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 использовано 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 2576199 - прототип).

Недостатком прототипа является то, что он содержит традиционный вариант стационарного выполнения пассажирского отсека и, как следствие, - повышенный уровень шума и вибрации 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 - вариант выполнения виброизоляторов 18 и 19 нижнего подвеса каюты.

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 (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 (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 (не показано). Внутри каюты к потолку и стенам крепятся штучные звукопоглотители (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 … 2,0 г/см³, причем материал проволоки упругих сетчатых элементов - сталь марки ЭИ-708, а диаметр ее находится в оптимальном интервале величин 0,09 … 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 (не показано). Каюта снабжена подвесным акустическим потолком (фиг. 4).

Пакеты звуковибротеплоизоляционных элементов 24 могут быть выполнены либо цельными, либо состоящими из элементов (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% (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 (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 (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 50, 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 (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 исполнении 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.

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.

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 звукопоглощающем элементе 43 верхней 41 части, подавляющем 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.

На фиг. 8 представлен вариант выполнения виброизоляторов 18 и 19 нижнего подвеса каюты в виде пружинного демпфера сухого трения.

Пружинный демпфер сухого трения содержит нижнюю 51 и верхнюю 52 опорные пластины, между которыми коаксиально и концентрично установлены наружная 55, с правым углом подъема витков, и внутренняя 56, с левым углом подъема витков, пружины. Нижняя опорная пластина 51 является основанием, на котором нижние фланцы пружин 55 и 56 закреплены жестко, а между верхней опорной пластиной 52, на которой устанавливается виброизолируемый объект (не показано), и верхним фланцем внутренней пружины 56, с левым углом подъема витков, расположен демпфер сухого трения, состоящий из двух, соприкасающихся между собой, нижнего 53 и верхнего 54, цилиндрических дисков. При этом нижний диск 53 жестко связан с верхним фланцем внутренней пружины 56, а верхний диск 54 жестко связан с верхней опорной пластиной 52. Верхний 4 цилиндрический диск демпфера сухого трения выполнен из стали, а нижний 53 цилиндрический диск выполнен из фрикционного материала, выполненного из композиции, включающей следующие компоненты, при их соотношении, в мас.%:

смесь резольной и новолачной фенолоформальдегидных смол в соотношении 1:(0,2-1,0) - 8÷34%; волокнистый минеральный наполнитель, содержащий стеклоровинг или смесь стеклоровинга и базальтового волокна в соотношении 1:(0,1-1,0) - 12÷19%; графит - 7÷18%; модификатор трения, содержащий технический углерод в виде смеси с каолином и диоксидом кремния - 7÷15%; баритовый концентрат - 20÷35%; тальк - 1,5÷3,0%.

Возможен вариант, когда в качестве материалов нижнего 53 и верхнего 54, цилиндрических дисков демпфера сухого трения может быть использована сталь, жесткий вибродемпфирующий материал, например типа «Агат», вышеуказанный фрикционный материал, а также различные сочетания этих материалов в паре сухого трения демпфера.

Возможен вариант, когда в целях повышения коэффициента демпфирования системы виброизоляции, на поверхностях цилиндрических дисков 53 и 54 демпфера сухого трения, обращенных друг к другу, выполнены концентричные диаметральные канавки 57, на одном из дисков, и выступы 58 - на другом диске. Эти входящие друг в друга поверхности взаимодействуют друг с другом без зазоров, что приводит к увеличению поверхностей трения, а следовательно, к увеличению коэффициента демпфирования системы.

Возможен вариант, когда в качестве материалов нижнего и верхнего цилиндрических дисков демпфера сухого трения может быть использован спеченный фрикционный материал на основе меди, содержащий цинк, железо, свинец, графит, вермикулит, медь, хром, сурьму и кремний, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

цинк 6,0-8,0; железо 0,1-0,2; свинец 2,0-4,0; графит 3,0-7,0; вермикулит 8,0-12,0; хром 4,0-6,0; сурьма 0,05-0,1; кремний 2,0-3,0; медь - остальное.

Возможен вариант, когда верхний цилиндрический диск 54 выполнен из эластомера, например резины или другого эластичного материала, обладающего высокими демпфирующими свойствами, а нижний цилиндрический диск 53 выполнен из стали.

Пружинный демпфер сухого трения работает следующим образом.

Наружная 55 и внутренняя 56 пружины демпфера воспринимают значительные статическую и динамическую нагрузки от машины и передают на поддерживающую конструкцию существенно уменьшенную величину динамической нагрузки.

Две пружины 55 и 56, вставленные одна в другую, работают на сжатие, при этом внешняя пружина 55 правого угла подъема поворачивает жестко прикрепленную к ней верхнюю металлическую опорную пластину 52 в одну сторону, а внутренняя пружина 56 левого угла подъема - жестко прикрепленный к ней нижний цилиндрический диск 53 демпфера сухого трения - в другую сторону. Таким образом, используется эффект взаимного поворота в разные стороны концевых витков пружин 55 и 56 вокруг вертикальной оси, благодаря чему в составной опорной плоскости демпфера сухого трения возникают диссипативные силы, т.е. появляется сухое трение. Введение в демпфер сухого трения элемента из резины с повышенным в 10÷15 раз внутренним трением приводит к уменьшению амплитуд колебаний машины в пускоостановочных режимах в 2÷3 раза. При ударных воздействиях логарифмический декремент затухания колебаний уменьшается.

Возможен вариант, когда в качестве материалов нижнего и верхнего цилиндрических дисков демпфера сухого трения использован фрикционный материал, выполненный из композиции, включающей следующие компоненты, при их соотношении, в мас.%: смесь резольной и новолачной фенолоформальдегидных смол в соотношении 1:(0,2-1,0) - 8÷34%; волокнистый минеральный наполнитель, содержащий стеклоровинг или смесь стеклоровинга и базальтового волокна в соотношении 1: (0,1-1,0) - 12÷19%; графит - 7÷18%; модификатор трения, содержащий технический углерод в виде смеси с каолином и диоксидом кремния - 7÷15%; баритовый концентрат - 20÷35%; тальк - 1,5÷3,0%.