Результат интеллектуальной деятельности: СПАСАТЕЛЬНОЕ СУДНО НА ВОЗДУШНОЙ ПОДУШКЕ

Изобретение относится к спасательным средствам для ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций, в частности к объектам спасательного судостроения, и может быть использована в надстроечных конструкциях судов на воздушной подушке.

Наиболее близким техническим решением по технической сущности и достигаемому результату является спасательное судно, представляющее собой конструкцию смонтированной на скеговой платформе на воздушной подушке надстройки, состоящей из носовой, центральной и кормовой частей, являющихся соответственно кабиной управления, пассажирским отсеком и машинным отделением, переходящим в нагнетательно-движительную секцию с задним комплексом горизонтальных и вертикальных поворотных рулей (см. патент РФ 88626 на полезную модель «Судно на воздушной подушке», B60V 1/18, 2007 - прототип).

Недостатком прототипа является то, что он содержит традиционный вариант стационарного выполнения пассажирского отсека и, как следствие - повышенный уровень шума в каютах для размещения пострадавших и кабине управления.

Технически достижимый результат - расширение области применения судна на воздушной подушке в результате универсализации назначения судна за счет обеспечения возможности его трансформирования под различные специальные транспортные задачи, а также снижение уровня шума от машинного отделения, переходящего в нагнетательно-движительную секцию с задним комплексом горизонтальных и вертикальных поворотных рулей.

Это достигается тем, что в спасательном судне на воздушной подушке, представляющем собой конструкцию смонтированной на платформе надстройки, состоящей из носовой, центральной и кормовой частей, являющихся соответственно кабиной управления, транспортным отсеком и машинным отделением, переходящим в нагнетательно-движительную секцию с задним комплексом горизонтальных и вертикальных поворотных рулей, при этом транспортный отсек выполнен для обеспечения его трансформирования под различные специальные транспортные задачи судна в виде проема в корпусе надстройки между задней стенкой кабины управления и передней стенкой машинного отделения с возможностью его заполнения съемными корпусными элементами и транспортным оборудованием, оперативно прикрепляемыми к указанным стенкам и платформе с помощью средств фиксации, а в комбинированном исполнении, например для водной эвакуации при проведении спасательных работ или оказания скорой медицинской помощи, транспортный отсек снабжен съемными крышей, боковой стенкой с окнами и боковым тентом с окном со стороны погрузки, а также набором транспортного оборудования для размещения спасательного и/или медицинского персонала и пострадавших или больных и соответствующего спецоборудования, а также малошумной судовой каютой с подвесным акустическим потолком для пассажиров и обслуживающего персонала.

На фиг. 1 показан общий вид спасательного судна на воздушной подушке с отсеком для кают пассажиров, на фиг. 2 - вариант судна для транспортирования грузов, на фиг. 3 изображен общий вид малошумной судовой каюты, на фиг. 4 представлена конструкция подвесного акустического потолка для пассажирского отсека и кабины управления, на фиг. 5 представлен общий вид виброизолятора нижнего подвеса каюты, на фиг. 6 - его фронтальный разрез, на фиг. 7 - схема штучного звукопоглотителя, на фиг. 8 и 9 представлен вариант виброизолятора нижнего подвеса каюты спасательного судна на воздушной подушке.

Спасательное судно на воздушной подушке содержит скеговую платформу 1 (фиг. 1) на воздушной подушке, на которой в стационарном исполнении смонтированы носовая часть надстроечного корпуса в виде кабины управления 2, оснащенной средствами защиты от шума (фиг. 3 и 4), и кормовая часть надстроечного корпуса в виде машинного отделения 3, переходящего в нагнетательно-движительную секцию 4 с задним комплексом 5 горизонтальных и вертикальных поворотных рулей, между которыми предусмотрен корпусной проем, являющийся конструктивной основой транспортного отсека 6.

Транспортный отсек 6 (фиг. 2) предназначен для перевозки грузов пострадавшим в ЧС и выполнен в виде проема в корпусе надстройки между задней стенкой 7 кабины управления 2 и передней стенкой 8 машинного отделения 3 с возможностью его заполнения съемными корпусными элементами и транспортным оборудованием, оперативно прикрепляемыми к указанным стенкам и палубе 9 скеговой платформы 1 с помощью средств фиксации (на чертеже не показано). В пассажирском исполнении судна (фиг. 1) транспортный отсек 6 снабжен устанавливаемыми для эксплуатации в различных сочетаниях отдельными съемными крышей 10 с люком 11 и боковыми стенками 12 с дверьми 13 и окнами 14, а также набором транспортного оборудования для размещения пассажиров в каютах малошумного исполнения (фиг. 3 и 4) с сиденьями и другим соответствующим транспортным оборудованием - откидными столиками, кроватями (фиг. 3 и 4). В грузовом исполнении (фиг. 2) транспортный отсек 6 снабжен средствами фиксации груза к низко посаженной палубе 9 скеговой платформы 1 и тентом для защиты груза от осадков (средства фиксации, например ленточные захваты, и тент на чертеже не показаны), а также устанавливаемым над палубой 9 скеговой платформы 1 на уровне боковых бортов скеговой платформы съемным настилом под въезжаемое на настил перевозимое в качестве груза транспортное средство (на фиг. 2 съемный настил не показан). В комбинированном исполнении (на чертеже не показано), в частности, для водной эвакуации при проведении спасательных работ или оказания скорой медицинской помощи транспортный отсек 6 может быть снабжен съемными крышей, боковой стенкой и боковым тентом с окном со стороны погрузки, а также набором транспортного оборудования для размещения спасательного и/или медицинского персонала - сиденьями и пострадавших или больных и соответствующего спецоборудования - носилками, фиксируемыми к палубе 9 скеговой платформы 1, и другими средствами оказания скорой медицинской помощи.

Малошумная судовая каюта (фиг. 3) представляет собой металлический штампосварной каркас 20, состоящий из несущих профильных конструкций (на чертеже не показано), внутри которых установлены пакеты звуковибротеплоизоляционных элементов 24, каждый из которых включает слои вибродемпфирующего материала на битумной основе и по крайней мере один слой пористого звукопоглощающего материала и перфорированную декоративную панель, причем между панелью и слоем пористого звукопоглощающего материала образован воздушный зазор (на чертеже не показано). Внутри каюты к потолку и стенам крепятся штучные звукопоглотители (на чертеже не показано). Каркас 6 каюты соединен с несущими конструкциями 15 судна посредством виброизолирующей системы, состоящей из верхнего подвеса, включающего в себя по крайней мере два резиновых виброизолятора 16 и 17 верхнего подвеса каюты и по крайней мере два виброизолятора 18 и 19 нижнего подвеса каюты, каждый из которых выполнен в виде виброизолятора шайбового сетчатого и содержит основание 33 в виде пластины с крепежными отверстиями 34, сетчатый упругий элемент 39, нижней частью опирающийся на основание 33 и фиксируемый нижней шайбой 38, жестко соединенной с основанием, а верхней частью фиксируемый верхней нажимной шайбой 37 с крепежным резьбовым отверстием 40, жестко соединенной с центрально расположенным кольцом 36, охватываемым соосно расположенным кольцом 35, жестко соединенным с основанием 33.

Плотность сетчатой структуры упругого сетчатого элемента находится в оптимальном интервале величин: 1,2 г/см³ … 2,0 г/см³, причем материал проволоки упругих сетчатых элементов - сталь марки ЭИ-708, а диаметр ее находится в оптимальном интервале величин 0,09 мм … 0,15 мм. Плотность сетчатой структуры внешних слоев упругого сетчатого элемента в 1,5 раза больше плотности сетчатой структуры внутренних слоев упругого сетчатого элемента. Упругий сетчатый элемент 39 может быть выполнен комбинированным из сетчатого каркаса, залитого эластомером, например полиуретаном.

При колебаниях виброизолируемого объекта (каюты), закрепленного на верхней нажимной шайбе 37, упругий сетчатый элемент 39 воспринимает как вертикальные, так и горизонтальные нагрузки, ослабляя тем самым динамическое воздействие на виброизолируемый объект, т.е. обеспечивается пространственная виброзащита и защита от ударов.

Внутри каюты расположены стол 21, стул 22 и кровать 23 для обслуживающего судно персонала, причем крепление этих предметов к каркасу 20 каюты может осуществляться жестко либо через вибродемпфирующие прокладки (на чертеже не показано). Каюта снабжена подвесным акустическим потолком (фиг. 4).

Пакеты звуковибротеплоизоляционных элементов 24 могут быть выполнены либо цельными, либо состоящими из элементов (на чертеже не показано), вписанных в контур каркаса 20 кабины, и состоящими из передней со щелевой перфорацией и задней стенок из нержавеющей стали или оцинкованного листа толщиной 0,7 мм с полимерным защитно-декоративным покрытием типа «Пурал» толщиной 50 мкм или «Полиэстер» толщиной 25 мкм или алюминиевого листа толщиной 1,0 мм и толщиной покрытия 25 мкм. При этом передняя и задняя стенки пакетов могут быть выполнены из конструкционных материалов, с нанесенным на ее поверхности с одной или двух сторон слоя мягкого вибродемпфирующего материала, например мастики ВД-17, или материала типа «Герлен-Д», а соотношение между толщиной облицовки и вибродемпфирующего покрытия лежит в оптимальном интервале величин - 1:(2,5…3,5).

Звукопоглощающий материал звуковибротеплоизоляционных элементов 10 выполнен в виде плиты из минеральной ваты на базальтовой основе типа «Rockwool», или минеральной ваты типа «URSA», или базальтовой ваты типа П-75, или стекловаты с облицовкой стекловойлоком, или вспененного полимера, например полиэтилена или полипропилена, причем звукопоглощающий элемент по всей своей поверхности облицован акустически прозрачным материалом, например стеклотканью типа ЭЗ-100 или полимером типа «Повиден». Звукопоглощающий материал также может быть выполнен из жесткого пористого шумопоглощающего материала, например пеноалюминия, или металлокерамики, или металлопоролона, или камня-ракушечника со степенью пористости, находящейся в диапазоне оптимальных величин: 30…45% (на чертеже не показан). Звукопоглощающий материал 6 может быть выполнен в виде крошки из твердых вибродемпфирующих материалов, например эластомера, полиуретана, или пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», причем размер фракций крошки лежит в оптимальном интервале величин: 0,3…2,5 мм (на чертеже не показан).

Подвесной акустический потолок (фиг. 4) состоит из жесткого каркаса 26, выполненного по форме в виде прямоугольного параллелепипеда с размерами сторон в плане В×С, отношение которых лежит в оптимальном интервале величин В:С=1:1…2:1, подвешиваемого к потолку производственного здания с помощью подвесок 28, имеющих скобы 29 для прокладки проводов электропитания к светильникам 31, установленным в каркасе 26. Крепление каркаса к потолку осуществляется с помощью дюбель-винтов 30. К каркасу прикреплен перфорированный лист 27, на котором через слой акустического прозрачного материала 32 расположен слой звукопоглощающего материала 25. При монтаже акустического потолка должны соблюдаться оптимальные соотношения размеров: D - от точки подвеса каркаса до любой из его сторон и Е - толщины слоя звукопоглощающего материала, причем отношение этих размеров должно находиться в оптимальном интервале величин: E:D=0,1…0,5. Перфорированный лист 27 имеет следующие параметры перфорации: диаметр перфорации - 3…7 мм, процент перфорации 10%…15%, причем по форме перфорация может быть выполнена в виде отверстий круглого, треугольного, квадратного, прямоугольного или ромбовидного сечения (на чертеже показаны квадратные отверстия). В случае некруглых отверстий в качестве условного диаметра следует считать максимальный диаметр вписываемой в многоугольник окружности.

В качестве звукопоглощающего материала используются плиты из минеральной ваты на базальтовой основе типа «Rockwool», или минеральной ваты типа «URSA», или базальтовой ваты типа П-75, или стекловаты с облицовкой стекловойлоком, или вспененного полимера, например полиэтилена или полипропилена, а в качестве акустически прозрачного материала, например, стеклоткань типа ЭЗ-100 или полимер типа «Повиден».

В качестве звукопоглощающего материала используются плиты на основе алюминесодержащих сплавов с последующим наполнением их гидридом титана или воздухом с плотностью в пределах 0,5…0,9 кг/м³ со следующими прочностными свойствами: прочность на сжатие в пределах 5…10 МПа, прочность на изгиб в пределах 10…20 МПа.

В качестве звукопоглощающего материала используются элементы из жесткого пористого шумопоглощающего материала, например пеноалюминия, или металлокерамики, или металлопоролона, или камня-ракушечника со степенью пористости, находящейся в диапазоне оптимальных величин: 40…50%.

В качестве звукопоглощающего материала используются элементы с послойной и перекрестной намоткой из пористых нитей, намотанных на акустически прозрачный каркас, например проволочный каркас.

В качестве звукопоглощающего материала используется крошка из твердых вибродемпфирующих материалов, например эластомера, полиуретана, или пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», причем размер фракций крошки лежит в оптимальном интервале величин: 0,5…2,0 мм.

Каюта дополнительно содержит штучный звукопоглотитель (фиг. 7).

Штучный звукопоглотитель выполнен сферическим (фиг. 7) и содержит звукопоглотители активного и реактивного типов, размещенные на жестком каркасе. Каркас выполнен из двух частей, при этом нижняя, реактивная, часть 47 выполнена в виде конструкции сферической формы с внутренней конгруэнтной сферической резонансной полостью 48, образованной жесткой сплошной сферической оболочкой 46, эквидистантной внешней перфорированной сферической оболочке 44, соединенной с верхней, активной, частью 41, которая выполнена в виде жесткой перфорированной цилиндрической обечайки 42 с перфорированной крышкой и сплошным основанием, причем полость цилиндрической обечайки заполнена звукопоглощающим материалом, а соединение верхней 41 и нижней 47 частей звукопоглотителя выполнено посредством упругодемпфирующего элемента 45, позволяющего демпфировать высокочастотные колебания, при этом к перфорированной крышке перфорированной цилиндрической обечайки шарнирно закреплен элемент, при помощи которого каркас крепится к требуемому объекту, например потолку производственного помещения.

Сферическая резонансная полость 48 реактивной части 47 каркаса жестко соединена, по крайней мере, одной втулкой 49 с осевым отверстием, выполняющим функцию горловины резонатора Гельмгольца, с внешней перфорированной сферической оболочкой 44, а пространство между ними заполнено звукопоглотителем. Вокруг перфорированной цилиндрической обечайки 42 расположен по крайней мере один винтовой звукопоглощающий элемент 43, выполненный по форме в виде цилиндрической винтовой пружины, охватывающей обечайку 42.

Винтовой звукопоглощающий элемент 43 может быть выполнен в виде полого винтового звукопоглощающего элемента, образованного внешней и внутренней винтовыми поверхностями, образующими полость, при этом пространство, образованное внешней и внутренней винтовыми поверхностями, заполнено звукопоглощающим материалом с плотностью, меньшей, чем у винтового звукопоглощающего элемента.

Спасательное судно на воздушной подушке работает следующим образом.

Заявляемое техническое решение предназначено для эксплуатации в различных вариантах исполнения транспортного отсека 6 в рамках неменяющейся его стационарной основы надстроечной конструкции кабины управления 2 и машинного отделения 3 с указанным подъемно-движительным и рулевым оснащением. Для улучшения потребительских свойств судна транспортный отсек может быть снабжен отдельными наборами съемных корпусных элементов и транспортного оборудования для его пассажирского, грузового и комбинированного исполнения (на чертеже не показано). В пассажирском исполнении транспортный отсек снабжен устанавливаемыми для эксплуатации в различных сочетаниях отдельными съемными крышей с люком и боковыми стенками с дверьми и окнами, а также набором транспортного оборудования для размещения пассажиров. В грузовом исполнения транспортный отсек снабжен средствами фиксации груза к палубе скеговой платформы и тентом для защиты груза от осадков, а также устанавливаемым над палубой скеговой платформы на уровне боковых бортов скеговой платформы съемным настилом под въезжаемое на настил перевозимое в качестве груза транспортное средство. В комбинированном исполнении, например, для водной эвакуации при проведении спасательных работ или оказания скорой медицинской помощи транспортный отсек снабжен съемными крышей, боковой стенкой с окнами и боковым тентом с окном со стороны погрузки, а также набором транспортного оборудования для размещения спасательного и/или медицинского персонала и пострадавших или больных и соответствующего спецоборудования. При этом судно готовится к заданному транспортному режиму эксплуатации путем оперативной сборки транспортного отсека 6 с помощью прилагаемых в составе принадлежностей судна, приведенных в примерах выполнения судна, наборов одинаковых съемных конструктивных элементов (крыши и боковых стенок) и различного транспортного оборудования для размещения пассажиров, персонала и закрепления груза или специальных средств в зависимости от транспортной задачи.

Малошумная судовая каюта работает следующим образом.

Пакеты звуковибротеплоизоляционных элементов 24 снижают структурную и реверберационную составляющие шума. Прокладки из пенополиуретана эффективно гасят высокочастотные колебания воздуха, источником которых является энергия потока звукового давления. Пенополиуретан одновременно является надежным теплоизолятором благодаря высокой пористости, изолированной с двух сторон тонкой оплавленной пленкой пенополиуретана. Декоративная перфорированная древесноволокнистая плита является хорошим гасителем колебаний. Переход звуковой энергии в тепловую (диссипация, рассеивание энергии) происходит в порах звукопоглотителя, представляющих собою модель резонаторов "Гельмгольца", где потери энергии происходят за счет трения колеблющейся с частотой возбуждения массы воздуха, находящегося в горловине резонатора, о стенки самой горловины, имеющей вид разветвленной сети пор звукопоглотителя. Для предотвращения высыпания мягкого звукопоглотителя предусмотрена стеклоткань, например, типа ЭЗ-100, расположенная между звукопоглотителем и перфорированной стенкой.

Подвесной акустический потолок работает следующим образом.

Подвешивание подвесного акустического потолка осуществляют на подвесках 28, которые крепятся к потолку с помощью дюбель-винтов 30, а другим концом закреплены на каркасе 26. Звуковые волны, распространяясь в производственном помещении, взаимодействуют с заполненными звукопоглотителем полостями. Взаимодействие звуковых волн с активными полостями, заполненными негорючим звукопоглотителем, приводит к шумоглушению в высокочастотном диапазоне, причем за счет наличия полостей увеличивается поверхность звукопоглощения и, как следствие, повышается коэффициент звукопоглощения.

Сферический звукопоглотитель работает следующим образом.

Звуковые волны, распространяясь на промышленном или транспортном объектах, взаимодействуют со звукопоглощающим материалом, расположенным в полости, образованной жесткой сплошной сферической оболочкой 46, эквидистантной внешней перфорированной сферической оболочке 44, соединенной с верхней, активной, частью 41, а также в перфорированной цилиндрической обечайке 42 и винтовом звукопоглощающим элементе 43 верхней 41 части, подавляющим шумы на низких, средних и высоких частотах соответственно. Соединение верхней 41 и нижней 47 частей каркаса посредством упругодемпфирующего элемента 45, позволяет демпфировать высокочастотные колебания, которые могут излучаться жестким каркасом, что позволяет его использовать для снижения шума на транспортных объектах. Звукопоглощение на средних и высоких частотах происходит за счет акустического эффекта, построенного по принципу резонатора Гельмгольца, образованного воздушной сферической полостью 48 и горловиной резонатора 49, диаметр которой для гашения шума в заданной полосе частот, подбирают в требуемом звуковом диапазоне частот, как правило, так: большие объемы для подавления шума в низкочастотном диапазоне, а малые - в области средних и высоких частот. Взаимодействие звуковых волн с винтовым звукопоглощающим элементом 43 приводит к шумоглушению в высокочастотном диапазоне, а выполнение звукопоглотителя из негорючих материалов делает конструкцию пожаробезопасной. Подвес 50 выполнен шарнирным.

На фиг. 8 и 9 представлен вариант виброизолятора нижнего подвеса каюты спасательного судна на воздушной подушке в виде симметричного шайбового сетчатого виброизолятора.

Виброизолятор симметричный шайбовый сетчатый содержит основание 51, которое расположено в средней части виброизолятора и выполнено в виде пластины с крепежными отверстиями 52, а сетчатые упругие элементы, верхний 57 с верхней нажимной шайбой 55 и нижний 58 с нижней нажимной шайбой 60 жестко соединены с основанием 51 посредством опорных колец соответственно 56 и 59, при этом в верхнем сетчатом упругом элементе 57, в центре, осесимметрично расположен демпфер сухого трения, выполненный в виде верхней нажимной шайбы 55, жестко соединенной с центрально расположенным кольцом 54, охватываемым соосно расположенным кольцом 53, который жестко соединен с основанием 51.

Плотность сетчатой структуры упругого сетчатого элемента находится в оптимальном интервале величин: 1,2 г/см³ … 2,0 г/см³, причем материал проволоки упругих сетчатых элементов - сталь марки ЭИ-708, а диаметр ее находится в оптимальном интервале величин 0,09 мм … 0,15 мм.

Плотность сетчатой структуры внешних слоев упругого сетчатого элемента в 1,5 раза больше плотности сетчатой структуры внутренних слоев упругого сетчатого элемента.

Упругие сетчатые элементы 57 и 58 могут быть выполнены комбинированными из сетчатого каркаса, залитого эластомером, например полиуретаном.

В нижним сетчатом упругом элементе, в центре, осесимметрично расположен демпфер сухого трения, выполненный в виде нижней нажимной шайбы 60, жестко соединенной с центрально расположенным кольцом 61, охватываемым соосно расположенным кольцом 62, жестко соединенным с основанием 51.

Виброизолятор симметричный шайбовый сетчатый работает следующим образом.

При колебаниях виброизолируемого объекта (на чертеже не показан), расположенного на верхней нажимной шайбе 55, упругие сетчатые элементы 57 и 58 воспринимают как вертикальные, так и горизонтальные нагрузки, ослабляя тем самым динамическое воздействие на виброизолируемый объект, т.е. обеспечивается пространственная виброзащита и защита от ударов.