RU2213882C2 - Method of operation of power-generating semi- submersible platform - Google Patents

Abstract

FIELD: rocketry. SUBSTANCE: method is designed for building floating platforms used, particularly, for launching of missiles. Proposed method comes to generation of electric energy by generator of swirl hydraulic motor at existence of currents under platform and by generators of swirl wind motors at simultaneous turning of windmills around vertical axle of platform for action of wind onto turboblades-sails of movable equipment and periodical consumption of power coupled with use of screw cut of bottom and contact of anchors of widened submerged part of platform with water reservoir ground. Missile is launched from central silo. Before launching, platform is set into rotation by propellers of widened submerged part of platform around said vertical axle to weaken swell by centrifugal forces of water jets getting off screw cut. Similar short-time rotation of platform is effected when group of anchors come in contact with ground. EFFECT: increased generation of power which can be used for stabilization of platform and provision of reliable launching of missile. 2 dwg

Description

Изобретение относится к судостроению и гидроэнергетике, к использованию энергии моря плавучими платформами, теми, что круглы в плане и содержат два гладкобортных корпуса. При этом один из них надводный конический, а другой - подводный чечевицеобразный. Причем между указанными расширенными корпусами имеется зауженный участок с винтовой нарезкой, распространяющейся на днищевой пояс конического корпуса. The invention relates to shipbuilding and hydropower, to the use of sea energy by floating platforms, those that are circular in plan and contain two smooth-hull hulls. In addition, one of them is above-water conical, and the other is underwater lenticular. Moreover, between these expanded cases there is a narrowed section with a screw thread extending to the bottom belt of the conical body.

Известны разные способы работы энергетической полупогруженной платформы, находящейся в силовом взаимодействии с дрейфующими льдами. Последние, напирая на упомянутые винтовые нарезы, асимметрично обтекая указанную винтовую нарезку, медленно провертывают конструкцию вокруг ее вертикальной оси. Тем самым и прежде всего предотвращается ощутимый остаточный крен плавсредства. There are various ways of operating an energy semi-submerged platform that is in force interaction with drifting ice. The latter, pushing against the aforementioned screw threads, asymmetrically flowing around the specified screw thread, slowly rotate the structure around its vertical axis. Thereby and above all, a tangible residual roll of the craft is prevented.

Согласно одному из таких способов льды, обтекающие заужение платформы, вращают не всю конструкцию, а только ее надводную часть. Вращение происходит вокруг центральной колонны, которую перед этим заякоряют ее подледным расширением, за грунт водоема. Заякорение осуществляется со всех румбов с помощью гайдропов. According to one of these methods, the ice flowing around the narrowing of the platform does not rotate the entire structure, but only its surface part. The rotation takes place around the central column, which before this is anchored by its under-ice expansion, beyond the soil of the reservoir. Anchoring is carried out from all points with the help of guides.

Благодаря такому способу можно приводить в действие электрогенераторы. Они скреплены с колонной и кинематически связаны с коническим корпусом посредством зубчатых мультипликаторов (а.с. 1641698, кл. В 63 В 35/12, - 3/12, 1987 г. Бюл. 14 за 15.04.91). Здесь уместно отметить, что данный способ не исключает возможность выработки электроэнергии за счет ветроиспользования, а еще - возможность вертикального старта с борта ракеты, к примеру, исследовательской. Thanks to this method, electric generators can be driven. They are fastened to the column and kinematically connected to the conical body by means of gear multipliers (A.S. 1641698, class B 63 B 35/12, 3/12, 1987 Bull. 14, 04/15/91). It is appropriate to note here that this method does not exclude the possibility of generating electricity through wind use, and also the possibility of a vertical launch from the side of a rocket, for example, a research one.

Недостаток способа-аналога прежде всего в дороговизне изготовления платформы, призванной действовать по известной технологии. Речь здесь - о взаимоподвижных корпусах и крупногабаритных мультипликаторах. Кроме того, область реализации такого способа существенно ограничена. Не так уж много мест на шельфе, где круглый год беспрестанно дрейфуют льды маломеняющейся мощи. Непросто и заякорение в подобных условиях, да еще со всех румбов. Процесс снятия с якорей тоже затруднен. The disadvantage of the analogue method is primarily in the high cost of manufacturing the platform, designed to operate according to known technology. We are talking about mutually movable bodies and large multipliers. In addition, the scope of this method is significantly limited. There are not many places on the shelf where the ice of low-changing power is constantly drifting all year round. It is not easy to anchor in such conditions, and even from all the points. The process of lifting anchors is also difficult.

Частично сократить эти проблемы можно, прибегнув к другому известному способу, основанному на электровыработке генератором вихревого гидродвигателя при наличии подледных течений внизу платформы единой жесткой конструкции, а также генераторами вихревых ветродвигателей при одновременном карусельном кружении ветряков вокруг оси указанного плавсредства с помощью воздействий ветра на особые турболопатки-паруса подвижного состава. These problems can be partially reduced by resorting to another well-known method based on the electrical generation of a vortex hydraulic motor by the generator in the presence of under-ice flows at the bottom of the platform of a single rigid structure, as well as by the vortex wind turbine generators while rotationally circling the windmills around the axis of the indicated craft using wind effects on special turbopan sails of rolling stock.

Винтовые нарезы межкорпусного заужения платформы здесь срабатывают в дрейфующих льдах эпизодически, например, при торошении окружающего ледового поля. Платформа, прокручиваясь при этом, сохраняет вертикальное положение и тем самым способствует нормальной работе вихревых двигателей. Упомянутое плавсредство имеет возможность действовать и при отсутствии ледяного окружения, зацепившись якорями расширенной своей подводной части за грунт водоема, а перед тем маневрировать помощью гребных движителей, что в параллельных туннелях указанной подводной части (а.с. 1800090 А1, 1991 г., кл. F 03 В 13/10 и В 63 В 35/44, Бюл. 9 за 07.03.93). The screw rifling of the hull narrowing of the platform here works occasionally in drifting ice, for example, by hummocking of the surrounding ice field. The platform, while scrolling, maintains a vertical position and thereby contributes to the normal operation of vortex engines. The aforementioned craft has the ability to act even in the absence of an icy environment, catching the anchors of its extended underwater part on the ground of the reservoir, and before that maneuver with the help of rowing propulsors, which are in parallel tunnels of the indicated underwater part (AS 1800090 A1, 1991, class. F 03 B 13/10 and B 63 V 35/44, Bull. 9 of 03/03/93).

Примечательно, в центре конической надводной части предусмотрена вертикальная шахта, а турболопатки-паруса тут могут быть как малочисленными, крупногабаритными по высоте и располагаться промеж вихревых ветряков, как это предусматривает патент РФ 3074979, так и многочисленными, малогабаритными и охватывающими подставки ветродвигателей, с коими образуется упомянутая выше карусель. Конструктивные вариации возможны разные. Важно добавить: если вихревой гидродвигатель нацелен своим водоэжектором вниз, то вихревые ветряки ориентированы эжектирующими оголовками вверх. It is noteworthy that a vertical shaft is provided in the center of the conical above-water part, and turbo-sails here can be either small, large in height and located between eddy wind turbines, as provided for by RF patent 3074979, and numerous small-sized and covering wind turbine stands with which they form carousel mentioned above. Design variations are possible different. It is important to add: if the vortex hydraulic motor is aimed downward with its water ejector, then the vortex windmills are oriented upward by the ejecting heads.

Недостаток способа-прототипа состоит в невысокой эффективности и слишком медленной окупаемости в условиях низких широт и там, где акватория свободна ото льдов. Где на дрейфующую платформу накатывают водяные волны. Они создают крен, который не только снижает энерговыработку вихревых ветродвигателей, а и затрудняют ракетный выход из центральной шахты. Что касается вихревого гидродвигателя, то он при свободном дрейфе платформы бездействует вовсе. Заякорение же такого плавсредства со всех румбов за грунт в штормовую погоду осложнено. Быстрое снятие с якорей - не менее острая проблема, а винтовая нарезка при всем том бездействует. The disadvantage of the prototype method is its low efficiency and too slow payback in low latitudes and where the water area is ice-free. Where water waves roll onto a drifting platform. They create a roll, which not only reduces the energy production of vortex wind turbines, but also makes it difficult for a rocket to exit the central shaft. As for the vortex hydraulic motor, it does not work at all when the platform drifts freely. The anchoring of such a craft from all the points for the ground in stormy weather is complicated. Quick removal from anchors is no less an acute problem, and screw cutting is inactive.

Целью предлагаемой разработки является устранение перечисленных слабых сторон способа-прототипа, расширение эксплуатационного ареала полупогруженной платформы и обращение последней в многоцелевое и всепогодное плавсредство, быстро окупающее производственные затраты на его постройку. The aim of the proposed development is to eliminate the listed weaknesses of the prototype method, expand the operational range of the semi-submerged platform and turn the latter into a multi-purpose and all-weather craft, which quickly pays for the production costs of its construction.

Техническая задача изобретения - обеспечение оперативности ракетного взлета с борта энергетической полупогруженной платформы при штормовых волнах с использованием винтовой нарезки днища надводной части и реверсивных гребных движителей расширенной подводной части, а также увеличение электровыработки бортовыми генераторами. В задачу еще входит скоростное заякорение и обретение возможности быстрого снятия с якорей. The technical task of the invention is to ensure the efficiency of rocket take-off from the board of an energy-submerged platform during stormy waves using screw cutting of the underwater part bottom and reversible propulsion engines of the expanded underwater part, as well as increasing the electrical output by onboard generators. The task also includes speed anchoring and gaining the ability to quickly remove from anchors.

Новый способ работы энергетической полупогруженной платформы заключается в выработке электроэнергии генератором вихревого гидродвигателя при наличии подводных течений внизу платформы и генераторами вихревых ветродвигателей при одновременном кружении ветряков вокруг вертикальной оси платформы с помощью воздействия ветра на турболопатки-паруса подвижного состава и периодическом энергопотреблении, связанном с использованием винтовой нарезки днища надводной части этого плавсредства и контакта якорей расширенной подводной части платформы с грунтом водоема. A new way of operating a semi-submerged energy platform is to generate electricity by a vortex hydraulic motor generator when there are undercurrents at the bottom of the platform and vortex wind turbine generators while spinning windmills around the vertical axis of the platform using the effect of wind on rolling turbine shovels and periodic power consumption associated with the use of screw cutting the bottom of the above-water part of this craft and the contact of the anchors of the extended underwater part Lathforms with pond soil.

Отличительная особенность настоящего изобретения состоит в том, что осуществляют ракетный взлет из центральной шахты указанного плавсредства, причем при дрейфе по водоему. При этом перед стартом ракеты производят вращение платформы посредством гребных движителей расширенной подводной части вокруг упомянутой вертикальной оси до ослабления волнового наката за счет центробежных сил водных струй, сходящих с винтовой нарезки. A distinctive feature of the present invention is that they carry out rocket take-off from the central shaft of the indicated craft, moreover, when drifting along a pond. In this case, before the launch of the rocket, the platform is rotated by means of the propellers of the extended underwater part around the vertical axis until the wave roll is weakened due to the centrifugal forces of the water jets coming down from the screw thread.

Причем аналогичное кратковременное кружение платформы осуществляют в момент группового касания якорей о грунт. Снятие же плавсредства с якорей происходит за счет вращения его теми же гребными движителями в обратном направлении. Движители в обоих случаях действуют в режиме раздрая. Словом, вихревые потоки среды происходят здесь не только в трактах ветряков и гидродвигателя, а и вокруг платформы, по различным ярусам, что способствует стабильности положения единой конструкции в пространстве. Moreover, a similar short-term whirling of the platform is carried out at the moment of group contact of the anchors on the ground. The removal of the boat with anchors occurs due to the rotation of the same propeller propulsion in the opposite direction. Movers in both cases operate in tear mode. In a word, eddy flows of the medium occur here not only in the paths of windmills and a hydraulic motor, but also around the platform, in different tiers, which contributes to the stability of the position of a single structure in space.

Схематичное изображение платформы, действующей по предлагаемому способу, представлено на чертеже в двух проекциях: фиг. 1 демонстрирует общий вид; на фиг.2 - ступенчатый разрез по А-Б. A schematic representation of a platform operating according to the proposed method is presented in the drawing in two projections: FIG. 1 shows a general view; figure 2 is a step section along A-B.

Плавучая полупогруженная платформа содержит обширную надводную часть конической формы 1 (фиг.1), подводную корпусную часть 2 с чечевицеобразным расширением и поясное заужение 3 с винтовой нарезкой, рельефность которой увеличена на днище конического корпуса. The semi-submerged floating platform contains an extensive surface part of the conical shape 1 (Fig. 1), an underwater body part 2 with lenticular expansion, and waist contraction 3 with a screw thread, the relief of which is increased on the bottom of the conical body.

В полюсе надводной части платформы предусмотрена шахта "Ш" для запуска ракет. На палубе вокруг центральной надстройки - подвижной кольцевой состав 4. Он опирается на рельсовый круг и несет вихревой короб 5 (см. фиг. 1 и 2), обладающий кольцевой проточной полостью. Внутренняя стенка "Ц" этого короба цилиндрическая и гладкая, периферийная же стена состоит из многочисленных турболопаток-парусов "Л". At the pole of the above-water part of the platform, a Sh shaft is provided for launching missiles. On the deck around the central superstructure there is a movable ring train 4. It rests on a rail circle and carries a vortex box 5 (see Figs. 1 and 2), which has an annular flow cavity. The inner wall “C” of this duct is cylindrical and smooth, while the peripheral wall consists of numerous “L” turbine shovels.

Поверх короба равномерно по кругу закреплено семь ветродвигателей 6 (фиг. 1). Их электрогенераторы - внутри цилиндрических подставок "П". Они возвышают ветряки над палубой и с внешних сторон имеют радарные антенны. On top of the box seven wind turbines 6 are evenly fixed in a circle (Fig. 1). Their electric generators are inside the cylindrical supports "P". They elevate windmills above the deck and have radar antennas on the outside.

Чечевицеобразное расширение подводного корпуса содержит прямоточные горизонтальные туннели "Т" с реверсивными гребными движителями, четыре подводных колокола "К" на периферии, а в центре полости указанного расширения - электрогенератор "Э". Он снизу сочленен с гидрогенератором 7. Эжектор последнего оборудован гидролокатором 8. В колоколах же размещены брашпили становых якорей 9. The lenticular extension of the underwater hull contains straight-through horizontal tunnels "T" with reversible propellers, four submarine bells "K" on the periphery, and an electric generator "E" in the center of the cavity of the extension. It is articulated below with a hydrogenerator 7. The ejector of the latter is equipped with a sonar 8. In the bells, the anchor windlass 9 is placed.

Работа плавсредства, что описано выше, характеризуется следующими операциями в водоеме, свободном ото льдов. The operation of the craft, as described above, is characterized by the following operations in an ice-free body of water.

Первый случай: водоем глубоководный и платформа пребывает в дрейфе при не очень крепком ветре. Гидродвигатель 7 (фиг.1) в такой связи бездействует, а к коробу 5 из-за асимметрии затекания воздушных токов в кольцевую полость через лопаточную решетку приложен вращающийся момент. Вследствие этого подвижной состав 4 вместе с ветряками прокручивается вокруг вертикальной оси плавсредства. Сама платформа не вращается. The first case: the pond is deep-sea and the platform is drifting with a not very strong wind. The hydraulic motor 7 (Fig. 1) is inactive in this connection, and a rotational moment is applied to the duct 5 due to the asymmetry of the flow of air currents into the annular cavity through the blade grid. As a result of this, the rolling stock 4 together with the windmills scrolls around the vertical axis of the craft. The platform itself does not rotate.

Полупогруженная платформа обретает стабильность от того кружения палубных масс, ветродвигатели повышают электровыработку, а ракета, находящаяся в центрально шахте "Ш", - возможность вертикального взлета. При этом стартующий аппарат не вращается вокруг своей оси. A semi-submerged platform gains stability from that whirling of deck masses, wind turbines increase electric output, and a rocket located in the central mine "Sh" - the possibility of vertical take-off. In this case, the starting device does not rotate around its axis.

Второй случай: на шельфе бушует шторм, платформа дрейфует и медленно покачивается на волнах. Электровыработка вихревыми ветряками сокращена, старт из шахты исключен. В этой ситуации возникает не необходимость в туннельных движителях. Вводя их раздрай заставляем плавсредство интенсивно кружиться. Винтовые нарезы 3 на днище надводного корпуса в таком случае действуют подобно центробежной крыльчатке. Водяные струи разбрасываются в азимутальных направлениях, как показано черными стрелками на фиг.1. The second case: a storm rages on the shelf, the platform drifts and slowly sways in the waves. Electric generation by vortex wind turbines is reduced, the start from the mine is excluded. In this situation, there is no need for tunnel propulsion. Introducing them into discord, we make the boat circling intensely. The screw grooves 3 on the bottom of the surface body in this case act like a centrifugal impeller. Water jets are scattered in azimuthal directions, as shown by black arrows in FIG.

Волновой накат на платформу слабеет, центральная шахта стабилизируется в нормальном положении (этому содействует вращение и вихревого короба 5 с ветродвигателями). Туннельные же движители кратковременно реверсируются и останавливаются. Вокруг плавсредства на полминуты воцаряется волновое затишье. Этого хватает, чтоб произвести пуск ракеты, причем без ее вращения вокруг своей оси. The wave run-down on the platform weakens, the central shaft stabilizes in the normal position (this is facilitated by the rotation of the vortex box 5 with wind motors). The tunneling engines, however, briefly reverse and stop. Around the boat for half a minute, a wave of calm reigns. This is enough to launch a rocket, and without its rotation around its axis.

Если имеется подводное течение, то гайдропы якорей 9 вытравливают и вновь задействуют туннельные движители, которые вводятся в режим раздрая. Платформа вместе с гайдропами образуют карусель и упомянутые гребные движители отключают. Все четыре якоря синхронно захватывают грунт на площади, большей, чем занимает вихревой короб. Генератор гидродвигателя 7 начинает свою работу. Она уже не будет зависеть от штормовых волн, поскольку данный двигатель пребывает на глубине. Увеличивается энерговыработка и ветряками 6. Ракета ж стартует в любую погоду. If there is an underwater current, then the anchor guide hydrops 9 etch and re-engage the tunnel propulsors, which are entered into the tear mode. The platform, together with the guides, form a carousel and the aforementioned propellers are switched off. All four anchors simultaneously capture the soil in an area larger than the vortex box. The hydraulic motor generator 7 begins its work. It will no longer depend on storm waves, since this engine is at a depth. Energy production is also increasing by windmills 6. The rocket starts in any weather.

Примечательно, что при отсутствии льдов платформа станет действовать эффективней. Сократится срок окупаемости ее постройки. Новый способ позволяет придать такому плавсредству свойства многоцелевого исследовательского судна, мобильной плавучей электростанции и морской стартовой площадки, самообслуживаемого маяка на арктическом шельфе. Например, напротив устья Енисея, дельты Лены, в дальневосточных бассейнах, у берегов Камчатки, Сахалина, Приморья. Не исключено использование в Саргассовом море и южном океане. It is noteworthy that in the absence of ice, the platform will become more effective. The payback period of its construction will be reduced. The new method allows you to give such a boat the properties of a multi-purpose research vessel, a mobile floating power station and an offshore launch pad, a self-service lighthouse on the Arctic shelf. For example, opposite the mouth of the Yenisei, the Lena Delta, in the Far Eastern basins, off the coast of Kamchatka, Sakhalin, and Primorye. It is not excluded the use in the Sargasso Sea and the Southern Ocean.

Claims (1)

Способ работы энергетической полупогруженной платформы, заключающийся в выработке электроэнергии генератором вихревого гидродвигателя при наличии подводных течений внизу платформы и генераторами вихревых ветродвигателей при одновременном кружении ветряков вокруг вертикальной оси платформы с помощью воздействия ветра на турболопатки-паруса подвижного состава и периодическом энергопотреблении, связанном с использованием винтовой нарезки днища и контакта якорей расширенной подводной части платформы с грунтом водоема, отличающийся тем, что осуществляют ракетный взлет из центральной шахты, при этом перед стартом ракеты производят вращение платформы посредством гребных движителей расширенной подводной части вокруг упомянутой вертикальной оси до ослабления волнового наката за счет центробежных сил водных струй, сходящих с винтовой нарезки, причем аналогичное кратковременное кружение платформы осуществляют в момент группового касания якорей о грунт. The method of operation of a semi-submerged energy platform, which consists in generating electricity by a vortex hydraulic motor generator with underwater currents at the bottom of the platform and vortex wind turbine generators while spinning windmills around the vertical axis of the platform using the influence of the wind on the turbine shovels of the rolling stock and periodic energy consumption associated with the use of screw cutting bottom and contact of the anchors of the extended underwater part of the platform with the soil of the reservoir, distinguishing I mean that they carry out missile take-off from the central mine, while before launching the platform, the platform is rotated by propellers of the extended underwater part around the vertical axis until the wave is weakened by the centrifugal forces of the water jets descending from the screw thread, and the same short-term spinning of the platform carried out at the time of group touch anchors on the ground.

Images