Адаптивна система повітряної плавучості DREVO

Адаптивна система повітряної плавучості DREVO

Надувні балони додаткової плавучості для DREVO River Cargo Platform L-7 Expand

1. Концепція

Адаптивна система повітряної плавучості DREVO (AABS) — система балонів, що автоматично розгортаються і надуваються, призначена для тимчасового збільшення водотоннажності, зменшення опади, компенсації перевантаження і підвищення стійкості платформи.

Балони розташовуються вздовж зовнішніх сторін основних понтонів і у складеному стані знаходяться у захищених нішах. При збільшенні навантаження вони розкриваються, заповнюються повітрям і створюють додатковий обсяг, що витісняє.

Головний принцип:

Додаткові балони збільшують запас плавучості, але не замінюють міцний корпус, розрахункову вантажопідйомність та контроль центру ваги.

2. Основні завдання системи

AABS використовується для:

тимчасового збільшення вантажопідйомності;

зменшення опади при проходженні мілководдя;

компенсації нерівномірного завантаження;

підвищення поперечної стійкості;

аварійної підтримки платформи у разі пошкодження понтона;

стабілізації під час навантаження;

підвищення безпеки при саморозвантаженні;

транспортування легкого об'ємного вантажу;

повернення перевантаженої платформи до найближчої берегової станції.

3. Фізичний принцип

Додаткова плавучість визначається обсягом води, витісненим балонами.

У прісній воді:

1 м3 зануреного об'єму створює приблизно 1000 кг теоретичної підйомної сили;

0,5 м³ — близько 500 кг;

2 м³ — близько 2000 кг;

4 м³ — близько 4000 кг.

Проте весь теоретичний обсяг не можна вважати корисною вантажопідйомністю.

Необхідно враховувати:

неповне занурення балонів;

масу самих балонів та компресорної системи;

динамічні навантаження;

валяти та обрізати;

запас надводного борту;

вплив течії та хвиль;

ймовірність пошкодження одного із балонів.

Практично безпечне додаткове робоче навантаження має становити близько 50–70% теоретичної плавучості балонів.

4. Пропонована конфігурація

Для платформи довжиною 7,0 м передбачаються чотири основні балони:

лівий передній;

лівий задній;

правий передній;

правий задній.

Додатково можуть встановлюватися два кормові стабілізуючі балони для самовивантаження.

Розмір одного основного балона

Попередні розміри:

Точний обсяг залежить від форми балона та доступного простору вздовж понтонів.

5. Варіанти системи

ААБС-2

Два бічні балони.

Загальний додатковий обсяг:

1,5–2,5 м³.

Теоретична плавучість:

1,5-2,5 т.

Рекомендоване додаткове експлуатаційне навантаження:

0,8-1,5 т.

Застосовується для:

компенсації середнього навантаження;

зменшення опади;

підвищення стійкості.

AABS-4

Чотири секційні балони.

Загальний додатковий обсяг:

3–5 м³.

Теоретична плавучість:

3-5 т.

Рекомендоване додаткове експлуатаційне навантаження:

1,5-3 т.

Застосовується для великої платформи RCP L-7 Розгорнути.

AABS-6 Важкий

Чотири бічні та два кормові балони.

Загальний додатковий обсяг:

5–7 м³.

Теоретична плавучість:

5-7 т.

Експлуатаційно використовується резерв:

близько 2,5–4 тонн.

Цей варіант застосовується лише:

на спокійній воді;

при зниженій швидкості;

на коротких маршрутах;

під постійним контролем стійкості.

6. Рекомендована схема RCP L-7 Expand

Оптимальна базова конфігурація:

Теоретична додаткова плавучість:

близько 4000 кг.

Раціональний експлуатаційний резерв:

близько 2000–2800 кг.

Таким чином, платформа з основним номінальним навантаженням 2–3 т може короткочасно перевозити:

до 4–5 т за повністю розгорнутої системи;

тільки при підтвердженій міцності рами та безпечному розташуванні центру ваги.

Балони не дозволяють автоматично збільшити допустиме навантаження силової рами, палуби, механізмів вивантаження та кріплень контейнера.

7. Конструкція балонів

Рекомендується багатошарова конструкція.

Внутрішній герметичний шар

Матеріали:

термопластичний поліуретан;

армований поліуретановий еластомір;

бутілкаучукова герметична камера.

Силовий шар

Використовуються:

поліефірна тканина;

арамідне волокно;

високоміцна тканина з діагональним армуванням.

Захисний зовнішній шар

Захищає від:

каміння;

гілок;

металевого сміття;

ультрафіолету;

нафтопродуктів;

стирання.

Можливі матеріали:

армований Hypalon/CSM;

TPU із додатковою захисною оболонкою;

Змінні поліуретанові накладки.

8. Секціонування

Кожен довгий балон повинен бути поділений щонайменше на три незалежні повітряні камери.

Наприклад:

передня секція;

центральна секція;

задня секція.

При пошкодженні однієї камери зберігається більшість плавучості.

Кожна камера отримує:

окремий клапан;

датчик тиску;

аварійний зворотний клапан;

запобіжний клапан;

можливість незалежного надування.

9. Розміщення

Балони встановлюються:

зовні основних понтонів;

нижче за вантажну палубу;

максимально низько щодо центру тяжкості;

симетрично з обох боків.

У складеному положенні вони перебувають:

у жорстких захисних касетах;

за відкидними чи розсувними панелями;

вище лінії постійного тертя про воду.

При активації касета відкривається, балон виходить назовні та надувається.

10. Інфляційна система

Можливі два джерела повітря.

Електричний компресор

Основний варіант.

Переваги:

багаторазове використання;

плавне регулювання обсягу;

відсутність змінних балонів високого тиску

Пропонована конфігурація:

два незалежні компресори;

продуктивність кожного 500-1500 л/хв;

робочий тиск до 0,5 бар;

окремий резервний контур.

Балони зі стисненим повітрям

Аварійний варіант

Використовуються для:

швидкого розкриття;

аварії електросистеми;

ушкодження основного понтону.

Стиснутий газ не повинен бути єдиним способом активації.

11. Час розгортання

Орієнтовні значення:

Система може надувати лише потрібні секції, а не весь комплект одночасно.

12. Автоматичне керування

DREVO AI отримує дані від:

тензодатчик контейнера;

датчиків опади;

датчиків крену;

датчиків диференту;

НІС;

датчиків тиску у балонах;

камер спостереження;

датчиків течії та хвиль.

Система автоматично визначає:

який балон необхідно надути;

необхідний обсяг повітря;

допустиму швидкість;

необхідність зупинення навантаження;

чи безпечний маршрут до берегової станції.

Приклад:

перевантажений лівий кормовий сектор;

автоматично надувається лівий задній балон;

за потреби частково надувається правий задній балон для загального збільшення кормової плавучості.

13. Режими роботи

Звичайний

Балони складені.

Використовується основна плавучість понтонів.

Допомога стабілізації

Балони частково надуті.

Використовується:

під час навантаження;

під час роботи маніпулятора;

при нерівномірному вантажі;

під час стоянки.

Мілководдя

Балони повністю або частково надуваються для зменшення осаду.

Важкі вантажі

Балони створюють додаткову водотоннажність при транспортуванні важкого вантажу.

Підтримка док-станції

Кормові балони стабілізують платформу при саморозвантаженні.

Аварійний поплавок

Усі справні камери автоматично надуваються за:

пошкодження понтону;

різке збільшення опади;

небезпечний хід;

надходження води у корпус.

14. Вплив на осадку

Додаткові балони дозволяють зменшити осад, але ефект залежить від форми основних корпусів.

Орієнтовно додатковий об'єм 2–4 м³ може бути:

компенсувати 2–4 т повної водотоннажності;

зменшити осад завантаженої платформи приблизно на 0,10–0,30 м;

збільшити надводний борт;

забезпечити проходження дрібніших ділянок.

Точна зміна осаду визначається гідростатичним розрахунком корпусу.

15. Вплив на ширину

У разі розгорнутих балонів загальна ширина платформи збільшується.

Це обмежує:

проходження вузьких каналів;

роботу біля мостових опор;

швартування;

транспортування суходолом.

Перед надуванням DREVO AI повинен перевіряти вільний простір навколо платформи.

16. Вплив на опір води

Повністю надуті бокові балони:

збільшують гідродинамічний опір;

знижують швидкість;

погіршують маневреність;

підвищують чутливість до бічного вітру.

Рекомендовані обмеження:

17. Навантаження на кріплення

Кожен балон передає на раму значні вертикальні та бічні зусилля.

При підйомній силі одного балона 800 кг його кріплення повинні розраховуватись мінімум на:

статичне навантаження 800 кг;

динамічне навантаження 1200-1600 кг;

поздовжні зусилля від течії;

ударні навантаження від сміття та хвиль.

Рекомендується:

щонайменше чотирьох силових точок кріплення на секцію;

розподіл навантаження через поздовжню балку;

коефіцієнт запасу кріплень не менше 2;

окремі аварійні утримуючі стропи.

18. Захист від пошкоджень

Передбачаються:

жорсткі зовнішні відбійники;

змінні захисні накладки;

сітчасті кожухи;

датчики витоку;

автоматична підтримка тиску;

аварійна ізоляція пошкодженої камери

Балони не повинні бути першою точкою контакту з:

мостовими опорами;

берегом;

великими валунами;

металевими конструкціями.

19. Обмеження

Додаткові повітряні балони не вирішують таких проблем:

недостатня міцність силової рами;

перевантаження вантажної палуби;

слабкий механізм саморозвантаження;

надто високий центр тяжкості;

погане кріплення вантажу;

нерівномірне завантаження;

недостатня потужність двигунів.

Система збільшує плавучість, але робить небезпечний вантаж автоматично безпечним.

20. Оновлена ​​вантажопідйомність

Останній рядок не означає дозволу на планове перевезення 6 тонн. Це аварійний або спеціальний режим, який потребує окремого інженерного підтвердження.

21. Оновлена ​​маса системи

Ця власна маса зменшує частину додаткової корисної вантажопідйомності.

22. Рекомендована підсумкова конфігурація

Для першого прототипу рекомендується:

чотири незалежні балони;

загальний об'єм 3–4 м³;

експлуатаційний резерв вантажопідйомності 15-25 т;

два електричні компресори;

аварійний ресивер;

трисекційна конструкція кожного балона;

автоматичне керування креном;

обмеження швидкості при відкритій системі;

механічний захист балонів;

заборона автоматичного збільшення дозволеної маси без перевірки DREVO AI.

Висновок

Система надувних додаткових балонів значно розширює можливості Річкова вантажна платформа DREVO L-7 Розгорнути. Вона дозволяє зменшувати осаду, стабілізувати платформу, компенсувати нерівномірне навантаження та створювати тимчасовий резерв плавучості до кількох тонн.

Найбільш раціонально використовувати балони у трьох випадках:

для перевезення легкого об'ємного вантажу;

для короткочасного посилення плавучості під час перевантаження;

як аварійну систему рятування платформи.

Для базової конфігурації розумно передбачити близько 4 м³ додаткового повітряного об'ємущо забезпечує приблизно 4 тонни теоретичноїі навколо2–2,8 тонни безпечної додаткової плавучості..

Остаточна дозволена вантажопідйомність повинна визначатися не тільки плавучістю, а й міцністю рами, стійкістю платформи, висотою центру важкості, розподілом вантажу та можливостями системи самовивантаження.