дополнительно закрепить и стабилизировать соединение между модулем баржи и первым модулем буксира.
Первый модуль 2 буксира может толкать модуль 1 баржи первым концом 11 модуля 1 баржи вперед в направлении F движения.
На фиг. 4 и 5 показана модульная баржа, содержащая модуль 1 баржи и второй модуль 3 буксира. Модуль 1 баржи идентичен показанному выше на фиг. 1-3, но, тем не менее, также будет описан.
Модуль 1 баржи имеет первый конец 11, в данном варианте работающий как корма, и второй конец 12, в данном варианте работающий как нос. Второй конец 12 модуля 1 баржи выполнен с возможностью приема второго модуля 3 буксира и имеет по существу U-образную форму, открытую в направлении второго конца 12 и определяющую выемку 13 для приема второго модуля 3 буксира. Выемку 13 определяет U-образный второй конец 12 с двумя ветвями 16 и основанием 17 между ними. Первый конец 11 модуля 1 баржи снабжен средствами 15 крепления модуля буксира, которые могут быть выполнены в форме гнезд. Предпочтительно средства 15 крепления буксира расположены на разной высоте (фиг. 5) относительно уровня воды. Средства 15 крепления модуля буксира расположены внутри ветвей 16 U-образного второго конца 12 модуля 1 баржи.
Второй модуль 3 буксира более подробно показан на фиг. 6, второй модуль 3 буксира имеет первый конец 31, в данном варианте - нос, и второй конец 32, в данном варианте - корму. Второй конец второго модуля 3 буксира снабжен вторыми средствами 33 крепления модуля баржи, расположенными на боковых сторонах второго конца 32, которые могут иметь форму клиньев для соединения (фиг. 4) с гнездами, т.е. средствами 33 крепления модуля буксира, описанными выше. Предпочтительно вторые средства 33 крепления модуля баржи расположены на разной высоте относительно уровня воды.
За счет того, что средства крепления модуля буксира и вторые средства крепления модуля баржи, или только средства крепления буксира, расположены на разной высоте относительно ватерлинии соединение между модулем баржи и вторым модулем буксира осуществляется легче при разной загрузке модуля баржи. Первый модуль буксира, таким образом, может сохранять проектную осадку для оптимальных тяговых характеристик.
Это дает особые преимущества в ледовых условиях, т.е. при работе, когда второй модуль 3 буксира работает в тянущем режиме. Ледокольные характеристики в значительной степени зависят от того, находится ли ватерлиния ледокольного второго модуля 3 буксира на правильном уровне. Когда первый конец 31 второго модуля 3 буксира предназначен для работы в ледовых условиях, корпус имеет особую конфигурацию для оптимизации ледокольных свойств. Когда модуль 1 баржи снабжен средствами 15 крепления модуля буксира на разных вертикальных уровнях относительно ватерлинии, вторые средства 33 крепления модуля баржи всегда можно расположить так, чтобы соединить их с релевантными средствами 15 крепления модуля буксира так, чтобы ледокольные свойства были оптимальны, как указано выше.
Применение шарнирно-сочлененных средств крепления дает особые преимущества в ледовых условиях. Они допускают продольную качку, которая способствует уменьшению сил, действующих как в ледовых условиях, так и в штормовом море. Кроме того, такие средства создают некоторый зазор между вторым тянущим модулем буксира и модулем баржи, что является дополнительным преимуществом в таких условиях.
Второй модуль 3 буксира снабжен вторым движущим устройством 34 на первом конце 31. Второе движущее устройство 34 предпочтительно является поворотным, электрической двигательной установкой 35, расположенной в гондоле и содержащей винт 36, как показано на чертеже. Второе движущее устройство также может быть механическим или электрическим поворотным движущим устройством.
Модуль 1 баржи также может иметь соответствующие средства крепления модуля буксира (не показаны) внутри основания 17 U-образного второго конца 12 модуля 1 баржи. В этом случае передняя часть второго конца 32 второго модуля 3 буксира также оснащена соответствующими вторыми средствами крепления модуля баржи (не показаны) для соединения с этими средствами крепления модуля буксира.
Второй модуль 3 буксира может тянуть модуль 1 баржи вторым концом 12 модуля 1 баржи вперед в направлении F движения.
На фиг. 7-10 показан пример работы модульной баржи по настоящему изобретению.
Пример показывает использование первого модуля 2 буксира, второго модуля 3 буксира и трех модулей баржи - первого модуля 101, второго модуля 102 и третьего модуля 103, которые идентичны модулю 1 баржи, описанному выше со ссылками на фиг. 1-6. Первый модуль 2 буксира и второй модуль 3 буксира также идентичны первому модулю 2 буксира и второму модулю 3 буксира, описанным выше со ссылками на фиг. 1-6. Это значит, что компоненты, описанные выше, не обязательно идентифицировать отдельно.
В этом примере порт обозначен позицией Р, ледовые условия обозначены позицией I, а открытое море обозначено позицией О. Направление F движения вперед также соответствует направлению F движения вперед на фиг. 1-6.
Далее следует описание двух режимов работы модульной баржи - первого режима, который осуществляется в открытом море О, и второго режима, который осуществляется в ледовых условиях I.
На фиг. 7 первый модуль 101 баржи покидает порт Р, вытягиваемый вторым модулем 3 буксира в ледовых условиях I. Первый модуль 101 баржи и второй модуль 3 буксира соединены друг с другом средствами 15 крепления буксира и вторыми средствами 33 крепления баржи, как описано выше со ссылками на фиг. 4-6. Второе движущее устройство 34 смывает лед, встречающийся на первом конце 31 второго модуля 3 буксира, когда модульная баржа движется в направлении F вторым концом 12 модуля 1 баржи вперед. Первый конец 31 второго модуля 3 буксира предназначен для работы в ледовых условиях. Первый конец 11 первого модуля 1 баржи предназначен для работы в открытом море и, например, снабжен носовым бульбом 14, как описано выше. Однако, поскольку бульб в данном случае находится сзади, такая конструкция не влечет никаких недостатков.
Одновременно, второй модуль 102 баржи идет в открытом море О в порт Р. Второй модуль 102 баржи толкает первый модуль 2 буксира первым концом 11 второго модуля 102 баржи вперед в направлении F движения. В открытом море О первый конец 11 второго модуля 102 баржи, снабженный носовым бульбом 14, улучшает ходовые качества. Кроме того, дополнительные преимущества дает то, что второй конец 22 первого модуля 2 буксира также предназначен для работы в открытом море, т.е. имеет конструкцию, обеспечивающую более благоприятный подвод воды к винту 25. Первое движущее устройство 24 преимущественно может содержать, например, обычное механическое движущее устройство, содержащее низкооборотный двигатель внутреннего сгорания с одним гребным валом. Это позволяет добиться экономии и на конструкции, на двигателе, на потреблении топлива, и в эксплуатации.
Третий модуль 103 баржи стоит в порту под погрузкой/разгрузкой.
На фиг. 8 и 9 первый модуль 101 баржи и второй модуль 102 баржи обмениваются модулями буксиров.
Когда первый модуль 101 баржи будет протянут вторым модулем 3 буксира сквозь лед, второй модуль 3 буксира может покинуть первый модуль 101 баржи и переместиться и войти в зацепление со вторым концом 12 второго модуля 102 баржи своим вторым концом 32 (как показано штриховой линией на фиг. 8). При зацеплении вторые средства 33 крепления баржи второго модуля 3 буксира соединяются со средствами 15 крепления модуля буксира второго модуля 102 баржи. Теперь второй модуль 3 буксира готов тянуть второй модуль 102 баржи через ледовые условия I в порт Р (фиг. 9 и 10) соответствующим образом, описанным со ссылками на фиг. 7.
В это же время первый модуль 2 буксира покидает второй модуль 102 баржи и входит в зацепление со вторым концом 12 первого модуля 101 баржи (как показано дугообразной стрелкой на фиг. 8), чтобы продолжить движение, толкая первый модуль 101 баржи первым его концом 11 вперед в направлении F движения в открытом море О в место назначения (фиг. 9 и 10).
На фиг. 9 показано как комбинация модуля баржи и модуля буксира поворачивается в направлении F движения. Положения, приведенные на фиг. 8, показаны штриховыми линиями.
Третий модуль 103 баржи все еще находится в порту под погрузкой/разгрузкой и ожидает проводки в ледовых условиях I в открытое море вторым модулем 3 буксира, идущим в порт Р.
На фиг. 10 показана ситуация, обратная ситуации по фиг. 7. Первый модуль 2 буксира толкает первый модуль 101 баржи в открытом море О, а второй модуль 3 буксира тянет второй модуль 102 баржи сквозь лед I в порт Р. Когда второй модуль 102 баржи со вторым модулем 3 буксира прибудет в порт Р, этот второй модуль 102 баржи можно оставить под погрузкой/разгрузкой и второй модуль 3 буксира может войти в зацепление с третьим модулем 103 баржи для вытягивания его в ледовых условиях I в открытое море О вторым концом 12 третьего модуля 103 баржи вперед в направлении движения, как показано на фиг. 7. Когда эта комбинация модуля баржи и модуля буксира выйдет в открытое море О, второй модуль 3 буксира может оставить третий модуль 103 баржи и подобрать с следующий модуль баржи, ожидающий проводки в порт Р, как описано выше.
В ледовых условиях, например в арктических районах, проводка сквозь лед часто осуществляется лишь на короткие расстояния и большая часть времени проводится в открытом море. Таким образом, применение двух взаимодополняющих модулей буксира, один из которых специализирован для ледовых условий, в другой - для работы в открытом море, в комбинации с идентичными баржами позволяет добиться высокой эффективности и экономии.
Модуль буксира, специализированный для работы в ледовых условиях, в большей или меньшей степени может использоваться только для работы во льдах. Это значит, что его первый конец (нос) может быть спроектирован специально под ледовые условия, например иметь ледокольную форму. Кроме того, второе движущее устройство на его первом конце также может быть выбрано для этой конкретной цели, т.е. это может быть поворотное электрическое движущее устройство, расположенное в гондоле, которое помимо буксирования груза может эффективно использоваться для смывания льда с носа второго модуля буксира. Следовательно, дорогое тяговое оборудование можно использовать в максимально возможной степени именно для тех целей, для которых оно предназначено. Кроме того, можно подобрать оптимальный экипаж, т.е., экипаж, обладающий широкими познаниями в области ледокольных операций.
Модуль буксира, специализированный на операциях в открытом море, а также модуль толкающего буксира, может использоваться только для операций в открытом море. Это значит, что второй конец может быть спроектирован для работы в открытом море, т.е. обеспечивать оптимальный поступающий поток воды к винту вдоль соответствующей обычной линии киля. Кроме того, первое движущее устройство может быть обычным механическим движущим устройством (как описано выше), требующим небольших инвестиций и эксплуатационных расходов. Экипажу не обязательно обладать какими-либо специальными знаниями, превышающими нормальные требования.
Модуль баржи, т.е. каждый из первого, второго и третьего модулей баржи в вышеприведенном примере в принципе может быть спроектирован для работы в открытом море, т.е. иметь носовой бульб на первом конце. С одной стороны, носовой бульб спереди обеспечивает хорошие мореходные качества в открытом море при толкании первым модулем буксира, тогда как, с другой стороны, носовой бульб, находящийся сзади, когда модуль баржи буксируется вторым модулем буксира в ледовых условиях, не создает никаких негативных эффектов.
Для обеспечения хорошей маневренности второй конец модуля баржи можно спроектировать с возможностью соединения с первым концом первого модуля буксира и со вторым концом второго модуля буксира, чтобы образовать интегральную конфигурацию корпуса для обтекаемого движения вперед.
В частности, U-образный второй конец 12 модуля баржи с его ветвями 16, образующими выемку 13 для приема буксира, предназначен для приема второго конца 32 второго модуля 3 буксира для обеспечения обтекаемого движения для работы в ледовых условиях I. Преимущественно, ветви 16 также имеют форму, образующую хороший ледокольный корпус со вторым модулем 3 буксира.
Такая система может применяться для арктических танкеров сжиженного природного газа, арктических нефтеналивных танкеров, арктических контейнеровозов, арктических сухогрузов и пр.
Выше были описаны изменяющиеся условия, относящиеся к первому режиму работы в открытом море и второму режиму работы в ледовых условиях.
Изобретение может использоваться и в других изменяющихся условиях. Например, модульная баржа может использоваться в первом режиме работы для речных перевозок, когда первый модуль буксира может быть предназначен для работы на спокойном мелководье, типичном для речных путей. Второй режим работы может применяться в открытом море в условиях шторма и высокой волны. Такие условия обусловливают использование предпочтительных движителей, конструкции модулей баржи и подготовку экипажа.
Средства крепления модуля буксира и средства крепления модуля баржи могут содержать шарнирно-сочлененное соединение. Оно допускает продольную качку, что является достоинством в ледовых условиях и в штормовом море. Преимущественно, между тянущим вторым модулем буксира и модулем баржи в таких условиях имеется зазор.
Очевидно, что количество модулей баржи и модулей буксиров может меняться в зависимости от обстоятельств, при которых используется модульная баржа и когда меняются такие факторы, как плечо перевозки, скорость погрузки/выгрузки и пр.
Настоящее описание и приложенные чертежи предназначены только для пояснения основной идеи изобретения. Детали изобретения могут меняться в пределах объема прилагаемой формулы.