RU2398705C2 - Self-propelled twin-hull wave-resistant complex - Google Patents

Abstract

FIELD: transport.

SUBSTANCE: invention relates to self-propelled floating platforms. Proposed complex comprises top work platform secured by two lines of columns. Said columns rest upon two main floating hulls-pontoons. Said floating hulls accommodate diesel-electric power plants, necessary auxiliary equipment, adjusting and trim tanks, high-pressure air cylinders, stock of fuel, water etc. Adjusting and trim tanks are communicated by ballast pumping systems. Every said hull incorporates propellant-steering columns. Complex comprises also sea wave parametres metering system and computer system to define optimum draft in particular wave conditions. Optimum draft is provided in both surface and semi-submerged position.

EFFECT: minimum rocking in stationary position and motion.

4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к волностойким самоходным плавучим техническим средствам производства водолазных, подводно-технических работ, а также выполнения других функций на волнении до 5-6 баллов.The invention relates to a wave-resistant self-propelled floating technical means for the production of diving, underwater technical work, as well as performing other functions on a wave up to 5-6 points.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является полупогружная морская платформа (ПМП) повышенной волностойкости по патенту РФ №2191132 (бюл. №29 от 20.10.02 г) - прототип. Известное техническое решение содержит:The closest in technical essence to the claimed invention is a semi-submersible offshore platform (PMP) of high wave resistance according to the patent of the Russian Federation No. 2191132 (bull. No. 29 from 10/20/02 g) - prototype. Known technical solution contains:

- верхнюю рабочую платформу (ВРП), определяющую основное назначение ПМП;- the upper working platform (GRP), which determines the main purpose of the PMP;

- два ряда колонн сечением S_к и высотой Н_к, опирающихся на 2 основных плавучих корпуса (ОПК) в виде понтонов, которые могут погружаться и всплывать;- two rows of columns with a cross section S _k and a height H _k , supported by 2 main floating hulls (OPK) in the form of pontoons that can sink and float;

- два понтона корабельной формы полным водоизмещением в погруженном состоянии V_п и высотой Н_п, внутри которых размещаются энергетическая установка, балластные цистерны, заполняя которые ПМП переходит в полупогруженное положение, устойчивое к воздействию волн заданной балльности;- two ship-shaped pontoons with full displacement V _p and height H _p , inside which a power plant, ballast tanks are located, filling which the PMP goes into a semi-submerged position, resistant to the effects of waves of a given ballast;

- две горизонтальные перемычки крыльевого профиля, выполняющие роль дополнительных прочных связей между понтонами и создающие на ходу против волны дополнительную тягу;- two horizontal lintels of the wing profile, performing the role of additional strong bonds between the pontoons and creating additional traction on the go against the wave;

- математические условия на определение высоты и общей площади колонн и их расстояния вдоль понтонов, расстояния между понтонами, их водоизмещения и высоты, объема балластных цистерн и допустимого возвышения центра масс ПМП по высоте по заданной полезной нагрузке, расчетной длине и высоте волны, запасу плавучести, а также метацентрической высоте для крейсерского и рабочего положений.- mathematical conditions for determining the height and total area of the columns and their distance along the pontoons, the distance between the pontoons, their displacement and height, the volume of ballast tanks and the permissible elevation of the center of mass of the PMF in height for a given payload, estimated wavelength and height, buoyancy margin, as well as metacentric height for cruising and operating positions.

Недостатком прототипа является то, он имеет понтоны обычной корабельной формы, которая не обеспечивает при наличии морского волнения умерения качки ПМП в крейсерском положении. В нем не оговорена возможность снижения сопротивления при движении в надводном положении, тип энергетической установки и движителей. Нуждается в уточнении условие распределения масс между ВРП и плавучими понтонами, а также положений по высоте их центров масс.The disadvantage of the prototype is that it has pontoons of the usual naval form, which does not provide, in the presence of sea waves, moderate rolling of the PMP in the cruising position. It does not stipulate the possibility of reducing resistance when moving in the water position, the type of power plant and propulsors. The condition for the distribution of mass between GRP and floating pontoons, as well as the positions along the height of their centers of mass, needs to be clarified.

Цель изобретения - расширение возможностей и повышение эффективности плавучей морской платформы. Указанные цели достигаются тем, что у известного технического решения, содержащего верхнюю рабочую платформу, на и внутри которой располагаются механизмы и оборудование, определяющие ее назначение, два ряда колонн сечением S_к и высотой Н_к, поддерживающих рабочую платформу и опирающиеся на основные плавучие корпусы-понтоны, полным водоизмещением в погруженном состоянии V_п и высотой Н_п, внутри которых размещаются энергетическая установка, балластные цистерны, заполняя которые ПМП переходит в полупогруженное рабочее положение, устойчивое к воздействию волн заданной балльности, две горизонтальные перемычки крыльевого профиля, выполняющие роль дополнительных прочных связей между основными плавучими корпусами-понтонами и создающие на ходу против волны дополнительную тягу, математические условия на определение высоты и общей площади колонн и их расстояния вдоль понтонов, расстояния между понтонами, их водоизмещения и высоты, объема балластных цистерн и допустимого возвышения центра масс ПМП по высоте по заданной полезной нагрузке, расчетной длине и высоте волны, запасу плавучести, а также метацентрической высоте для крейсерского и рабочего положений, основные плавучие корпуса-понтоны (ОПК) выполнены архитектурной формой, близкой к подводным лодкам, для которых главным являлся надводный ход, в виде специфического овального в поперечном сечении корпуса с отношением высоты к ширине Н_опк/В_опк≥1,2, длины к ширине L_опк/B_опк≥10, цилиндрической вставкой в средней части корпуса не менее его полудлины, с заостренными носовой и кормовой оконечностями, с развалом верхней части носовой оконечности, запасом плавучести 20-30%, с возможностью регулирования их осадки в зависимости от состояния моря, крыльевые перемычки снабжены закрылками, выполняющими роль горизонтальных рулей, а внутри каждого ОПК размещаются цистерны главного балласта, оборудованные кингстонами и клапанами вентиляции, системой их полного или частичного продувания и заполнения, а также уравнительные цистерны, оборудованные системами заполнения их из-за борта и осушения и соединенные между собой через перемычки системой перекачки водного балласта между ОПК.The purpose of the invention is the expansion of capabilities and increase the effectiveness of a floating offshore platform. These goals are achieved by the fact that the well-known technical solution containing the upper working platform, on and inside of which are located the mechanisms and equipment that determine its purpose, two rows of columns of cross-section S _k and height H _k , supporting the working platform and resting on the main floating hulls pontoons, full displacement submerged V _n and a height H _p, which are placed inside the power unit, ballast tanks, filling that RAP enters semiimmersed operative position resistant new to the influence of waves of a given score, two horizontal lintels of the wing profile, acting as additional strong bonds between the main floating hulls-pontoons and creating additional traction on the go against the wave, mathematical conditions for determining the height and total area of columns and their distances along the pontoons, the distance between pontoons, their displacement and height, the volume of ballast tanks and the permissible elevation of the center of mass of the PMF in height for a given payload, estimated wavelength and height, spare For buoyancy, as well as metacentric height for cruising and operating positions, the main floating pontoon hulls (UPC) are made in an architectural form close to submarines, for which the main surface was a surface course, in the form of a specific oval in cross section of the hull with a height to width ratio N _OPK / V _OPK ≥1.2, length to width L _OPK / B _OPK ≥10, a cylindrical insert in the middle of the hull at least half its length, with pointed fore and aft ends, with the collapse of the upper part of the nasal tip, stock 20-30% deductibility, with the possibility of regulating their precipitation depending on the state of the sea, the wing jumpers are equipped with flaps that act as horizontal rudders, and inside each DIC are the main ballast tanks equipped with kingston and ventilation valves, a system for their full or partial blowing and filling as well as leveling tanks equipped with filling systems for overboard and drainage and connected to each other through jumpers by a system for transferring ballast water between the military industrial complex.

Внешний вид ВСКК и его составные конструктивные элементы показаны на фиг.1 и 2. The appearance of the HSCC and its constituent structural elements are shown in figures 1 and 2.

Предлагаемый комплекс включает:The proposed complex includes:

- верхнюю рабочую платформу (ВРП) 1, располагающуюся над поверхностью спокойной воды на высоте, которая определяется расчетной балльностью волнения и вертикальным размером основного плавучего корпуса, внутри и на верхней палубе ВРП располагаются жилые помещения, крановое и другое оборудование, определяющее назначение ВСКК;- the upper working platform (GRP) 1, located above the surface of calm water at a height that is determined by the calculated wave count and the vertical size of the main floating hull, inside and on the upper deck of the GRP there are living quarters, crane and other equipment that determine the purpose of the HSC;

- два основных плавучих корпуса 2 овального в вертикальном направлении сечения с отношением общей высоты к ширине Н_опк/В_опк≥1,2, имеющие в средней части не менее чем на половине длины постоянную ширину и заостренные носовую и кормовую оконечности, при этом ОПК состоят из внутреннего корпуса повышенной прочности 3 и наружного 4, между ними располагаются цистерны главного балласта, оборудованные кингстонами и клапанами вентиляции, системой их полного или частичного продувания и заполнения, уравнительные и дифферентные цистерны, цистерны топливные и смазочного масла (не показаны);- two main floating hulls 2 oval in the vertical direction of the cross section with the ratio of the total height to the width of H _OPK / V _{OPK ≥} 1.2, having a constant width in the middle part of at least half the length and pointed nose and stern ends, while from the inner body of increased strength 3 and outer 4, between them are the tanks of the main ballast, equipped with kingston and ventilation valves, a system for their full or partial blowing and filling, equalization and trim tanks, tanks oplivnye and lubricating oil (not shown);

- внутри каждого прочного корпуса размещается дизель-электрическая энергетическая установка 5, состоящая из 1 или 2 агрегатов, уравнительные и дифферентные цистерны и системы их заполнения из-за борта и осушения, а также перекачки воды между ОПК, цистерны пресной воды и провизии, вспомогательные механизмы и посты управления и др. (не показаны);- a diesel-electric power plant 5 consisting of 1 or 2 units, equalization and trim tanks and their filling systems due to side and drainage, as well as pumping water between the OPK, fresh water tanks and provisions, auxiliary mechanisms are located inside each durable case and control posts, etc. (not shown);

- не менее трех водоизмещающих вертикальных колонн 6 овальной формы на каждом ОПК, вытянутых вдоль корпусов, опирающихся на них и удерживающих ВРП;- at least three vertical displacement columns 6 of an oval shape at each defense complex, elongated along the hulls, resting on them and holding the GRP;

- горизонтальные овальные пластины 7, выполняющие роль наружных шпангоутов на колоннах и дополнительных демпферов - нейтрализаторов волновых сил;- horizontal oval plates 7, which act as external frames on the columns and additional dampers - neutralizers of wave forces;

- верхние соединительные перемычки 8 между ОПК крыльевого профиля, придающие жесткость катамарану и служащие переходным мостом между корпусами в надводном положении ВСКК;- upper connecting jumpers 8 between the wing profile of the wing profile, giving rigidity to the catamaran and serving as a transition bridge between the hulls in the surface position of the VSCK;

- нижние крыловидные перемычки 9 между ОПК, придающие дополнительную жесткость соединению корпусов, улучшающие ходкость и мореходность катамарана и служащие для прокладки внутри них различных трубопроводов, кабелей и др.;- lower pterygoid bridges 9 between the OPK, giving additional rigidity to the connection of the hulls, improving the propulsion and seaworthiness of the catamaran and serving for laying various pipelines, cables, etc .;

- закрылки на задних кромках нижних крыловидных перемычек 10, выполняющие роль горизонтальных рулей;- flaps on the trailing edges of the lower pterygoid bridges 10, acting as horizontal rudders;

- движительно-рулевые колонки 11 по 2 на каждом ОПК;- propulsion and steering columns 11 to 2 at each defense industry complex;

- измерительные элементы длины, частоты и амплитуды волны 12;- measuring elements of wavelength, frequency and amplitude of the wave 12;

- оптимизатор параметров посадки ВСКК 13, определяющий оптимальную для измеренных параметров волнения посадку ВСКК, обеспечивающую минимум его качки в надводном и полупогруженном положениях.- optimizer landing parameters VSKK 13, which determines the optimal landing for the measured wave parameters VSKK, providing a minimum of its pitching in the surface and semi-submerged positions.

Существенным отличием предлагаемого технического решения от прототипа является использование в качестве ОПК принципиально нового для катамаранных платформ архитектурного типа корпуса - корпуса быстроходной в крейсерском положении подводной лодки с небольшим (20-30%) по сравнению с надводным кораблем запасом плавучести. Особенность силового воздействия морской волны на корпус типа фиг.2 в том, что на него в волновом полеA significant difference between the proposed technical solution and the prototype is the use of a fundamentally new hull-type architectural structure for catamaran platforms — a hull of a fast-moving submarine with a small (20-30%) in comparison with a surface ship buoyancy. A feature of the force of the sea wave on the case of the type of figure 2 is that it is in the wave field

где k=2π/λ - волновое число, ω=2π/τ - круговая частота волны, τ - период волны, A₀ - амплитуда волны на поверхности, у^c - удаление центра плавучести корпуса от невозмущенной поверхности, действуют 3 главные по значимости силы:where k = 2π / λ is the wave number, ω = 2π / τ is the circular frequency of the wave, τ is the wave period, A ₀ is the amplitude of the wave on the surface, у ^c is the distance of the buoyancy center of the hull from the unperturbed surface, 3 main forces of importance :

1. Квазистатическая волновая сила

, обусловленная изменением в волновом поле водоизмещающего объема ОПК при прохождении волны. В отличие от надводного судна с расширяющимися с ростом осадки обводами и большим запасом плавучести, корпус ПЛ выше ватерлинии имеет сужающиеся обводы и запас плавучести не более 30%. Если у надводного корабля высота надводного борта Н_нб составляет 1,0-1,5 осадки Т, то у ПЛ - не более 0,25 Т. Сила

действует в фазе с волной и, какова бы ни была амплитуда волны, она при y_w≥0 не может быть больше

,1. Quasistatic wave force

due to a change in the wave field of the displacement volume of the OPK during the passage of the wave. Unlike a surface vessel with contours expanding with draft and a large buoyancy margin, the hull of the submarine above the waterline has narrowing contours and a buoyancy margin of no more than 30%. If the surface ship freeboard height N _nb is 1.0-1.5 draft T, then the submarine - no more than 0.25 T. Strength

acts in phase with the wave and, whatever the amplitude of the wave, it cannot be greater than y _w ≥0

,

где V_зп - водонепроницаемый объем выше действующей ватерлинии (запаса плавучести). Что касается

в фазе, то для нее таких ограничений нет.where V _zp - waterproof volume above the existing waterline (stock buoyancy). Concerning

in the phase, then there are no such restrictions for it.

2. Инерционно-волновая сила F

, действующая на погруженную часть ОПК V(Т) Она включает инерционную силу по гипотезе акад. А.Н.Крылова и инерционную часть дифракционной силы, дополнительно предложенную проф. М.Д.Хаскиндом. Она пропорциональна ускорению в волне на уровне у^с удаления от поверхности центра плавучести ОПК у_с, которое связано с осадкой выражением Т - у_с,2. Inertial-wave force F

acting on the submerged part of the OPK V (T). It includes the inertial force according to the acad hypothesis. A.N. Krylova and the inertial part of the diffraction force, additionally proposed by prof. M.D. Haskindom. It is proportional to the acceleration in the wave at the level у ^{with the} distance from the surface of the center of buoyancy of the OPK у _с , which is associated with the draft by the expression Т - у _с ,

и массе ρ V(T) и всегда имеет знак, обратный перемещению волны.and mass ρ V (T) and always has the opposite sign to the wave motion.

где k₂₂≈0,80-0,90 - коэффициент присоединенной массы ОПК.where k ₂₂ ≈0.80-0.90 - the coefficient of the attached mass of the defense industry.

3. Силу присоса ОПК к поверхности. Эта сила возникает из-за разрежения давления в волновом поле по сравнению с гидростатическим, которое интенсивно убывает по мере удаления от взволнованной поверхности. В результате этого появляется дополнительная по отношению к силе Архимеда сила, направленная вверх, причем в любую фазу волны.3. The suction force of the defense industry to the surface. This force arises due to the rarefaction of pressure in the wave field in comparison with the hydrostatic one, which intensively decreases with distance from the excited surface. As a result of this, an additional force appears with respect to the Archimedes force, directed upward, and in any phase of the wave.

Таким образом, в фазе 0 мы имеем:

Thus, in phase 0 we have:

а в фазе π:

and in the phase π:

Поскольку все члены в (5) и (6) зависят от осадки T, причем с ростом Т

уменьшается, a

по модулю увеличивается, существует осадка T_орt, при которой

для действующего в данный момент волнения будет минимальной. Поэтому, если с помощью блока 12 измерения параметров волнения определить среднюю длину, амплитуду и частоту волны, с помощью оптимизатора посадки 13 вычислить T_opt, а с помощью системы дозированного заполнения ЦГБ погрузить ОПК по эту осадку, то можно обеспечить высокую волностойкость и остойчивость ВСКК и в надводном положении в широком диапазоне волнения. В этом существенная новизна и преимущество предлагаемого технического решения по сравнению с известным.Since all terms in (5) and (6) depend on the precipitation T, and with increasing T

decreases, a

modulo increases, there is a sediment T _opt , at which

for the current unrest will be minimal. Therefore, if using the block 12 measuring the parameters of the waves to determine the average wavelength, amplitude and frequency of the wave, using the optimizer landing 13 calculate T _opt , and using the dosed filling system CBH to load the OPK on this precipitate, then it is possible to provide high wave resistance and stability of the HSCC and in the surface position in a wide range of excitement. This is a significant novelty and advantage of the proposed technical solution compared to the well-known.

Как показано в описании прототипа, оптимальные геометрические характеристики катамаранной ПМП и распределения ее масс по высоте должны удовлетворять следующим условиям:As shown in the description of the prototype, the optimal geometric characteristics of the catamaran PMP and the distribution of its masses in height should satisfy the following conditions:

- плавучести и остойчивости в крейсерском и рабочем полупогруженном положении, а для предлагаемого варианта еще дополнительно в любом промежуточном положении;- buoyancy and stability in the cruising and working semi-submerged position, and for the proposed option is still additionally in any intermediate position;

- расстояние между диаметральными плоскостями ОПК и колонн b_к должно назначаться в интервале (0,4-0,6) расчетной длины волны λ_р, что нейтрализует силу волнового дрейфа и существенно уменьшает мощность, потребную на обеспечение позиционирования ВСКК над местом выполнения спасательных и подводно-технических работ;- the distance between the diametric planes of the OPK and columns b _k should be assigned in the interval (0.4-0.6) of the calculated wavelength λ _p , which neutralizes the wave drift force and significantly reduces the power required to ensure the position of the HSCC above the place of rescue and underwater -technical work;

- высота колонн над верхней палубой ОПК из условия ее неоголения на расчетной волне и не достижения волной ВРП должна лежать в интервале (1,35-1,5)h_p расчетной высоты волны, а осадка ВСКК в рабочем положении должна проходить посередине высоты колонн;- the height of the columns above the upper deck of the defense industrial complex, from the condition of its non-stripping on the calculated wave and not reaching the GRP wave, should lie in the range (1.35-1.5) h _{p of the} estimated wave height, and the VSCK draft should be in the working position in the middle of the column height;

- площадь сечения колонн при уже назначенной высоте и полный погруженный объем ОПК должны определяться из условий взаимной нейтрализации двух главных компонентов вертикальных волновых возмущающих сил в расчетном диапазоне волнения.- the cross-sectional area of the columns at the already designated height and the total submerged volume of the OPK should be determined from the conditions of mutual neutralization of the two main components of the vertical wave perturbing forces in the design wave range.

Между параметрами морских волн существуют статистические соотношения. Высоты волн 3% обеспеченности, например, на 5 баллах лежат в пределах h=2-3,5 м, а длины - в пределах λ=35-55 м. Для 6 баллов h=3,5-6 м, и λ=55-85 м. Поэтому в качестве расчетных можно взять средние значения для 5 баллов h_p=2,75 м, λ_р=45 м, а для 6 баллов h_p=4,75 м, λ_р=70 м. Задаваясь запасом 1,35-1,50, можно для заданной балльности назначить общую высоту колонн h_k=(1,35-1,50)h_p и осадку колонн Т_к=(0,65-0,75) h_p от верхней палубы ОПК до расчетной рабочей ватерлинии.Between the parameters of sea waves, there are statistical relationships. Wave heights of 3% coverage, for example, at 5 points lie within h = 2-3.5 m, and lengths within λ = 35-55 m. For 6 points, h = 3.5-6 m, and λ = 55-85 m. Therefore, the average values for 5 points can be taken as h h _p = 2.75 m, λ _p = 45 m, and for 6 points h _p = 4.75 m, λ _p = 70 m. 1.35-1.50, for a given score you can assign the total height of the columns h _k = (1.35-1.50) h _p and the draft of the columns T _k = (0.65-0.75) h _p from the upper deck DIC to the estimated working waterline.

Условие нейтрализации двух главных составляющих волновых возмущающих сил в рабочем положении ВСКК: квазистатических

и инерционно-волновых

The condition for the neutralization of the two main components of the wave disturbing forces in the working position of the HSCC: quasistatic

and inertial-wave

где Where

A₀ и k_p - расчетные амплитуда волны и волновое число,A ₀ and k _p are the calculated wave amplitude and wave number,

ΣS_к - суммарная площадь горизонтального сечения колонн одного ОПК,ΣS _to - the total horizontal sectional area of the columns of one defense industry complex,

- коэффициент присоединенной массы колонн с пластинами 7,

- the coefficient of the attached mass of columns with plates 7,

- коэффициент присоединенной массы ОПК,

- coefficient of added mass of defense industry,

V_опк - полное объемное водоизмещение одного ОПК.V _OPK - the total volumetric displacement of one OPK.

Условие

дает связь между ΣS_к и V_опк, обеспечивающую взаимную нейтрализацию этих двух главных компонентов:Condition

gives a connection between ΣS _k and V _opk , providing mutual neutralization of these two main components:

Условие плавучести ВСКК в крейсерском положении:VSKK buoyancy condition in cruising position:

где V_кр=V_oпк(1+k_зп)^-1 - крейсерское водоизмещение ВСКК,where V _cr = V _opc (1 + k _zp ) ^-1 - cruising displacement VSCC,

k_зп≈(0,20-0,30) - запас плавучести ОПК в крейсерском положении,k _zp ≈ (0.20-0.30) - stock of buoyancy of the defense industry in the cruising position,

m_нг - масса заданных или априори назначенных грузов,m _ng is the mass of specified or a priori assigned goods,

m_зг - масса зависимых от размеров ВСКК грузов: корпуса, систем, запасов топлива и т.п.m _zg is the mass of cargo dependent on the size of the HSCC: hull, systems, fuel reserves, etc.

Водоизмещение ВСКК в рабочем положенииVSCK displacement in working position

Объем цистерн главного балласта в одном ОПКThe volume of tanks of the main ballast in one defense industry complex

Поперечная остойчивость ВСКК в надводном положении определяется выражением:

The transverse stability of the HSCV in the surface position is determined by the expression:

где

- метацентрическая высота одного ОПК в надводном положении, b_к - расстояние между диаметральными плоскостями ОПК.Where

- metacentric height of one defense industry complex in the above-water position, b _to - the distance between the diametrical planes of the defense industry.

В (11) член

dV/dT характеризует остойчивость переносного момента инерции от изменения водоизмещающих объемов ОПК при наклонении. В крейсерском положении он является главным, но по мере погружения ОПК dV/dT стремится к нулю, и остойчивость определяется только собственной остойчивостью ОПК. Как показали выполненные нами исследования, для овального корпуса типа фиг.2 метацентр Z_m≈0,5Н_опк, и по мере увеличения осадки он остается неизменным (центр плавучести увеличивается, а метацентрический радиус уменьшается). При полном погружении ОПК его Z_c=0,5 Н_опк. Поэтому для овальных корпусов желательно, чтобы центр масс ОПК располагался ниже 0,5Н_опк.In (11) member

dV / dT characterizes the stability of the transport moment of inertia from a change in the displacement volumes of the OPK during inclination. In the cruising position, it is the main one, but as the OPK dives, dV / dT tends to zero, and stability is determined only by the OPK's own stability. As our studies showed, for the oval case of the type of Fig. 2, the metacentre is Z _m ≈0.5Н optic _cable , and as the draft increases, it remains unchanged (the buoyancy center increases and the metacentric radius decreases). With full immersion of the OPK its Z _c = 0.5 N _opt . Therefore, for oval cases, it is desirable that the center of mass of the defense industry is located below _{0.5 N optical} .

Возвышение центра плавучести всего ВСКК в рабочем положении Z_cpп может быть определено из уравнения:The elevation of the center of buoyancy of the entire HSCV in the working position Z _cpп can be determined from the equation:

Максимально допустимое возвышение центра масс всего ВСКК в рабочем положении Z_gpп может быть определено из уравнения:The maximum permissible elevation of the center of mass of the entire HSCC in the working position Z _gpp can be determined from the equation:

где h_pп - значение поперечной метацентрической высоты ВСКК в рабочем положении, которое должно быть задано или определено из условий, например, ограничения угла крена при подъеме краном большого груза. Уравнение (13) определит требования к размещению элементов целевой и обеспечивающей нагрузки по высоте в ВРП и внутри ОПК.where h _pп - the value of the transverse metacentric height of the HSCC in the working position, which must be set or determined from conditions, for example, limiting the angle of heel when lifting a large load with a crane. Equation (13) will determine the requirements for the placement of elements of the target and providing load in height in the GRP and inside the defense industry.

Совокупность уравнений (7)-(13) позволяет по заданной целевой нагрузке, расчетной балльности моря, требованиям к запасу плавучести и остойчивости ВСКК в крейсерском и рабочем положениях, скорости и дальности плавания известными методами последовательных приближений найти все геометрические элементы ВСКК и его водоизмещение.The set of equations (7) - (13) makes it possible to find all the geometric elements of the VSC and its displacement by known methods of successive approximations according to a given target load, estimated sea ballast, requirements for the safety margin of buoyancy and stability of the HSCC in cruising and operating positions, speed and cruising range.

Предложенные технические решения по ВСКК обладают целым рядом существенных преимуществ по отношению к прототипу.The proposed technical solutions for VSCK have a number of significant advantages in relation to the prototype.

1. Применение в качестве ОПК специфического овального в поперечном сечении корпуса с отношением высоты к ширине Н_опк/В_опк≥1,2, длины к ширине L_oпк/B_oпк≥10, цилиндрической вставкой в средней части корпуса не менее его полудлины, развалом носовой оконечности в верхней ее части, стабилизированной кормой и запасом плавучести 20-30% позволяет:1. The use as a DIC of a specific oval in the cross section of the casing with the ratio of height to width H _opc / V _{opc ≥} 1.2, length to width L _opc / B _opc ≥10, a cylindrical insert in the middle of the casing not less than its half-length, collapse the nasal tip in its upper part, stabilized stern and a buoyancy margin of 20-30% allows:

- уменьшить сопротивление ВСКК в крейсерском положении на тихой воде и на волнении,- reduce the resistance of the HSCC in a cruising position in quiet water and on waves,

- улучшить всхожесть ВСКК на волну,- improve the viability of HSCC per wave,

- обеспечить хорошую устойчивость движения на курсе,- provide good stability on the course,

- понизить центр масс ОПК и всего ВСКК, обеспечив ему необходимую остойчивость при любой осадке,- reduce the center of mass of the defense industry and the entire HSCC, providing it with the necessary stability in any draft,

- обеспечить дополнительную волностойкость ВСКК и снижение качки в надводном положении.- to provide additional wave resistance VSCK and the reduction of pitching in the water position.

2. Применение вместо традиционных гребных винтов двух движительно-рулевых колонок (ДРК) на каждом ОПК, расположенных под днищем в носовой и кормовой его частях:2. The use of instead of traditional propellers of two propulsion-steering columns (DRC) on each DIC, located under the bottom in the fore and aft parts:

- увеличивает пропульсивный коэффициент движителей, т.к. они будут работать в мало возмущенном корпусом потоке, что позволит существенно повысить скорость ВСКК, которая важна для его быстрого прибытия к месту аварии на море,- increases propulsive coefficient of propulsors, as they will operate in a stream slightly disturbed by the hull, which will significantly increase the speed of the HSCC, which is important for its rapid arrival at the scene of an accident at sea,

- позволяет дизель-генераторы разместить в носовой и кормовой частях корпуса, что облегчит удифферентование ОПК,- allows diesel generators to be placed in the bow and stern of the hull, which will facilitate the differentiation of the defense industry,

- обеспечит устойчивое позиционирование ВСКК над местом проведения водолазных, подводно-технических, спасательных и других работ.- will ensure the stable positioning of the HSCC over the venue for diving, underwater technical, rescue and other works.

3. Наличие на комплексе блока измерения параметров волнения, блока оптимизации осадки, кингстонов на цистернах главного балласта и системы их дозированного заполнения из-за борта и продувания, а также системы перекачки воды между ЦГБ левого и правого борта позволят:3. The presence on the complex of the unit for measuring the parameters of the waves, the unit for optimizing the draft, kingstones on the tanks of the main ballast and the system of their metered filling due to side and blowing, as well as the system for pumping water between the central and central port of the left and right side will allow:

- обеспечить ВСКК оптимальный режим функционирования как в надводном, так и в полупогруженном положениях за счет изменения осадки;- to provide VSCK the optimal mode of functioning both in the surface and in the semi-submerged positions due to changes in draft;

- исключить перетекание воды между ЦГБ левого и правого ОПК, уменьшающее поперечную остойчивость и увеличивающее крен при проведении крановых операций;- to exclude the flow of water between the central hospital of the left and right defense industry, which reduces lateral stability and increases the roll during crane operations;

- уменьшить крен при подъеме-опускании краном больших грузов за счет контрперекачки воды.- reduce the roll when lifting-lowering the crane large loads due to counter-pumping of water.

4. Наличие на двух нижних горизонтальных перемычках закрылков позволит использовать их в качестве горизонтальных рулей при движении в рабочем и надводном положениях при большой осадке.4. The presence of flaps on the two lower horizontal jumpers will allow them to be used as horizontal rudders when moving in the working and surface positions with a large draft.

Патентный поиск не выявил применения в полупогружных катамаранных платформах предложенных технических решений. Поэтому предложенное техническое решение удовлетворяет критерию патентной новизны.Patent search did not reveal the use of the proposed technical solutions in semi-submersible catamaran platforms. Therefore, the proposed solution meets the criteria of patent novelty.

Предложение удовлетворяет также критерию технической реализуемости, т.к. ВСКК состоит из известных конструктивных элементов. Предложенная авторами система алгебраических уравнений (7)-(13) позволяет известными методами последовательных приближений определить оптимальные главные размерения, водоизмещение, расчетную осадку и др. элементы ВСКК по заданной нагрузке, балльности волнения и другим требованиям. Авторами опробован алгоритм определения оптимальных геометрических характеристик ВСКК по заданной нагрузке, балльности волнения и другим требованиям.The proposal also satisfies the criterion of technical feasibility, as VSKK consists of well-known structural elements. The system of algebraic equations (7) - (13) proposed by the authors allows using the well-known methods of successive approximations to determine the optimal principal dimensions, displacement, design draft, and other elements of the HSCC according to a given load, wave emissivity, and other requirements. The authors tested the algorithm for determining the optimal geometric characteristics of the HSCC for a given load, wave intensity and other requirements.

Claims (4)

1. Волностойкий самоходный катамаранный комплекс, содержащий верхнюю рабочую платформу, на и внутри которой располагаются механизмы и оборудование, определяющие ее назначение, два ряда колонн сечением S_к и высотой Н_к, поддерживающих рабочую платформу и опирающихся на основные плавучие корпуса-понтоны (ОПК), полным водоизмещением в погруженном состоянии V_опк и высотой Н_опк, внутри которых размещаются энергетическая установка, балластные цистерны, заполняя которые он переходит в полупогруженное рабочее положение, устойчивое к воздействию волн заданной интенсивности, две горизонтальные перемычки крыльевого профиля в верхней и нижней частях ОПК, выполняющие роль дополнительных прочных связей между этими корпусами и создающие на ходу против волны дополнительную тягу, математические условия для определения высоты и общей площади сечения колонн и расстояния между ними вдоль понтонов, расстояния между ОПК, их водоизмещения и высоты, объема балластных цистерн и допустимого возвышения центра масс комплекса по высоте по заданной полезной нагрузке, расчетной длине и высоте волны, запасу плавучести, а также метацентрической высоте для крейсерского и рабочего положений, отличающийся тем, что основные плавучие корпуса-понтоны выполнены архитектурной формой, близкой к подводным лодкам, для которых главным являлся надводный ход, в виде овального в поперечном сечении наружного корпуса с отношением высоты к ширине Н_опк/В_опк≥1,2, длины к ширине L_опк/В_опк≥10, с цилиндрической вставкой в средней части этого корпуса не менее его полудлины, с заостренной носовой и кормовой оконечностями, с развалом верхней части носовой оконечности, запасом плавучести 20-30%, с возможностью регулирования осадки комплекса в зависимости от состояния моря, при этом внутри наружного корпуса размещается корпус повышенной прочности, также вытянутой вверх овальной формы, а внутри каждого из этих корпусов размещаются одна-две дизель-электрические энергетические установки, вспомогательные механизмы, устройства и системы, посты управления, запасы пресной воды и смазочного масла, а в междубортном пространстве располагаются запасы топлива для энергетической установки, цистерны главного балласта, оборудованные кингстонами и клапанами вентиляции, системой их полного или частичного продувания и заполнения из-за борта, а также уравнительные цистерны, оборудованные системами заполнения их из-за борта и осушения и соединенные между собой через перемычки системой перекачки водного балласта между ОПК.1. A wave-resistant self-propelled catamaran complex containing an upper working platform, on and inside of which there are mechanisms and equipment that determine its purpose, two rows of columns with a cross section S _k and a height H _k , supporting a working platform and resting on the main floating pontoon bodies (OPK) full displacement submerged V _DIC and _DIC height H, which are placed inside the power unit, ballast tanks, filling that it goes into the operating position semiimmersed resistant vozdeys waves of a given intensity, two horizontal lintels of the wing profile in the upper and lower parts of the DIC, acting as additional strong bonds between these bodies and creating additional traction on the go against the wave, mathematical conditions for determining the height and total cross-sectional area of the columns and the distance between them along the pontoons , the distance between the OPK, their displacement and height, the volume of ballast tanks and the permissible elevation of the center of mass of the complex in height for a given payload, estimated length and height waves, buoyancy margin, as well as metacentric height for cruising and operating positions, characterized in that the main floating pontoon hulls are made in an architectural form close to submarines, for which the main surface was the surface course, in the form of an outer hull oval in cross section with the ratio height to width N _opt / V _{opt ≥} 1.2, length to width L _opt / V _{opt ≥ 10} , with a cylindrical insert in the middle of this hull not less than its half-length, with pointed fore and aft ends, with the collapse of the upper part owl tip, with a buoyancy margin of 20-30%, with the ability to regulate the settlement of the complex depending on the state of the sea, while inside the outer case there is a body of increased strength, also elongated oval in shape, and inside one of these buildings are one or two diesel-electric power plants, auxiliary mechanisms, devices and systems, control stations, reserves of fresh water and lubricating oil, and in the inter-side space there are fuel reserves for the power plant, cyst main ballast tanks equipped with kingston and ventilation valves, a system for fully or partially blowing and filling them from the side, as well as leveling tanks equipped with systems for filling them from the side and drainage and interconnected via jumpers with a ballast pumping system between the defense industry . 2. Волностойкий самоходный катамаранный комплекс по п.1, отличающийся тем, что он снабжен системой измерения параметров волнения и их осреднения в конкретных условиях движения или производства водолазных, подводно-технических работ, а также блоком оптимизации осадки, управляющим системой заполнения и продувания цистерн главного балласта в надводном и полупогруженном состоянии.2. The wave-resistant self-propelled catamaran complex according to claim 1, characterized in that it is equipped with a system for measuring wave parameters and their averaging in specific conditions of movement or diving, underwater technical operations, as well as a draft optimization unit controlling the filling and blowing system of the main tanks ballast in the surface and semi-submerged state. 3. Волностойкий самоходный катамаранный комплекс по п.1, отличающийся тем, что нижние горизонтальные перемычки снабжены закрылками, выполняющими роль носовых и кормовых горизонтальных рулей при движении ВСКК на волнении при малом запасе плавучести и в полупогруженном состоянии.3. The wave-resistant self-propelled catamaran complex according to claim 1, characterized in that the lower horizontal jumpers are equipped with flaps that act as bow and stern horizontal rudders when the HSCC is moving on a wave with a small margin of buoyancy and in a semi-submerged state. 4. Волностойкий самоходный катамаранный комплекс по п.1, отличающийся тем, что в качестве движителей у него применены движительно-рулевые колонки в носу и корме каждого ОПК. 4. The wave-resistant self-propelled catamaran complex according to claim 1, characterized in that it uses propulsion-steering columns in the bow and stern of each OPK as propulsion devices.

Images