Плавучее средство для транспортировки жидких сред
CRAFT FOR THE LIQUID MEDIA TRANSPORTATION

Изобретение относится к области судостроения и может быть использовано для транспортировки жидких сред речными или морскими водными путями.
Известно плавучее средство для перевозки жидких сред, размещаемых в сферических танках, расположенных в продольном направлении плавучего средства и прикрепленных к его корпусу (см. патент RU №2446980 «Танкер для перевозки сжиженного газа», кл. В63В 25/12, 2012 г.). Недостатком известного плавучего средства является высокая стоимость его изготовления и ограниченные функциональные возможности: средство предназначено только для транспортировки сжиженного газа.
Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является плавучее средство для транспортировки жидких сред, включающее набор цилиндрических емкостей, расположенных в продольном направлении плавучего средства (см. патент RU №2456198, «Способ транспортировки жидких веществ и устройство для его реализации», кл. В63В 25/12, 2012 г.). Недостатком данного плавучего средства является его низкая надежность и ограниченные функциональные возможности. Выполнение емкостей из эластичной водостойкой пленки позволяет эксплуатировать такое плавучее средство только в незагрязненных водных средах, так как большинство острых предметов, находящихся в воде, могут повредить пленку с последующим вытеканием жидких веществ в воду. Только при транспортировке питьевой воды ее утечка из емкости не создаст угрозы для окружающей среды. В остальных случаях последствия такой утечки будут иметь непредсказуемый характер, вплоть до экологической катастрофы. Кроме того, согласно формуле изобретения, наполнение емкостей на 0,95-0,97 поперечного сечения жидкими веществами, плотность которых больше 1,0, приведет к подтапливанию емкостей или даже к полному их погружению на дно водоема. Все это ограничивает транспортировку и номенклатуру жидких веществ на рассматриваемом плавучем средстве.
Техническим результатом настоящего изобретения является повышение надежности транспортировки жидких сред, расширение функциональных возможностей плавучего средства и номенклатуры перевозимых жидких сред.
Указанный результат достигается тем, что в известном плавучем средстве для транспортировки жидких сред, включающем набор цилиндрических емкостей, расположенных в продольном направлении плавучего средства, в нем емкости выполнены в виде танков из высокопрочного материала, например, легированной стали, расположенных в секциях параллельными рядами, при этом танки гидравлически связаны и скреплены между собой на постоянной основе, образуя единый корпус плавучего средства. Танки располагаются секциями по три ряда каждая. При этом танки могут располагаться в поперечном сечении как над друг другом, так и смещены относительно друг друга в шахматном порядке. В продольном направлении танки также могут быть смещены относительно друг друга в шахматном порядке. В этом случае первая (носовая) и последняя секции содержат укороченные танки. Первая носовая секция снабжена обтекателем, который может быть укороченным в пределах первой секции, так и распространен на всю длину плавучего средства. Для заполнения и опорожнения танков плавучее средство содержит общую гидравлическую магистраль и снабжено установкой по переработке жидкости, например, по регазификации сжиженного газа или по очистке воды. Полости между танками выполнены герметичными и заполнены негорючей газовой средой или в указанных полостях размещены дополнительные емкости с аналогичной газовой средой. Отношение длины танка к его диаметру может находиться в диапазоне (5-15).
Выполнение емкостей из высокопрочного материала и скрепленных между собой на постоянной основе позволяет получить единый корпус плавучего средства, который может надежно транспортировать жидкие среды по водным путям. Плавучесть этого средства обеспечивается двумя путями: неполным заполнением танков или размещением в полостях между танками дополнительных емкостей с негорючей газовой средой, а также выполнением этих полостей герметичными. Единый корпус, изготовленный из прочностных емкостей, позволяет не только транспортировать жидкие среды, но и хранить их длительное время. В этом случае корпус выполняет роль хранилища. Плавучее средство доставляет значительный объем жидкой среды к пункту назначения и сливает эту среду в хранилища потребителей или само становится базой-хранилищем для постепенной подачи жидкой среды, например, сжиженного газа или питьевой воды потребителю. Требуемая прочность плавучего средства достигается не только прочностью каждого танка, но и взаиморасположением этих танков относительно друг друга. В поперечном сечение плавучего средства танки могут быть расположены друг под другом или находится в каждом ряду в шахматном порядке. Второй вариант позволяет повысить устойчивость корпуса при волнении водной среды в морских условиях. В продольном направлении в каждой секции танки также могут быть расположены в двух основных вариантах: равномерно по каждой секции или со смещением танков относительно друг друга в каждом ряду. В этом случае в первой и последней секции устанавливаются укороченные танки. Смещение танков относительно друг друга позволяет скрепить секции с танками между собой по аналогии с кирпичной кладкой. При транспортировке жидкой среды плавучее средство испытывает существенное гидравлическое сопротивление, которое снижает скорость плавучего средства и энергозатраты на транспортировку. Для снижения гидравлического сопротивления на носовой секции установлен обтекатель, который может быть распространен на всю длину плавучего средства. Оптимальное расположение танков в пределах секции - в три горизонтальных ряда, при этом оптимальное отношение, согласно проведенных расчетов, длины танка к его диаметру находится в диапазоне (5-15). Для удобства опорожнения баков плавучее средство снабжено общей гидравлической магистралью, связывающее все танки между собой, и установкой по переработке жидкости, например, устройством по регазификации сжиженного газа или устройством по очистке воды.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется графическими материалами, где на фиг. 1 представлен общий вид плавучего средства, на фиг. 2 - вид сверху на плавучее средство при смещении танков, на фиг. 3 - поперечный разрез секции при расположении танков в шахматном порядке.
На указанных фигурах использованы следующие обозначения:
1 - танки из высокопрочного материала;
2 - дополнительные емкости;
3 - обтекатель;
4 - установка по переработке жидкой среды;
5 - носовая секция плавучего средства.
Плавучее средство (фиг. 1, 2) состоит из нескольких секций (в данном случае три секции) в состав которых входят цилиндрические емкости (танки) 1 из высокопрочных материалов, например, из высоколегированной нержавеющей стали. Танки располагаются параллельными рядами: по три ряда в каждой секции. Танки между собой прочно скреплены как в пределах одной секции, так и между секциями таким образом, что образуют единый корпус плавучего средства. В данном варианте танки 1 располагаются друг над другом. Полости между танками 1 выполнены герметичными или в них размещены дополнительные герметичные емкости 2, заполненные негорючей газовой средой, например, азотом. Введение в конструкцию плавучего средства дополнительных емкостей 2 позволяет решить две задачи: повысить плавучесть средства и использовать негорючую газовую среду, находящеюся под небольшим избыточным давлением, в качестве противопожарного агента. Для упрочнения корпуса и повышения его продольной жесткости (фиг. 2) танки 1 смещены относительно друг друга. В этом случае в носовой секции 5 (первой секции) и в последней секции размещены укороченные танки 1. Повышение компактности плавучего средства можно достигнуть и расположением танков 1 в поперечном сечении в шахматном порядке (фиг. 3) также с использованием дополнительных емкостей 2. Снижение сопротивления плавучего средства в процессе транспортировки жидких сред достигается установкой в носовой секции 5 обтекателя 3, который может быть расположен как в пределах только носовой секции 5, так и по всей длине плавучего средства.
Само плавучее средство может быть снабжено установкой 4 по переработке жидкой среды. Задача данной установки подача жидкой среды в таком состоянии и такого качества, которые требуются потребителю, для которого предназначена эта среда. Данная установка может выполнять, например, регазификацию сжиженного газа или очистку питьевой воды. Заполнение и откачка жидкой среды из танков производится при помощи общей гидравлической магистрали, установленной на плавучем средстве и связывающей все танки 1. На фигурах эта магистраль не показана.
Работа плавучего средства осуществляется следующим образом. В порту танки плавучего средства заполняются жидкой средой. Далее плавучее средство при помощи, например буксира, транспортирует жидкую среду водным путем потребителю. В пункте назначения плавучее средство превращается из средства транспортировки в средство-хранилище с последующей подачей жидкой среды потребителю. В качестве жидкой среды могут быть использованы: сжиженный газ (в районах с ограничением источников топлива), питьевая вода (в засушливых районах), жидкие химические компоненты для производственной деятельности и т.д.
Использование предлагаемого технического решения позволяет не только надежно транспортировать водным путем практически все виды жидких сред, но и выступать в роли хранилища жидких сред для подачи их потребителям.