Мягкий герметичный морской контейнер для жидкости, изготовленный путем намотки по спирали

Мягкий герметичный морской контейнер для жидкости, изготовленный путем намотки по спирали

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область применения

Настоящее изобретение относится к мягкому герметичному контейнеру для жидкости (иногда называемому в дальнейшем "МГКЖ"), предназначенному для транспортировки и хранения большого объема жидкости, особенно жидкости, плотность которой меньше плотности морской воды. Указанной жидкостью может быть, в частности, пресная вода. Изобретение относится также к способу изготовления указанного контейнера.

Предпосылки изобретения

Факты использования мягких контейнеров для хранения и транспортировки грузов, особенно жидких, хорошо известны. Также хорошо известны и факты использования контейнеров для транспортировки жидкостей в воде, в частности в морской воде.

Если груз представляет собой жидкость или псевдоожиженное твердое вещество с плотностью меньше плотности морской воды, то нет необходимости в использовании жестких барж, танкеров или герметичных контейнеров. Предпочтительно использовать мягкие контейнеры, которые перемещают из одного места в другое способом буксировки или толкания. Такие мягкие контейнеры имеют очевидные преимущества по сравнению с жесткими контейнерами. Кроме того, мягкие контейнеры, соответствующим образом сконструированные, можно свертывать или складывать после удаления из них груза и убирать на хранение на время обратного рейса.

По всему миру существует много районов, где испытывается крайняя нужда в пресной воде. Пресная вода является таким товаром, что сбор полярного льда и айсбергов быстро превращается в большой бизнес. Однако где бы ни добывалась пресная вода, ее экономичная транспортировка в пункт назначения представляет собой проблему.

Например, фирма, занимающаяся сбором полярного льда, в настоящее время намерена использовать для транспортировки пресной воды танкеры вместимостью 150000 тонн. Очевидно, что стоимость данного предприятия включает в себя не только стоимость использования такого транспортного средства по прямому назначению, но и дополнительные расходы на его обратный порожний рейс для приема на борт нового груза. Мягкий контейнер после его опорожнения можно сложить и поместить, например, на буксир, который осуществлял его буксировку до пункта разгрузки, что приведет к сокращению расходов.

Даже при таком преимуществе экономика диктует условие, согласно которому объем перевозимого в мягком контейнере груза должен быть достаточным для того, чтобы стоимость самого этого груза превышала затраты на его транспортировку. Соответственно, ведутся конструкторские разработки мягких контейнеров все больших и больших размеров. Однако технические проблемы, касающиеся таких контейнеров, продолжают существовать, несмотря на то что их разработка ведется уже не один год. Усовершенствования, относящиеся к мягким герметичным контейнерам или баржам, изложены в патентах США №№2997973, 2998973, 3001501, 3056373 и 3167103. Мягкие контейнеры предназначены в основном для транспортировки или хранения жидкостей или псевдоожиженных твердых веществ, удельный вес которых меньше удельного веса морской воды.

Плотность морской воды в сравнении с плотностью указанных жидкостей или псевдоожиженных твердых веществ отражает тот факт, что такой груз обеспечивает мягкой транспортировочной оболочке положительную плавучесть, когда эту оболочку, частично или целиком заполненную, помещают в морскую воду и буксируют. Указанная плавучесть груза обеспечивает плавучесть самого резервуара и облегчает доставку самого этого груза из одного морского порта в другой.

В патенте США №2997973 описан контейнер, который включает закрытый рукав из мягкого материала, такого, например, как ткань, пропитанная натуральным или синтетическим каучуком, и который имеет обтекаемый нос, приспособленный для присоединения к буксировочному средству, и по меньшей мере одну трубу, сообщающуюся с внутренним пространством контейнера с обеспечением его заполнения и опорожнения. Плавучесть обеспечивается жидким содержимым контейнера, а форма самого этого контейнера зависит от степени его заполнения. В указанном патенте сделано предположение о возможности изготовления мягкой транспортировочной оболочки из единого куска ткани, сотканного в виде рукава. Однако объяснение того, как это можно было бы выполнить при рукаве такого размера, не приводится. Очевидно, что при подобной конструкции придется столкнуться с проблемой, связанной со швами. В коммерческих мягких транспортировочных оболочках, как правило, имеются швы, так как сами эти оболочки обычно изготавливаются посредством сшивания или соединения каким-то другим способом кусков водонепроницаемого материала, что описано, например, в патенте США №3779196. Однако известно, что швы являются причиной выхода оболочки из строя, когда указанная оболочка периодически подвергается большим нагрузкам. Понятно, что выхода из строя из-за повреждения швов можно избежать в бесшовной конструкции. Но в силу того, что конструкция со швами является альтернативой простой текстильной ткани и обладает определенными преимуществами по сравнению с ней, особенно в отношении удобства изготовления, то было бы желательно иметь возможность изготовления такого рукава со швами, который не подвержен выходу из строя в зонах швов.

В этом отношении в настоящую патентную заявку посредством ссылки включено описание патента США №5360656, озаглавленного "Прессованный нетканый материал и способ его изготовления" ("Press Felt and Method of Manufacture"), выданного 1 ноября 1994 года и полностью переуступленного. В указанном патенте описан основной материал из прессованного нетканого материала, получаемый из намотанных по спирали полос текстильного материала. Полоса текстильного материала, в предпочтительном варианте представляющая собой полосу плоской текстильной ткани, имеет продольные нити, которые в готовом основном материале образуют угол, задающий направление обработки прессованного нетканого материала.

Во время изготовления указанного основного материала полосу текстильного материала наматывают по спирали, предпочтительно поверх по меньшей мере двух цилиндров, имеющих параллельные оси. Таким образом, длина основного материала будет определяться длиной каждого витка спирали указанной полосы в, а его ширина - числом витков спирали.

Число витков спирали, укладывающееся в общую ширину основного материала, может быть разным. Соприкасающиеся части продольных краев намотанной по спирали полосы текстильного материала выполнены таким образом, что соединения витков спирали друг с другом или переходы между этими витками могут быть выполнены разными способами.

Соединение краев нетканого материала, имеющего или не имеющего в своем составе плавкие волокна, можно выполнить посредством сшивания, расплавления и сварки, например посредством ультразвуковой сварки, как описано в патенте США №5713399, озаглавленном "Соединение смежных полос одежды бумагоделательной машины с помощью ультразвуковой сварки" ("Ultrasonic Seaming of Abutting Strips for Paper Machine Clothing"), выданном 3 февраля 1998 года и полностью переуступленном. Описание указанного патента включено в настоящую патентную заявку посредством ссылки. Соединение краев можно выполнить также посредством снабжения двух продольных краев полосы текстильного материала шовными петлями известного типа, которые можно соединить по меньшей мере одной шовной нитью. Указанные шовные петли могут быть образованы, к примеру, непосредственно уточными нитями, если полоса выполнена из плоской текстильной ткани.

Хотя указанный патент относится к изготовлению основного материала для прессованного нетканого материала, описанная в нем технология может найти свое применение и в изготовлении достаточно прочного рукава для транспортировочного резервуара. В то время как при изготовлении основного материала для прессованного нетканого материала желателен плавный переход между полосами текстильного материала, данное условие плавности перехода не является особенно важным при изготовлении транспортировочного резервуара, и в этом случае можно использовать различные способы соединения полос (их перекрывание и последующее сшивание, склеивание, скрепление скобками и т.д.). Можно использовать и другие способы соединения, что должно быть понятно специалисту в данной области.

Следует отметить, что в патенте США №5902070, озаглавленном "Контейнер из геотекстильного материала и способ его изготовления" ("Geotextile Container and Method of Producing Same"), выданном 11 мая 1999 года и переданном корпорации Бредли, производящей промышленные текстильные изделия (Bradley Industrial Textiles, Inc.), уже представлен контейнер, изготавливаемый путем намотки по спирали. Однако такой контейнер предназначен для хранения содержимого и является скорее стационарным, чем транспортировочным.

Возвращаясь к тому конкретному применению, к которому относится настоящее изобретение, следует отметить, что использование больших транспортировочных резервуаров сопряжено и с другими проблемами. Известно, что, когда частично или целиком заполненную мягкую баржу или транспортировочный резервуар буксируют в морской воде, возникает проблема, связанная с нарушением устойчивости. Это нарушение устойчивости описывается как изгибное колебание резервуара, и связано оно непосредственно с мягкостью самого транспортировочного резервуара, заполненного частично или целиком. Указанное изгибное колебание называют также "рысканьем". Известно, что длинным мягким резервуарам, имеющим конусные концы и сравнительно постоянную длину окружности на большей части своей длины, свойственна проблема, связанная с рысканьем. Рысканье описано в патенте США №3056373, где отмечено, что мягкие баржи, имеющие конусные концы, подвержены возникновению колебаний, способных нанести серьезные повреждения или, в крайних случаях, даже разрушить баржу, когда скорость ее буксировки превышает определенное критическое значение. Считалось, что колебания этой природы порождаются силами, действующими на баржу в районе кормы в поперечном направлении. Было предложено решение указанной проблемы, заключающееся в создании устройства для отрыва линий потока воды, проходящей вдоль поверхности баржи, и образования турбулентности в воде вокруг кормы. Предполагалось, что такая турбулентность устранит или уменьшит силы, вызывающие рысканье, потому что оно зависит от плавного потока воды, являющегося причиной перемещений баржи в поперечном направлении.

Другие решения проблемы, связанной с рысканьем, предложены, например, в патентах США №№2998973, 3001501 и 3056373. Указанные решения включают, среди прочего, применение плавучих якорей, килей и отклоняющих колец.

Другое решение проблемы, связанной с рысканьем, заключается в создании контейнера, имеющего такую форму, которая обеспечивает устойчивость этого контейнера при буксировке. Данное решение реализовано на практике компанией Nordic Water Supply, расположенной в Норвегии. Используемые указанной компанией мягкие транспортировочные резервуары имеют форму, которую можно описать термином "удлиненный шестигранник". Было показано, что такая форма обеспечивает удовлетворительную устойчивость при буксировке при транспортировке пресной воды в открытом море. Однако подобные резервуары имеют ограничения по размерам, что обусловлено величиной действующих на них сил. Здесь начинает действовать соотношение буксировочного усилия, скорости буксировки и расхода топлива для резервуара с заданными размерами и формой. Капитан буксира, тянущего на тросе мягкий транспортировочный контейнер, хочет, чтобы скорость буксировки была такова, что сводила бы к минимуму стоимость транспортировки груза. В то время как высокие скорости буксировки являются привлекательными с точки зрения сокращения до минимума времени рейса, они же приводят к возникновению больших буксировочных усилий и к высокому расходу топлива. Большие буксировочные усилия требуют увеличения прочности материала, используемого для изготовления резервуара, так чтобы этот материал выдерживал высокие нагрузки. Увеличение прочности обычно осуществляется путем использования при изготовлении резервуара более толстого материала. Однако это приводит к увеличению веса резервуара и к уменьшению мягкости материала. А это, в свою очередь, ведет к возрастанию трудности в обращении с таким транспортировочным резервуаром: его труднее свертывать, так как он менее мягок, и труднее перевозить, так как он имеет больший вес.

Кроме того, с увеличением скорости буксировки резко возрастает расход топлива. Для конкретного резервуара имеется одна определенная комбинация значений скорости буксировки и расхода топлива, ведущая к минимальной стоимости транспортировки груза. Вдобавок, высокие скорости буксировки могут обострить проблемы, связанные с рысканьем.

В случае применения мягких транспортировочных резервуаров в форме удлиненного шестигранника, использующихся для перевозки пресной воды в открытом море, была установлена - для контейнера, имеющего емкость 20000 кубических метров, - приемлемая комбинация значений буксировочного усилия (приблизительно 8-9 метрических тонн (78,4-88,2 кН)), скорости буксировки (приблизительно 4, 5 узлов (8,42 км/час)) и расхода топлива. Резервуары в форме удлиненного шестигранника, имеющие емкость 30 000 кубических метров, буксируют с меньшей скоростью, при большем буксировочном усилии и при большем расходе топлива, чем цилиндрический контейнер с емкостью 20000 кубических метров. Это обусловлено, главным образом, тем фактом, что ширина и высота большего удлиненного шестигранника должны приводить к вытеснению большего объема морской воды при буксировке такого шестигранника в открытом море. Желательно дальнейшее увеличение емкости резервуаров, чтобы получить эффект от повышения масштаба транспортных операций. Однако дальнейшее увеличение емкости резервуаров в форме удлиненного шестигранника приведет к более низким скоростям буксировки и к увеличению расхода топлива.

То, что сказано выше относительно рысканья, емкости контейнеров, буксировочного усилия, скорости буксировки и расхода топлива, обуславливает необходимость в усовершенствовании конструкции мягких транспортировочных контейнеров. Существует потребность в улучшенной конструкции, которая по отношению к уже имеющимся конструкциям позволила бы достичь сочетания устойчивой буксировки (без рысканья), большой емкости МГКЖ, высокой скорости буксировки, малого буксировочного усилия и низкого расхода топлива.

Кроме того, для увеличения объема буксируемого груза было предложено буксировать несколько мягких контейнеров вместе. Об этом можно прочитать в патентах США №№5657714, 5355819 и 3018748, где описана буксировка контейнеров, выстроенных в линию один за другим. А в Европейском патентном документе ЕРО 832032 В1 описана одновременная буксировка нескольких контейнеров способом "бок о бок" - такой способ призван увеличить устойчивость резервуаров.

Однако при буксировке мягких контейнеров бок о бок силы, действующие в поперечном направлении и вызванные перемещением океанских волн, создают неустойчивость, приводящую к сталкиванию контейнеров между собой и их опрокидыванию. Такие перемещения резервуаров могут повлечь за собой их повреждение, а также отрицательно влияют на скорость буксировки.

При всем том, что создание бесшовного мягкого контейнера является желательным, как уже упоминалось при описании известного уровня техники, существуют определенные трудности, связанные со средствами для создания такой конструкции. Как уже отмечалось, до настоящего времени большие мягкие контейнеры обычно изготавливались из небольших секций, которые сшивались или склеивались друг с другом. Эти секции должны быть водонепроницаемыми. Если первоначально они изготавливались из материала, не являющегося водонепроницаемым, то до соединения друг с другом их можно было легко снабдить водонепроницаемым покрытием. Указанное покрытие могло наноситься обычными способами, например распылением или погружением.

Таким образом, существует потребность в МГКЖ, который предназначен для транспортировки больших объемов жидкости и применение которого решило бы вышеупомянутые проблемы, присущие подобной конструкции и той среде, где она эксплуатируется.

Сущность изобретения

Следовательно, главной целью изобретения является создание сравнительно большого МГКЖ, изготавливаемого из текстильного материала путем намотки по спирали и предназначенного для транспортировки грузов, - включая, в частности, пресную воду, - имеющих плотность меньше плотности морской воды.

Другой целью изобретения является создание такого МГКЖ, который имел бы средства, препятствующие возникновению нежелательного рысканья этого МГКЖ во время буксировки.

Еще одной целью изобретения является создание средств, позволяющих осуществлять одновременную транспортировку нескольких указанных МГКЖ.

Еще одной целью изобретения является создание средства усиления указанного МГКЖ, чтобы обеспечить эффективное распределение действующей на него нагрузки и воспрепятствовать появлению разрывов.

Еще одна цель - создание средства, позволяющего придать рукаву, используемому в МГКЖ, свойство непроницаемости.

Эти, а также другие цели и преимущества реализованы посредством настоящего изобретения. В нем для создания МГКЖ предлагается использовать рукав, изготовленный путем намотки по спирали, длиной не менее 300 футов (90 метров) и диаметром не менее 40 футов (12 метров). Столь большую конструкцию можно изготовить способом, представленным в патенте США №5360656, на станках, на которых изготавливают одежду для бумагоделательных машин, например на станках, принадлежащих правопреемнику владельца указанного патента. Концы рукава, называемые иногда "носом и хвостом" или "носом и кормой", герметизируют любым подходящим способом, включая, например, такой, при котором концы завертывают и заклеивают и/или простегивают, а к носу прикрепляют соответствующий буксирный брус. Примеры концевых частей мягких контейнеров, соответствующих известному уровню техники, можно найти в патентах США №№2997973, 3018748, 3056373, 3067712 и 3150627. Контейнер имеет отверстие или отверстия для загрузки и разгрузки, такие, например, какие описаны в патентах США №№3067712 и 3224403.

Кроме того, используя способ намотки по спирали, нос или корму МГКЖ или обе эти концевые части МГКЖ можно заострить, придав им, например, конусную или какую-то другую подходящую для этого форму.

Чтобы сократить эффект рысканья столь длинной конструкции, какой является мягкий контейнер, вдоль его длины размещают продольные балки жесткости. В этих балках следует повышать давление с помощью сжатого воздуха или другой среды, находящейся под давлением. Указанные балки могут быть выполнены в виде части рукава или могут быть сотканы отдельно и удерживаться в специальных манжетах, которые могут представлять собой часть МГКЖ. Они также могут быть сплетены способом, который представлен в патентах США №№5421128 и 5735083 или в статье "Трехмерные плетеные конструкции из композиционных материалов и их применение" Д.Брукштейна ("3-D Braided Composites-Design and Applications" by D.Brookstein), опубликованной на шестой Европейской Конференции по Композиционным Материалам, проходившей в сентябре 1995 года. Эти балки также могут быть связаны или наслоены. Предпочтительно, чтобы рукав изготавливался способом намотки по спирали, описанным ранее. Возможно прикрепление указанных балок к рукаву посредством пришивания или каким-то другим способом, однако блочная конструкция является предпочтительной благодаря простоте ее изготовления и ее большей прочности.

Балки жесткости или усилительные балки, конструкция которых схожа с той, что упомянута выше, могут проходить и по окружности рукава на некотором расстоянии друг от друга.

Указанные балки обеспечивают также плавучесть МГКЖ, удерживая его на поверхности после разгрузки, так как пустой МГКЖ обычно тяжелее морской воды. Если МГКЖ предполагается свертывать для хранения, то для повышения и сбрасывания давления в указанных балках могут быть предусмотрены специальные клапаны.

В ситуации, когда одновременно буксируют по меньшей мере два МГКЖ, возможен вариант, при котором они расположены бок о бок. В этом случае для увеличения устойчивости МГКЖ и предотвращения их опрокидывания используются разделительные балки, соединяющие соседние МГКЖ друг с другом в продольном направлении и предпочтительно содержащие сжатый воздух или другую среду под давлением. Указанные разделительные балки могут быть прикреплены к боковым стенкам МГКЖ посредством соединителей, в которых применяется шов, выполненный с использованием штифта, или любым другим подходящим для данной цели способом.

Другим вариантом является изготовление группы МГКЖ, последовательно соединенных между собой посредством плоской части, выполненной путем намотки по спирали.

В настоящем изобретении также предложены способы придания рукаву свойства непроницаемости. На используемую для изготовления рукава полосу текстильного материала можно нанести покрытие из непроницаемого материала, причем нанести с внутренней стороны, с внешней стороны или с обеих сторон. Когда из указанной полосы получен рукав, на швы можно нанести дополнительное покрытие.

Краткое описание чертежей

Описание настоящего изобретения, выполнение которого позволит достичь указанных целей и преимуществ, приведено ниже со ссылкой на приложенные чертежи, на которых:

фиг.1 изображает общий вид в аксонометрии цилиндрического МГКЖ с заостренным носом, соответствующего известному уровню техники;

фиг.2 изображает общий вид в аксонометрии предлагаемого цилиндрического МГКЖ со сплющенным носом;

фиг.2А изображает общий вид в аксонометрии МГКЖ, имеющего на своем носу и корме тупые наконечники, соответствующие настоящему изобретению;

фиг.2В и 2С изображают наконечник, конструкция которого альтернативна той, что показана на фиг.2А, и который соответствует настоящему изобретению;

фиг.3 изображает разрез предлагаемого МГКЖ, имеющего продольные балки жесткости;

фиг.3А изображает общий вид в аксонометрии предлагаемого МГКЖ с продольными балками жесткости (показаны отдельно), вставляемыми в имеющиеся на самом МГКЖ манжеты, проходящие в продольном направлении;

фиг.4 изображает, частично в разрезе, предлагаемый МГКЖ, имеющий круговые балки жесткости;

фиг.5 изображает вид в аксонометрии предлагаемого МГКЖ стручкообразной формы;

фиг.5А и 5В изображают общий вид группы предлагаемых МГКЖ стручкообразной формы, соединенных между собой посредством плоской конструкции;

фиг.6 изображает общий вид двух предлагаемых МГКЖ, буксируемых бок о бок и соединенных между собой разделительными балками;

фиг.7 схематически иллюстрирует распределение сил, действующих на буксируемые бок о бок предлагаемые МГКЖ, соединенные между собой разделительными балками;

фиг.8 изображает вид в аксонометрии предлагаемого МГКЖ, выполненного путем намотки по спирали и имеющего конусные нос и корму;

фиг.8А изображает в аксонометрии часть носа или кормы, выполненную путем намотки по спирали и соответствующую настоящему изобретению;

фиг.8В изображает в аксонометрии нос или корму в готовом виде, выполненные путем намотки по спирали и соответствующие настоящему изобретению;

фиг.9 изображает в аксонометрии предлагаемый МГКЖ, выполненный путем намотки по спирали и имеющий выполненные на нем усилительные карманы.

Подробное описание предпочтительных вариантов выполнения

Предлагаемый МГКЖ 10 должен изготавливаться из непроницаемого рукава, выполненного из текстильного материала. Форма указанного рукава может быть разной. Например, как показано на фиг.2, МГКЖ может содержать рукав 12, имеющий на всем своем протяжении по существу одинаковый диаметр (или одинаковый периметр) и герметизированный на обоих концах 14 и 16. Соответствующие концы 14 и 16 могут быть закрыты, сжаты и загерметизированы любыми способами, как описано далее. Готовая непроницаемая конструкция также будет достаточно мягкой, чтобы ее можно было сложить или свернуть для транспортировки и хранения.

Перед тем как перейти к более подробному объяснению конструкции предлагаемого МГКЖ, важно принять во внимание определенные конструктивные факторы. Равномерное распределение буксировочной нагрузки имеет решающее значение для эффективной эксплуатации МГКЖ и долгого срока его службы. Во время буксировки на МГКЖ действуют два типа сил гидродинамического сопротивления: сила вязкостного сопротивления и сила сопротивления формы. Общая сила, или буксировочная нагрузка, равняется сумме этих двух сил. Когда заполненный и находящийся в неподвижном состоянии МГКЖ приводится в движение, возникает сила инерции, действующая на этот МГКЖ во время его ускорения до достижения им постоянной скорости. Указанная сила инерции может быть довольно большой по отношению к общей силе гидродинамического сопротивления вследствие приведения в движение груза большой массы. Было показано, что сила гидродинамического сопротивления в основном определяется наибольшей площадью поперечного сечения МГКЖ, или, иначе говоря, местом его наибольшего диаметра. После достижения постоянной скорости буксировки сила инерции буксировки становится равной нулю, а общая буксировочная нагрузка становится равной общей силе гидродинамического сопротивления.

Кроме того, было установлено, что для увеличения объема МГКЖ более эффективно увеличивать его длину, чем одновременно длину и ширину. Например, была получена зависимость буксировочного усилия от скорости буксировки для транспортировочной оболочки цилиндрической формы, имеющей сферические нос и корму. В соответствии с этой зависимостью предполагается, что МГКЖ полностью погружен в воду. В то время как данное предположение может быть неверно для груза, плотность которого меньше плотности морской воды, оно дает способ оценки влияния конструкции МГКЖ на буксировочные требования. Эта модель оценивает общее буксировочное усилие посредством вычисления и суммирования значений двух составляющих гидродинамического сопротивления для заданной скорости. Две составляющих гидродинамического сопротивления - это вязкостное сопротивление и сопротивление формы. Формулы для вычисления составляющих гидродинамического сопротивления приведены ниже.

Вязкостное сопротивление (тонны)=

(0,25*(A4+D4)*(B4+(3,142*C4))*E^41,63/8896

Сопротивление формы (тонны)=

((((B4-(3,14*C4/2))*C4/2)^1,87)*E4^1,33*1,133/8896

Общее буксировочное усилие (тонны)=

вязкостное сопротивление (тонны) + сопротивление формы (тонны)

Переменные в приведенных формулах означают следующее: А4 - полная длина в метрах, D4 - общая длина носовой и кормовой частей в метрах, В4 - периметр оболочки в метрах, С4 - осадка в метрах и Е4 - скорость в узлах.

Теперь можно определить буксировочное усилие для ряда МГКЖ, имеющих разную конструкцию. Предположим, к примеру, что полная длина МГКЖ составляет 160 метров, общая длина его носовой и кормовой частей 10 метров, периметр 35 метров, скорость 4 узла (7,48 км/час) и что его резервуар заполнен на 50%. Осадка в метрах вычисляется, исходя из того предположения, что форма поперечного сечения частично заполненного МГКЖ имеет форму велотрека. Это означает, что указанное сечение выглядит как два полукруга, присоединенных к прямоугольной центральной части. Согласно вычислениям, осадка такого МГКЖ равняется 3,26 метра. Формула для вычисления осадки приведена ниже.

Осадка (метров)=B4/3,14*(1-((1-J4)^0,5)),

где J4 - степень заполненности МГКЖ (50% в данном случае).

Для указанного МГКЖ общее гидродинамическое сопротивление равняется 3,23 тонны (31,65 кН). При этом сопротивление формы равняется 1,15 тонны (11,27 кН), а вязкостное сопротивление равняется 2,07 тонны (20,29 кН). Если бы груз представлял собой пресную воду, то ее в данном МГКЖ, заполненном на 50%, находилось бы 7481 тонна.

Если есть необходимость в МГКЖ, способном при заполненности на 50% перевозить около 60 000 тонн воды, то вместимость МГКЖ можно увеличить по меньшей мере двумя способами. Один способ заключается в умножении полной длины, общей длины носовой и кормовой частей, а также длины окружности на один и тот же коэффициент. Так, если указанные размеры МГКЖ умножить на 2, его вместимость при заполненности на 50% составит 59846 тонн. Общая буксировочная сила увеличится с 3,23 тонны до 23,72 тонны (с 31,65 кН до 232,46 кН), то есть на 634%. При этом сопротивление формы составит 15,43 тонны (151,21 кН (возрастет на 1241%)), а вязкостное сопротивление составит 8,29 тонны (81,24 кН (возрастет на 300%)). Увеличение буксировочного усилия происходит в основном за счет увеличения сопротивления формы, а это отражает тот факт, что данная конструкция МГКЖ при его перемещении в морской воде требует перемещения большего количества этой самой морской воды.

Альтернативный способ увеличения вместимости МГКЖ до 60 000 тонн заключается в удлинении этого МГКЖ при сохранении неизменными длины его окружности и размеров его носа и кормы. Когда полная длина МГКЖ увеличится до 1233,6 метра, его вместимость при заполненности на 50% составит 59836 тонн. При скорости 4 узла (7,48 км/час) общая сила гидродинамического сопротивления составит 16,31 тонны (159,84 кН) или 69% от соответствующей силы для второго МГКЖ, описанного выше. Сопротивление формы в этом случае будет равняться 1,15 тонны (11,27 кН (такое же, как у первого МГКЖ)), а вязкостное сопротивление составит 15,15 тонны (148,47 кН (возрастет на 631% по отношению к первому МГКЖ)).

Эта альтернативная конструкция МГКЖ (удлиненная до 1233,6 метра) явно имеет преимущество в смысле увеличения вместимости при минимальном увеличении буксировочного усилия. Удлиненная конструкция также приводит к гораздо большей экономии топлива, расходуемого буксиром, по сравнению с первой увеличенной конструкцией такой же вместимости.

Определив предпочтительный способ увеличения вместимости МГКЖ, обратимся теперь к общей конструкции рукава 12, из которого этот МГКЖ изготавливается. Согласно настоящему изобретению, рукав 12 предлагается изготавливать способом, который представлен в патенте США №5360656, озаглавленном "Прессованный нетканый материал и способ его изготовления" ("Press Felt and Method of Manufacturing It") и выданном 1 ноября 1994 года. Описание указанного патента включено в настоящую заявку посредством ссылки.

В этом патенте описан основной материал из прессованного нетканого материала, изготавливаемый из намотанных по спирали полос текстильного материала.

Так как рукав 12 МГКЖ 10 по существу представляет собой текстильный материал в форме удлиненного цилиндра, то для изготовления этого рукава 12 можно использовать способ, описанный в указанном патенте. В этом случае при изготовлении рукава 12 полосу 13 текстильного материала наматывают или укладывают по спирали, предпочтительно поверх по меньшей мере двух цилиндров, имеющих параллельные оси. Таким образом, длина материала будет определяться длиной указанной полосы в каждом витке спирали, а его ширина - числом витков спирали.

Число витков спирали по всей ширине основного материала может быть разным. Соприкасающиеся части продольных краев намотанной по спирали полосы текстильного материала выполнены так, что соединения витков спирали друг с другом или переходы между ними могут быть выполнены разными способами. Соединение 15 краев нетканого материала, имеющего или не имеющего в своем составе плавкие волокна, можно выполнить посредством пришивания, расплавления и сварки (например, посредством ультразвуковой сварки, которая описана в указанном патенте США №5713399). Соединение краев можно выполнить также посредством размещения на двух продольных краях полосы текстильного материала шовных петель известного типа, которые можно соединить по меньшей мере одной шовной нитью. Указанные шовные петли могут быть образованы, к примеру, непосредственно уточными нитями, если полоса выполнена из плоской текстильной ткани. Материал полосы 13 может быть любым текстильным материалом, подходящим для данной цели. При необходимости полосы 13 могут быть усилены посредством усилительных нитей с применением способа, понятного специалисту в данной области.

Кроме того, так как изготовленный предложенным способом рукав предполагается использовать в контейнере, а не в прессованном нетканом материале (где желателен плавный переход между полосами текстильного материала), то, в силу того что указанное условие плавности перехода в этом случае не особенно важно, возможно применение различных способов соединения смежных полос (в частности, посредством их перекрывания и последующего сшивания или склеивания и т.д.). При этом важно, чтобы была обеспечена необходимая прочность швов, потому что, как упоминалось выше, недостаточная прочность швов у мягких контейнеров - основная причина выхода их из строя. В этом отношении швы повышенной прочности можно получить посредством перекрывания краев соседних полос и их соединения ультразвуковой сваркой или термическим связыванием. Указанное перекрывание должно находиться в диапазоне от 25 мм до 50 мм и более. Цель перекрывания краев и их соединения указанными способами заключается в том, чтобы получить швы такой прочности, которая по меньшей мере равняется прочности самих полос 13 или близка к ней.

Другой способ повышения прочности шва, в дополнение к соединению краев соседних полос сваркой или термическим связыванием, заключается в скреплении их посредством скобок, не подверженных коррозии, выполненных, например, из нержавеющей стали. Длина указанных скобок может равняться 25 мм, и накладывать их на спиральный шов можно через каждые 25 мм по его длине. Цель применения скобок заключается в том, чтобы получить шов высокой прочности, сравнимой с прочностью самого материала полос, а выбор материала для этих скобок должен обеспечивать их коррозионную стойкость и низкую вероятность выхода их из строя в течение всего срока службы транспортировочного контейнера.

Следует отметить, что предложенный в настоящем изобретении способ изготовления контейнера допускает предварительное нанесение покрытия на полосы 13 текстильного материала перед их намоткой по спирали и соединением, при этом покрытие наносят с одной стороны или с обеих сторон, и оно призвано обеспечить непроницаемость полос 13 для соленой воды и ионов соли. Это устраняет необходимость наносить покрытие на большую тканую конструкцию. В данном случае может возникнуть потребность в нанесении покрытия лишь на шов между соседними полосами 13, что можно выполнить во время процесса намотки по спирали.

Конечно, при необходимости трубчатая конструкция может быть выполнена из материала, не имеющего покрытия, после чего покрытие наносят на всю конструкцию целиком способами, представленными в вышеупомянутой заявке.

Герметизацию концов рукава 12 можно выполнить способами, описанными в вышеупомянутой заявке. Описание некоторых способов приведено далее в настоящей заявке.

Надо отметить, что предложенный способ намотки по спирали имеет дополнительные преимущества, особенно в отношении выполнения концевых частей контейнера, т.е. его носа или кормы. В связи с этим следует обратиться к фиг.8А и 8В.

На указанных чертежах проиллюстрирован способ намотки по спирали концевых частей из полос 13 текстильного материала с образованием конуса 17. В этом отношении данный способ предполагает использование полосы 13 с постепенно изменяющейся шириной W. При определенном градиенте ширины один край полосы, к примеру, на 1-10% шире другого края. Это можно сделать, например, посредством изготовления обычной тканой полосы и последующей термостабилизации этой полосы с градиентом температуры по ее ширине. В результате указанной термостабилизации один край полосы станет длиннее/короче другого.

Как вариант, полоса может быть соткана с помощью катушечной рамки или основных катушек с отдельными разрывами с использованием подъемного вала конусной формы. Это придаст изготавливаемой тканой полосе желаемый градиент ширины.

Наличие градиента ширины, при котором один край тканой полосы на 1-10% длиннее другого, дает возможность соединять края встык или внахлест с формированием получающегося в результате конуса 17. Размеры конуса 17 могут изменяться путем изменен