ТРАНСПОРТНОЕ СУДНО ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ЛЬДА АЙСБЕРГОВ И ПОЛУЧЕНИЯ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ
CARRIER SHIP FOR ICEBERG ICE DEVELOPING AND OBTAINING PORTABLE WATER

Изобретение относится к судостроению, а конкретно к конструкции судов, предназначенных для доставки воды айсбергов в районы с дефицитом экологически чистых водных ресурсов, и устройствам для дробления льда.
Известно устройство для добычи льда айсбергов, в котором на судне закреплена стрела, на конце которой закреплен рабочий орган для разрушения ледового массива. Стрела размещена на поворотной платформе, а транспортирующее устройство для транспортировки льда в трюм выполнено в виде желоба, установленного под стрелой. Стрела и желоб выполнены в виде отдельных телескопических секций, связанных между собой и уравновешивающей системой, и снабжены опорными башмаками, установленными на желобах, при этом внутри секции стрелы протянут канат, перекинутый через шкивы и закрепленный на двухбарабанной лебедке, установленной на платформе (пат. РФ №2170686, В63В 35/00, опубл. 20.07.2001).
Основными недостатками известного устройства являются несоблюдение безопасности плавучего средства и нарушение охраны труда. Так, наличие тяжелой громоздкой стрелы и желоба может привести к крену и дифференту судна, что небезопасно как для самой стрелы, так и для судна. Швартовка судна к айсбергу по технике безопасности запрещена.
Известно судно для разработки и транспортировки льда айсбергов, содержащее общесудовые системы и устройства для швартовки к монолитному льду, добычную установку для дробления льда и погрузки его в танки с приводом. Добычная установка (ДУ) может размещаться на судне и перемещаться по рельсовым опорам. ДУ состоит из рабочего органа с приводом, преимущественно электрическим, закрепленного на телескопической или сочлененной стреле, с соответствующими механизмами изменения вылета и угла повышения рабочего органа. Со стрелой соединено погрузочное устройство в виде транспортера, преимущественно с оребренной лентой, связанной с приводом. Рабочий орган для разработки льда состоит их нескольких пар дисковых пил, между которыми установлены долбяки, представляющие собой лапы с рубящей рабочей частью, предназначенной для дробления льда между дисковыми пилами (пат. РФ №2080272, В63В 35/00, В63В 35/08, опубл. 27.05.1997).
Данному изобретению присущи недостатки, указанные выше, и, кроме того, следует отметить недостатки, обусловленные наличием на судне устройства для колки льда. Использование для нарезки льда дисковых пил может привести к заклиниванию пил, что чревато их поломкой или разрушением, и, как следствие, может привести к травмированию обслуживающего персонала. Применение долбяков любого типа неизбежно приведет к загрязнению целевого продукта консистентной смазкой, которая находится в гнезде долбяка, следовательно, для получения чистой питьевой воды из такого льда необходимо вводить дополнительную стадию очистки ее от примесей.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является транспортное судно, состоящее из трех корпусов. Средний корпус, предназначенный для перевозки крупногабаритных и массивных грузов в трюме с двойными теплоизолированными стенками, с раскрывающимися носовыми створками и воротами. Боковые корпуса с расположенными на них силовым оборудованием, топливом, насосами, двигателями судна. Внутреннее пространство среднего корпуса образует погрузочное отделение, которое разделено с помощью переборок на два отделения: приемное, расположенное в носовой части, и транзитное, которые предназначены для перемещения льда непосредственно из воды в трюм и обратно (пат. РФ №2145562, В63В 25/00, В63В 35/00, опубл. 20.02.2000).
В связи с тем, что данное судно конструктивно является тримараном, оно успешно может эксплуатироваться только в закрытых акваториях. Эксплуатация судов такого типа в открытом океане неминуемо приведет к поломке, а точнее разрушению связей между корпусами судна, чем крупнее судно, тем легче оно ломается. Данное судно предназначено для перевозки крупногабаритных брусьев льда, которые необходимо сначала с помощью добычного оборудования вырезать из айсберга. Для этого обычно используют пилы и долбяки. Использование этих приспособлений приводит к тому, что лед загрязняется маслом, соляркой и металлическими примесями, образующимися при работе пил. Все вышесказанное приводит к тому, что брусья льда загрязняются и вода, получаемая из айсбергов, потребует дополнительной очистки. В конечном результате, это приведет к удорожанию целевого продукта. Получение брусьев льда формы, сходной по габаритным размерам и форме с погрузочным отделением судна, требует швартовки судна к айсбергу и высадки десанта на него, что запрещено техникой безопасности, так как айсберг имеет свойство переворачиваться. Выполнение ворот в носовой части корпуса судна значительно осложняет работу судна при волнении и ветре, кроме того, при загрузке глыб льда через ворота попадает вся грязь, находящаяся на данный момент в море.
Для получения чистой воды из льда айсбергов целесообразно использовать куски льда, отколовшиеся от них, поскольку от любого айсберга самопроизвольно откалываются куски льда, которые дрейфуют в море.
Задачей, поставленной перед изобретением, является упрощение процесса разработки льда айсбергов, обеспечение безопасности работы судна и экипажа, получение более чистого и качественного целевого продукта.
Поставленная задача решается тем, что в известном транспортном судне, включающем корпус, разделенный на приемное и технологическое отделения, палубы, насосы, лебедки и судовые двигатели, согласно изобретению приемное отделение размещено в кормовой части корпуса судна и выполнено в виде канала, обрамленного стенками, дном и кормовыми воротами, и двух бортовых ангаров, снабженных воротами, при этом ширина бортового ангара не менее ширины судна-буксира, а длина не менее длины, обеспечивающей размещение, по меньшей мере, одного судна-буксира; в канале приемного отделения установлено устройство для приема льда, выполненное в виде трехгранной призмы, при этом основания трехгранной призмы плотно прилегают к стенкам канала, одна из сторон трехгранной призмы совмещена с дном канала, а две другие стороны выполнены под различными углами к дну канала, сторона трехгранной призмы с кормовой части корпуса выполнена пологой, а с носовой части корпуса - близкой к вертикали; на пологой стороне трехгранной призмы размещена сетка, боковые кромки которой закреплены на лебедках, установленных над трехгранной призмой. Технологическое отделение выполнено в виде ангара, ограниченного потолком, боковыми стенками, дном и приемным отделением; в нижней части ангара расположен центральный канал с дном, по верхним границам центрального канала с симметричным расположением вправо и влево в сторону корпуса расположены полки-уступы, на которых размещено технологическое оборудование; между бортами корпуса судна и боковыми стенками центрального канала под полками-уступами расположены емкости, соединенные с технологическим отделением, в центральном канале технологического отделения установлено устройство для дробления льда.
Приемное отделение оснащено также оросительной системой.
Поставленная задача решается также тем, что устройство для дробления льда, установленное в центральном канале технологического отделения, выполнено в виде, по меньшей мере, двух полых трехгранных призм, разделяющих технологическое отделение на отсеки, при этом основания полой трехгранной призмы плотно прилегают к стенкам канала, одна из сторон совмещена с дном канала, а две другие стороны выполнены под различными углами к дну канала, причем сторона полой трехгранной призмы с кормовой части корпуса судна выполнена пологой, а с носовой части корпуса судна - близкой к вертикали; внутри полых трехгранных призм установлены устройства для нагрева поверхностей и перекачки воды в емкости, на пологой стороне полой трехгранной призмы в ее нижней части жестко закреплены стальные четырехугольные пирамиды с острой вершиной; лебедки, по меньшей мере, в количестве не менее двух, размещены на потолке ангара центрального канала над каждой полой трехгранной призмой, на лебедках закреплены боковые кромки сетки с ячеей, по форме и размерам идентичной основанию стальных четырехугольных пирамид, при этом по мере расположения полой трехгранной призмы от кормы к носу размеры стальных пирамид, установленных на пологой стороне полой трехгранной призмы, уменьшаются, а их количество увеличивается; в носовой части центрального канала размещен накопитель воды, снабженный устройствами для нагрева.
Для достижения заявленного технического результата трехгранные призмы устройства для приема льда и полые трехгранные призмы устройства для дробления льда должны быть выполнены из твердого водонепроницаемого материала, например нержавеющая сталь, сталь с антикоррозионным покрытием и различные виды судовой стали.
Во избежание загрязнения получаемого целевого продукта сетка, перемещающая лед из одного отсека в другой, выполнена из нержавеющих стальных канатов.
Установка в заявляемых изобретениях под каждой лебедкой поддона также препятствует загрязнению целевого продукта техническими жидкостями и другими примесями.
Суда-буксиры снабжены фиксатором глыб льда, имеющих подковообразную форму со стальными щипами конической формы на рабочей поверхности. Длина удерживающих шипов должна обеспечивать временную фиксацию глыбы льда на момент буксировки глыбы к судну (пока буксир и глыба движутся), при подходе к судну они должны легко выходить из глыбы льда.
Размещение приемного отделения в кормовой части обеспечивает лучшую остойчивость судна.
Выполнение в кормовой части двух бортовых ангаров позволяет не только отказаться от конструкции тримарана, которая не предназначена для использования на открытых акваториях, но и позволяет принять на борт судна не менее двух судов-буксиров, которые обеспечивают оперативную работу судна в районах нахождения осколков айсбергов. Использование судов-буксиров позволяет упростить процесс добычи льда, поскольку отпадает необходимость швартовки транспортного судна к айсбергу, что обеспечивает в конечном результате безопасность работы экипажа судна.
Размещение в приемном отделении устройства для приема льда в виде трехгранной призмы, основания которой плотно прилегают к боковым стенкам канала, одна из сторон трехгранной призмы совмещена с дном канала, а две другие стороны выполнены под различными углами к дну канала, при этом сторона трехгранной призмы с кормовой части корпуса выполнена пологой, а с носовой части корпуса - близкой к вертикали, значительно упрощает прием ледяных глыб и их перемещение с помощью сетки из нержавеющих стальных канатов в технологическое отделение.
Выполнение сетки из нержавеющих стальных канатов позволяет избежать загрязнение льда сторонними примесями и обеспечивает в конечном результате получение чистой качественной воды.
Лебедки, размещенные в корме, приводят в действие сетку из нержавеющих стальных канатов, при этом одна из них является тягловой, а другая предназначена для приведения сетки в исходное состояние, она же укладывает сетку на пологую поверхность полой трехгранной призмы. Использование сетки и механической тяги лебедок позволяет отказаться от использования других технических средств для дробления льда (долбяков, дисковых пил), приводящих к загрязнению целевого продукта и опасных в экспедиции для обслуживающего персонала.
Оснащение приемного отделения оросительной системой позволяет отмывать лед айсберга от морской воды и других примесей, что также способствует получению качественного целевого продукта.
Технологическое отделение обеспечивает процесс переработки льда айсбергов в воду. Решению этой проблемы в большей степени способствует установка в технологическом отделении устройства для дробления льда. Это устройство может использоваться для дробления льда не только в море, но и при установке его стационарно на берегу в условиях сухого дока.
Выполнение устройства для дробления льда в виде, по меньшей мере, двух жестко закрепленных полых трехгранных призм, разделяющих технологическое отделение на отсеки, основания которых плотно прилегают к боковым стенкам канала, одна из сторон совмещена с дном канала, а две другие стороны выполнены под различными углами к дну канала, причем сторона трехгранной призмы с кормовой части корпуса судна выполнена пологой, а с носовой части корпуса судна - близкой к вертикали, и размещение на пологой стороне, в нижней ее части, жестко закрепленных стальных четырехугольных пирамид с острой вершиной обеспечивает дробление льда на более мелкие куски.
Размещение сетки из нержавеющих стальных канатов с ячеей, по габаритам и форме соответствующей основанию стальных четырехугольных пирамид, позволяет, после того как глыба льда разбивается на более мелкие куски, транспортировать лед путем сворачивания сетки, из нержавеющих стальных канатов, с помощью лебедок к верхнему ребру полой трехгранной призмы, при падении с которой лед попадает на острые вершины и кромки стальных четырехугольных пирамид, размещенных в нижней части пологой стороны полой трехгранной призмы следующего отсека.
Выполнение стальных четырехугольных пирамид одинаковыми на каждой отдельной пологой стороне полой трехгранной призмы, но изменяющимися по мере расположения полой трехгранной призмы от кормы к носу обеспечивает дробление льда до нужных размеров без загрязнения металлическими примесями, поскольку отсутствуют трущиеся металлические поверхности, при этом размеры стальных четырехугольных пирамид, установленных на пологой стороне уменьшаются, а их количество увеличивается.
Количество устанавливаемых в центральном канале полых трехгранных призм, выполняющих роль переборок, разделяющих канал на отсеки, зависит от требуемой степени измельчения, но для достижения заявленного технического результата должно быть не менее двух.
Установка нагревательных устройств внутри полых трехгранных призм и в накопителе технологического отделения обеспечивает таяние льда в процессе его дробления и позволяет сразу получить экологически чистую пресную воду из айсберга, соответствующую санитарным нормам, предъявляемым к питьевой воде.
Наличие в корпусе судна полок-уступов позволяет разместить на них технологическое оборудование, обеспечивающее в конечном счете получение чистой воды: насосы, оснащенные фильтрами, лабораторию контроля качества воды, установки для упаковки воды и т.п., а также способствует свободному перемещению обслуживающего персонала.
Заявляемое изобретение иллюстрируется следующими фигурами. На фиг.1 представлен корпус судна в разрезе по ватерлинии; на фиг.2 представлен вид устройства для дробления льда, размещенного в корпусе судна; на фиг.3 - судно-буксир с фиксатором глыб льда, вид сверху.
Транспортное судно выполнено в виде единого корпуса 1, снабженного всеми необходимыми судовыми механизмами (судовые двигатели, насосы, палубы - на чертеже не обозначены) и разделенного на приемное 2 и технологическое 3 отделения. Приемное отделение 2, размещено в кормовой части корпуса 1 судна и выполнено в виде канала 4 с дном, обрамленного стенками 5, и двух бортовых 6 ангаров, снабженных воротами 7, при этом ширина бортового 6 ангара не менее ширины судна-буксира 8, а длина не менее длины, обеспечивающей размещение в нем, по меньшей мере, одного судна-буксира 8. В канале 4 приемного отделения 2, снабженного кормовыми 9 воротами, установлено устройство для приема льда, которое выполнено в виде трехгранной призмы 10, при этом основания трехгранной призмы плотно прилегают к стенкам 5 канала, одна из сторон трехгранной призмы совмещена с дном канала (на чертеже не обозначена), а две другие стороны выполнены под различными углами к дну канала, сторона трехгранной призмы с кормовой части корпуса выполнена пологой 11, а с носовой части корпуса - близкой к вертикали 12. На пологой стороне 11 размещена сетка 13 из нержавеющих стальных канатов, боковые кромки которой закреплены на лебедках 14, установленных над трехгранной призмой 10. Под каждой лебедкой 14 установлен поддон 15 для сбора отходов технологических жидкостей. Кроме того, приемное отделение 2 оснащено оросительной системой 16.
Технологическое отделение 3 выполнено в виде ангара 17, ограниченного потолком 18, боковыми стенками 19; в нижней части ангара 17 расположен центральный канал 20 с дном. По верхним границам центрального канала 20 с симметричным расположением вправо и влево в сторону бортов корпуса 1 расположены полки-уступы 21, на которых размещено технологическое оборудование (на чертеже не обозначено), а под полками-уступами 21, между бортами корпуса 1 судна и боковыми стенками 19 центрального канала 20 установлены емкости 22, предназначенные для сбора растаявшей воды айсберга, при этом емкости 22 соединены с технологическим отделением 3. В центральном канале 20 технологического отделения 3 установлено устройство для дробления льда, выполненное в виде, по меньшей мере, двух полых трехгранных призм 23, выполняющих роль переборок, разделяющих технологическое отделение 3 на отсеки 24. Полая трехгранная призма 23 размещена таким образом, что ее основания плотно прилегают к боковым стенкам 19 центрального канала 20, при этом одна из сторон совмещена с дном канала, а две другие стороны выполнены под различными углами к дну канала, причем сторона полой трехгранной призмы 23 с кормовой части корпуса судна выполнена пологой 25, а с носовой части корпуса судна - близкой к вертикали 26; на пологой стороне 25 полой трехгранной призмы 23 в ее нижней части жестко закреплены четырехугольные стальные пирамиды 27 с острой вершиной. Внутри полых трехгранных призм 23 установлены устройства для нагрева 28 (в частности, тэны) и устройство для перекачки воды (на чертеже не обозначено) в емкости 22, оснащенное фильтрами. На лебедках 29, установленных на потолке 18 ангара 17 центрального канала 20, по меньшей мере, в количестве не менее двух над каждой полой трехгранной призмой, закрепляются боковые кромки сетки 30 из нержавеющих стальных канатов. Под каждой лебедкой 29 устанавливают поддон 15 для сбора отходов технологических жидкостей. Ячея (на чертеже не обозначена) сетки 30 по форме и размерам идентична основанию стальных четырехугольных пирамид 27, при этом мере расположения полой трехгранной призмы 23 от кормы к носу из одного отсека 24 в другой размеры стальных четырехугольных пирамид 27, установленных на пологой стороне 25 полой трехгранной призмы 23, уменьшаются, а их количество увеличивается. В носовой части центрального канала 20 технологического отделения 3 размещен накопитель 31 воды, также снабженный устройствами для нагрева 28.
Суда-буксиры 8 снабжены подковообразными фиксаторами 32 глыб льда со стальными коническими щипами 33 на рабочей поверхности, обеспечивающими перемещения глыб льда к корме корпуса 1 судна и подачу их в приемное отделение 2.
Транспортное судно, оснащенное устройством для дробления льда, работает следующим образом.
По прибытии судна в район расположения кусков плавающего льда разных размеров открываются ворота 7 бортовых ангаров 6 и суда-буксиры 8 выводятся из корпуса 1. Каждый из судов-буксиров 8 выбирает кусок льда, имеющий габариты, меньшие по высоте и ширине центрального канала 20, подходит к нему, накалывает его на конические стальные шипы 33 фиксатора 32 глыб и буксирует (толкает) кусок льда по направлению к кормовой части корпуса 1 транспортного судна. На судне открывают кормовые ворота 9, укладывают сетку 13 из стальных канатов с помощью лебедок 14 на пологую сторону 11 трехгранной призмы 10, установленной в канале 4 приемного отделения 2 корпуса 1, и судно-буксир 8 загоняет кусок льда на сетку 13. Лебедки 14, размещенные в приемном отделении 2 над трехгранной призмой 10, снимают глыбу льда с конических стальных щипов 33 фиксатора 32 глыб судна-буксира 8, который отправляется за следующей порцией льда. Включается оросительная система, и глыба льда в процессе перемещения к верхнему ребру трехгранной призмы 10 путем сворачивания сетки 13 из нержавеющих стальных канатов с помощью лебедок 14 со всех сторон омывается водой с помощью оросительной системы 16. Загрязненная вода выливается за борт судна. Достигнув верхнего ребра трехгранной призмы 10, глыба льда падает со стороны, близкой к вертикали 12, на стальные четырехугольные пирамиды 27 с острыми вершинами и кромками, которые установлены в нижней части пологой стороны 25 полой трехгранной призмы 23, размещенной в ближайшем к приемному отделению 2 отсеке 24 технологического отделения 3, а лебедки 14 кормового отсека выводят сетку 13 в исходное положение, при этом кормовые ворота 9 могут быть как закрыты, так и периодически открыты в зависимости от гидрометеообстановки. Глыба льда, падая на острые вершины и кромки стальных четырехугольных пирамид 25, разбивается на куски меньшего размера, сетка 30 из нержавеющих стальных канатов, уложенная на основания стальных четырехугольных пирамид 27, начинает с помощью лебедок 29, размещенных на потолке 18 ангара 17, перемещать куски льда к следующему отсеку 24. Оставшиеся мелкие осколки льда растапливаются с помощью устройств нагрева 28, размещенных внутри полой трехгранной призмы 23, а образующаяся вода откачивается насосами (на чертеже не обозначены), установленными на полках-уступах 21, через фильтры (на чертеже не обозначены) в емкости 22, расположенные под полками-уступами 21 между боковыми стенками 19 центрального канала 20 и бортами корпуса 1. По мере наполнения емкостей 22 вода перекачивается в накопитель 31 воды. Процесс разбивки льда на куски меньшего размера продолжается по мере его перемещения к отсеку 24, расположенному в носовой части рядом с накопителем 31 воды, и заканчивается после попадания мелких кусочков льда (ледяной шуги) в накопитель 31 воды, где с помощью устройства для нагрева 28 лед превращается в воду. Из накопителя 31 воды вода отбирается и перекачивается либо в танкеры для доставки воды (на чертеже не обозначены) на берег, либо бутилируется непосредственно на судне с использованием технологического оборудования, размещенного на полках-уступах 21.
Таким образом, заявляемое изобретение позволяет значительно упростить процесс разработки льда айсбергов, соединить в одном корпусе устройства для приема, дробления льда и получения качественной целевой продукции в виде бутилированной воды, обеспечить безопасную работу экипажа, за счет отделения оператора от технологического процесса, что в конечном результате позволяет управлять процессом дистанционно с безопасного расстояния.