ПОДВОДНЫЙ ТАНКЕР
UNDERWATER TANKER

Изобретение относится к судостроению, а точнее - к морским средствам транспортировки жидких грузов (нефти, дизтоплива, керосина, бензина и др.) по воде.
Известны нефтеналивные суда и различные танкеры, описанные в журналах «Судостроение» (например, №5 за 2006 г.), LPG World Shipping, Shipping gazette и др., которые являются аналогами изобретения. Всем им присущи существенные недостатки, главный из которых - возможность разлива нефти и нефтепродуктов в случае столкновения танкера с другим судном. Недостатком также является повышенное гидродинамическое сопротивление надводных судов по сравнению с подводными лодками равного водоизмещения в связи с волнообразованием при движении.
В то же время известны способы и устройства для подводной буксировки жидких огнеопасных грузов, например, известен патент РФ №2125947 от 10.02.99 (заявка №98101549/28 от 27.01.98), который выбран в качестве прототипа изобретения. Суть изобретения-прототипа заключается в том, что груз размещают в одном или более подводных танкерах, которые соединяют с поплавками тросами управляемых лебедок поплавков. Поплавки соединяют между собой и с буксиром. Каждый танкер выполняют открытым сверху. Груз размещают в герметичных контейнерах. Заполняют внутреннюю полость танкера забортной водой и добиваются отрицательной плавучести танкера при общей положительной плавучести танкера с поплавками. При выгрузке груза танкер поднимают тросами управляемых лебедок и удаляют воду из внутренней полости танкера до его всплытия на поверхность. Контейнеры выполняют в виде цилиндров, имеющих размеры, позволяющие их транспортировать наземным транспортом. Достигается снижение пожароопасности при транспортировке экологически опасных жидких грузов.
Недостатками прототипа являются:
- высокое гидродинамическое сопротивление танкера с поплавками и невозможность буксировки с высокой скоростью;
- необходимость привлечения судна-буксира;
- необходимость откачки воды из танкера с помощью внешних насосов.
Задачей данного изобретения является создание быстроходного, экономичного и пожаробезопасного самоходного подводного танкера, максимально приспособленного для транспортировки огнеопасных грузов, имеющего низкое гидродинамическое сопротивление и высокую степень защищенности от разлива нефтепродуктов.
Поставленная задача решается путем создания танкера, имеющего форму подводной лодки, у которой вместо ходовой рубки установлен высокий полый герметичный вертикальный стабилизатор, оканчивающийся вверху легким стеклопластиковым поплавком, постоянно находящимся над водой, а в нижней части оканчивающийся ледорезом. Перевозимые нефтепродукты хранятся в мягких герметичных емкостях под водой на значительной глубине.
Конструкция подводного танкера в трех проекциях представлена на фиг.1, 2, 3 (вид сбоку, вид сверху и вид спереди).
Подводный танкер состоит из: легкого корпуса 1; прочного энергетического отсека (атомной силовой установки или дизель-генераторов) 2; прочного отсека движения (парогазовых турбин или гребного электродвигателя) 3; кормовой дифферентно-уравнительной цистерны 4; носовой дифферентно-уравнительной цистерны 5; балластных цистерн 6; мягкой топливной цистерны 7 (для нужд танкера); мягких цистерн для жидких грузов 8 (при откачке жидких грузов цистерны сжимаются и грузы замещаются забортной водой); баллонов воздуха высокого давления (ВВД) 9; твердого балласта 10; полого герметичного вертикального стабилизатора 11 с ледорезом 12; легкого стеклопластикового поплавка 13; горизонтальных плоскостей 14, расположенных вокруг стабилизатора и имеющих небольшой угол атаки по отношению к горизонту (выполняют роль подводных крыльев при погружении под воду); кормовых вертикальных рулей 15 (для управления по курсу); кормовых горизонтальных рулей 16 (для управления по глубине).
Вывеска и дифферентовка танкера обеспечивается за счет постоянных плавучих объемов в носу и в корме (прочные отсеки и уравнительно-дифферентные цистерны). Для достижения нулевого дифферента и нулевой плавучести в пустоты легкого корпуса целесообразно залить пенопласт.
Как известно из практики, движение подводной лодки в приповерхностном слое воды весьма неустойчиво. Трудно удержать ПЛ на малой глубине на ходу из-за поверхностного эффекта. Лодка либо стремится уйти на глубину, либо ее выбрасывает на поверхность. Для танкера диаметром корпуса 10-15 м и длиной
200-250 м устойчивое движение на малой глубине (порядка 10-15 м) весьма затруднительно, особенно при повышенном волнении моря (при килевой качке). Вертикальный стабилизатор 11 выполняет функции стабилизации глубины погружения танкера как на стопе, так и на ходу. Действует он следующим образом.
На стопе танкер с помощью уравнительно-дифферентных цистерн вывешивается так, чтобы нижняя половина стабилизатора (до ватерлинии) была под водой, а верхняя (выше ватерлинии) над водой. При глубине погружения танкера 10-15 м (расстояние от поверхности до легкого корпуса) высота стабилизатора должна составлять не менее 20-25 м. Если танкер погрузится ниже ватерлинии, то водоизмещение стабилизатора 11 возрастет и возникнет дополнительная подъемная сила. Если танкер всплывет выше ватерлинии, то водоизмещение стабилизатора уменьшится и возникнет дополнительная топящая сила. Так автоматически осуществляется стабилизация глубины погружения танкера на стопе.
Крыльевая система 14 создает дополнительную подъемную силу на ходу танкера, если он погрузился под воду выше ватерлинии (например, из-за неправильной перекладки кормовых горизонтальных рулей или воздействия сильной килевой качки). Вообще кормовые горизонтальные рули 16 при данной конструкции стабилизатора 11 имеют вспомогательное значение. Все время перекладывать их нет необходимости. При нормальной вывеске и дифферентовке танкер будет удерживать заданную глубину за счет стабилизатора 11 и крыльевой системы 14.
Внутри стабилизатора находится лестница (или лифт) для подъема экипажа в поплавок и обратно, кабели и трубопроводы для подачи воздуха дизелям и отвода выхлопных газов.
3
3
3
3
Легкий стеклопластиковый поплавок 13 предохраняет танкер от провала на глубину свыше допустимой как на ходу, так и на стопе. Для этого его водоизмещение вместе с вертикальным стабилизатором должно составлять не менее 5-10% от полного водоизмещения танкера. Так, если танкер имеет водоизмещение 20000 м, то суммарное водоизмещение поплавка и стабилизатора должно быть не менее 1000 м (600 м поплавок и 400 м стабилизатор). В таком поплавке целесообразно разместить ходовую рубку и жилой блок (каюты экипажа, кают-компанию, туалет, камбуз и кладовую провизии). Поплавок также выполняет функции спасательного устройства. Если танкер погрузится на глубину свыше допустимой (поплавок окажется на глубине свыше 10 м), то система автоматики подорвет пироболты, соединяющие поплавок с вертикальным стабилизатором. В результате поплавок оторвется от стабилизатора и всплывет на поверхность. Таким образом, экипаж танкера будет спасен. Экипаж может вызвать отстрел поплавка и самостоятельно, например, в случае столкновения вертикального стабилизатора с другим судном и его отрыва от корпуса танкера.
В нижней части стабилизатора расположен ледорез 12, который используется при плавании в ледовых условиях. Для этого танкер подвсплывает, продув среднюю группу балластных цистерн. Положительная плавучесть в несколько тысяч тонн позволит взломать ледорезом 12 лед толщиной до 2-х метров. При этом канал будет достаточно узким, что ведет к экономии мощности по сравнению с обычным ледоколом.
Прочные отсеки танкера должны быть рассчитаны на глубину до 40-50 м. От провала на большую глубину танкер защищает система аварийного продувания балластных цистерн, которая автоматически сработает при провале танкера на глубину свыше установленной оператором (срабатывает, прежде чем произойдет отстрел поплавка 13).
В порту танкер всплывает в надводное положение, продув балластные цистерны. В результате его осадка уменьшается до осадки обычного надводного судна. Однако в глубоководном порту целесообразно погрузить танкер под воду до уровня поплавка (режим зависания на поплавке), в этом случае он не будет мешать стоянке других судов.
Подводный танкер более безопасен, чем надводный, т.к. любое судно из-за меньшей осадки пройдет над ним, не повредив корпус и цистерны для жидких грузов.
Подводный танкер более быстроходен из-за малого гидродинамического сопротивления. В результате он перевезет значительно больше грузов за год, чем надводный танкер аналогичной грузовместимости.