Полупогружная морская платформа повышенной волностойкости

 

Изобретение относится к судостроению, в частности к полупогружным морским платформам. Полупогружная морская платформа (ПМП) включает в себя верхнюю рабочую конструкцию, на которой располагается основное оборудование, определяющее ее назначение (например, буровое оборудование); два ряда колонн сечением S_к и высотой Н_к, которые поддерживают верхнюю рабочую конструкцию; два понтона объема V_п и высотой Н_п, на которые опираются колонны и внутри которых располагается энергетическая установка, запасы топлива и балластные цистерны; горизонтальные перемычки крыльевого профиля между понтонами, выполняющие роль прочных связей, а также другие специальные функции. Платформа при продутых балластных цистернах находится в надводном крейсерском положении при осадке Т_кр, имея заданные значения поперечной метацентрической высоты и запас плавучести. При заполненных балластных цистернах ПМП переходит в рабочее полупогруженное рабочее состояние, имея осадку Т_р и заданное значение поперечной метацентрической высоты. В формулу изобретения включены математические условия на определение общей высоты и площади сечения колонн, расстояния между ними вдоль понтонов, объема и высоты понтонов и расстояния между ними, объема балластных цистерн и допустимого возвышения центра масс ПМП по высоте по заданной полезной нагрузке, расчетной высоте и длине волны, заданного запаса плавучести ПМП в крейсерском положении, а также метацентрических высот для крейсерского и рабочего положения. Достигается минимизация при заданной нагрузке волновых возмущающих сил, действующих на ПМП в расчетном диапазоне волнения и качки ПМП, а также ее водоизмещения при одновременном удовлетворении требований по запасу плавучести, устойчивости и мореходности. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к плавучим техническим средствам, которые обязаны надежно функционировать в условиях морского волнения до 5-7 баллов включительно с соблюдением повышенных требований по минимизации вертикальных и угловых колебаний самой платформы, а также ее волнового дрейфа. Полупогружная морская платформа (ПМП) может использоваться для доставки баллистических ракет к месту старта и выведения на околоземную орбиту искусственных спутников Земли, размещения на ней средств разведки и добычи полезных ископаемых со дна моря, площадки для посадки вертолетов, а также выполнения на волнении других функций.

Известна самоходная морская платформа для запуска баллистических ракет: Ocean launching apparatus for space rockets ИК Patents, Application GB 2187680 А (аналог 1). Она включает транспортное судно-док, несущее на себе две пусковые платформы со стартовым устройством и хранилищем запасных ракет, крановый блок и буксир. Все они размещаются на палубе транспортного судна-дока. Собственно пусковые платформы имеют верхнюю рабочую палубу, которая удерживается четырьмя вертикальными цилиндрическими колоннами. Сами колонны снизу опираются на плашкоуты корабельной формы, играющие роль демпферов качки.

Используется эта полупогружная морская платформа следующим образом: транспортное судно-док приходит в район предполагаемого старта и погружается так, чтобы пусковые платформы, крановая платформа и буксир всплыли с доковой палубы. Затем буксир последовательно вытаскивает крановую и пусковые платформы. Они погружаются по стартовую ватерлинию и готовятся к старту ракет. Главный недостаток всей этой конструкции - ее сложность и большое время от начала операции погружения судна-дока до старта ракеты не менее 10 часов. За это время на море может появиться существенное волнение, и старт будет сорван. Кроме того, в этом патенте не оговорены условия на размеры колонн, плашкоутов и их заглубление, а именно соотношения между геометрическими размерами колонн, плашкоутов и их заглублением определяют параметры вертикальной и угловой качки ПМП и ее горизонтальное смещение - волновой дрейф.

Известно техническое решение по патенту 2011599 (Разумеенко Ю.В., Пыльнев Ю. В. Полупогруженное основание морских сооружений. Патент РФ 2011599 с приоритетом 08.07.91), приводящее к существенному снижению волновых возмущающих сил (в 4-5 раз), действующих на полупогруженные морские объекты, за счет придания им особой волностойкой формы (аналог 2). В соответствии с рекомендациями патента 2011599 в рабочем положении ПМП верхняя рабочая конструкция (ВРК) и палуба понтонов должны быть удалены от спокойной поверхности на 1,2-1,5 амплитуды расчетной волны (на 3-5 м, а не 25-30 м, как это принято в большинстве современных ПМП), а оптимальный объем понтонов должен быть согласован с расчетной длиной волны, суммарной площадью вертикальных колонн и их заглублением. Однако идеи этого технического решения не нашли применения в известных ПМП, предназначенных для старта баллистических ракет.

Известно техническое решение по а/с 1320327 СССР (Симкин Л.М., Поляк К. В. Глубоководная опора, а/с 1320327, бюл. 24, 1987) (аналог 3), которое нейтрализует силы волнового дрейфа полупогруженных морских объектов. В соответствии с рекомендациями а/с 1320327 жестко связанные между собой колонны ПМП должны располагаться на расстоянии полудлины расчетной волны.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является полупогруженное шельфовое сооружение (ПСШ) по патенту (Semi-cabmersible offshore structure ИК Patent application GB 2184402 A) - прототип.

Оно содержит: 1. Верхнюю рабочую конструкцию, на которой может располагаться оборудование, определяющее назначение всей ПМП (например, бурение скважин на дне моря, запуск ракет и т.п.).

2. Два ряда водоизмещающих вертикальных колонн, которые поддерживают верхнюю конструкцию над водой.

3. Два понтона корабельной формы, на которые опираются колонны. Внутри понтонов размещаются балластные цистерны, заполняя которые ПШС опускается в полупогруженное рабочее положение. Может в понтонах располагаться энергетическая установка, и тогда ПМП окажется самоходной.

В описании патента-прототипа имеется утверждение, что размеры понтонов и колонн выбираются из условий нейтрализации сил Фруда-Крылова дифракционными силами, которые имеют (по мнению автора патента) обратный знак этим силам.

Приведено также много вариантов расположения колонн, содержится упоминание о необходимости обеспечения ПШС остойчивости. Однако ни в описании, ни в формуле не приводится каких-либо количественных соотношений. Нет у прототипа и конструктивных мер по нейтрализации горизонтальных волновых сил, вызывающих волновой снос с занимаемого места.

Для полупогружных морских платформ любого назначения серьезной проблемой является обеспечение остойчивости ПМП в крейсерском (когда ВРК находится высоко над водой) и в полупогруженном рабочем состоянии. Надводное положение важно для стоянки в базе при сравнительно небольшой глубине акватории порта, полупогруженное - при работе. Однако патентный поиск не выявил условий, которым должны быть подчинены площади горизонтального сечения и заглубления колонн, площади ватерлинии понтонов при надводном положении ПМП и расстояние между колоннами и понтонами, допустимое возвышение центра масс ПМП по высоте над основной плоскостью, которые бы гарантировали выполнение требований по метацентрической высоте в надводном и полупогруженном рабочем ее состоянии.

Анализ описания прототипа показывает, что создать волностойкую платформу по нему без дополнительных условий и исправления неточностей принятой в нем теоретической модели воздействия волн на полупогруженные морские объекты нельзя.

Как показано в статье (Разумеенко Ю.В., Пыльнев Ю.В. Принцип структурной компенсации волновых возмущающих воздействий на полупогруженные основания морских сооружений. Сборник докладов международной конференции. С.-Пб. Морской технический университет, 1994, с.148-158), на полупогруженную платформу, состоящую из вертикальных колонн и понтонов типа фиг.1, в вертикальном направлении действуют следующие компоненты волнового воздействия: 1. Квазистатические F_y ^hs (силы Архимеда) от перемещения вдоль колонн волнового профиля y_w= A_о cos(kx+ωt), где A_о - амплитуда волны, - ее частота, τ и λ - период и длина волны. Силы эти пропорциональны суммарной площади сечения колонн ∑S_k, амплитуде волны А_о и изменяются в фазе с волной.

2. Инерционно-волновые силы F_y ^iw = F_yk ^iw + F_yn ^iw на колоннах и понтонах. Они включают силы Крылова от изменения в волновом поле динамических давлений и инерционную часть дифракционных сил. Эти силы пропорциональны ускорениям в волне на уровне центра плавучести (центра величины) колонн и понтонов, а также их водоизмещениями присоединенным массам. Поскольку ускорения, ÿ =-ω²ÿ_w, то F_y ^iw всегда имеют знак, обратный F_y ^hs, и они могут быть использованы для нейтрализации сил Архимеда.

3. Демпфирующие (скоростные) силы F_y ^d включающие вязкие, отрывные и волновые дифракционные компоненты на колоннах и понтонах F_y ^d. Они пропорциональны вертикальным скоростям на уровне центра плавучести колонн и понтонов и коэффициентам демпфирования и опережают F_y ^hs по фазе на π/2.

4. Силы присоса всей ПМП к поверхности, получающиеся в результате разрежения в волновом поле, которое убывает по мере удаления от свободной поверхности. Эти силы не зависят от времени и действуют вертикально вверх, вызывая небольшое подвсплытие ПМП относительно равновесной статической ватерлинии. Обычно эти силы невелики и в задачах качки не учитываются. Силы присоса в случае необходимости могут быть и компенсированы приемом некоторого количества воды в уравнительные цистерны.

С учетом суммарное выражение для волновой возмущающей силы имеет вид: (1) где Т_к - осадка колонн, расстояние от свободной невозмущенной поверхности до верхней палубы понтонов; ∑S_к - суммарная площадь горизонтального сечения колонн; H_п и V_п - высота понтона и его водоизмещение; k_ук и k_уп - коэффициенты присоединенных масс колонн и понтонов; N_ук и N_уп - коэффициенты демпфирования колонн и понтонов.

Как показали экспериментальные исследования, демпфирующая компонента (член перед sinωt) составляет не более 20-25% от инерционно-волновых, и с ростом частоты ее роль еще более падает, но не обращается в ноль. Поэтому утверждение автора патента-прототипа, что можно обнулить возмущающую силу, ошибочно. Обнулить в принципе нельзя, но существенно уменьшить можно. Член перед cosωt путем согласования площади колонн и размеров понтонов может быть обращен в ноль, что суммарную силу уменьшает в 4-6 раз по сравнению с морскими объектами традиционных корабельных форм, одинакового с ПМП водоизмещения.

Из (1) вытекает, что эффективность понтона (демпфера) по нейтрализации квазистатических возмущающих сил тем выше, чем ближе он к поверхности. У большинства же существующих ПМП понтоны располагаются на расстоянии 30-40 м от верхней платформы, и в рабочем состоянии они удалены от поверхности на 25-30 м. Волна на такие глубины почти не проникает, и эти понтоны работают как пассивные демпферы, не уменьшая возмущающих сил, а только увеличивая сопротивление колебаниям и инерционность всей конструкции. Именно по этой схеме выполнена самоходная платформа "Морской старт", созданная по совместному проекту США, Норвегии, России и Украины на Выборгском судостроительном заводе для запуска искусственных спутников Земли.

Главный недостаток прототипа и других подобных технических решений является сравнительно низкая эффективность стабилизации качки ПМП и излишне большое водоизмещение. В основе этих решений - малая площадь поперечного сечения колонн и глубокопогруженные демпферы - понтоны. Малая площадь ватерлинии не дает больших волновых возмущающих сил, а в совокупности с большими понтонами существенно уменьшает частоту собственных колебаний, делая ее в 1,5-3 раза меньше частоты расчетных волн. Такая платформа фильтрует волновые возмущения, но она очень чувствительна к изменению нагрузки. А из-за большой высоты колонн и их небольшого сечения возникают проблемы с обеспечением остойчивости ПМП в крейсерском и рабочем положениях. Кроме того, остаются открытыми вопросы волнового смещения ПМП в горизонтальном положении.

Задачи настоящего изобретения - минимизация при заданной полезной нагрузке волновых возмущающих сил, действующих на ПМП в расчетном диапазоне волнения и качки ПМП, а также ее водоизмещения при одновременном удовлетворении требований по запасу плавучести, остойчивости и мореходности.

Указанные цели достигаются тем, что у полупогружной морской платформы, содержащей верхнюю рабочую конструкцию, поддерживаемую двумя рядами вертикальных колонн, опирающихся на два понтона корабельной формы, внутри которых располагаются балластные цистерны и энергетическая установка, геометрические размеры понтонов и колонн, расстояние между ними, осадка, объемы цистерн главного балласта и положение центра масс ПМП определяются исходя из одновременного выполнения условий плавучести по заданной полезной нагрузке, остойчивости, мореходности, волностойкости и минимума качки.

Внешний вид ПМП и ее конструктивные элементы показаны на фиг.1 и 2. ПМП включает: 1 - верхнюю рабочую конструкцию (ВРК), на которой монтируется оборудование, определяющее назначение ПМП;
2 - колонны в количестве не менее 2-х на каждом понтоне;
3 - два понтона корабельной формы;
4 - верхние соединительные связи между понтонами, придающие жесткость катамарану;
5 - нижние соединительные связи между понтонами, имеющие крыльевой профиль; они придают жесткость соединению понтонов, а также улучшают ходкость и мореходность ПМП;
6 - горизонтальные пластины на колоннах, выполняющие роль дополнительных демпферов.

Условие волностойкости ПМП, незаливаемости ВРК и неоголения на волне понтонов в рабочем положении платформы достигается тем, что высота колонн от днища ВРК до верхней палубы понтонов Н_к назначается в пределах 1,35-1,5 расчетной высоты волны h_p. Платформа в рабочем состоянии уравновешивается водяным балластом так, что ее ватерлиния проходит по середине колонны. Такое техническое решение одновременно обеспечивает наибольшую эффективность работы понтонов по нейтрализации квазигидростатических волновых сил, действующих на колонны. Новизна и принципиальное отличие этого решения от известного в том, что общая высота колонн _к, например, для расчетного волнения 5-6 баллов оказывается в интервале 4,5-7 м, а не 30-40 как у существующих, например, нефтедобывающих ПМП.

Для минимизации F_yΣ необходимо в (1) нейтрализовать выражение в квадратных скобках перед cosωt.

Поскольку высота волны h 3% обеспеченности составляет ~0,06 средней длины волны λ, а 1% обеспеченности - 0,1λ, осадка Т выбирается как половина высоты колонны Н_к, а последняя как (1,35-1,5)h_р, то используя статистические зависимости для и h_3%, и h_1%, а также условия на выбор Н_к=1,5h_3% и Н_к= 1,35h_1%, можно (1) разрешить относительно неизвестных размеров понтона и получить условия на выбор оптимальных его размеров

где V_п - водоизмещение понтона при его полном погружении;
Н_п - высота понтона, которая может быть назначена по конструктивным соображениям, например из условий размещения и обслуживания энергетической установки,
k_уп=0,8-1,1 - коэффициент присоединенной массы понтона, зависящий от его формы и частоты волны,
λ_p - расчетная длина волны.

Выражение (2) связывает потребный по волностойкости объем понтона с его приведенной высотой, суммарной площадью горизонтального сечения колонн и расчетной длиной волны.

Дополнительным средством повышения устойчивости ПМП на волне является установка на колоннах кольцевых наружных плоских демпферов пластин. Они увеличивают присоединенные массы колонн и снижают возмущающее действие волны на ПМП. Экспериментальные исследования показали, что целесообразная ширина этого кольца должна быть в интервале (0,06-0,1)b_к, где b_к - ширина (диаметр) колонны.

Водоизмещение ПМП в крейсерском положении определяется из уравнений
V_кр = 2(1+k_зп)^-1•V_п = 2δ_крL_крB_крT_кр (3)
ρV_кр = m_нг+m_зг (4)
где k_зп= 0,15-0,20 - запас плавучести понтона при крейсерском положении ПМП;
δ_кр - коэффициент общей полноты понтона для крейсерского положения;
L_кр, В_кр, Т_кр - длина, ширина и средняя осадка понтона в крейсерском положении;
ρ - плотность морской воды;
m_нг - сумма масс заданных и принятых по конструктивным соображениям грузов (вооружения, бурового оборудования, якорного устройства);
m_зг - масса грузов, зависящих от размеров и формы ПМП, заданной скорости хода, дальности плавания и других технических характеристик (корпуса, систем, энергетической установки и др.).

Поскольку объем одного понтона V_п=Н_пS_п, который определяется выражением (2), то по заданному (или принятому) запасу плавучести k_зп по (3) и (4) находится потребное крейсерское водоизмещение.

Водоизмещение ПМП в рабочем положении при полупогруженных колоннах будет определяться уравнением:
V_p = 2V_п+H_кΣS_к (5)
Объем цистерн главного балласта, необходимый для перевода ПМП из крейсерского в рабочее полупогруженное положение по ватерлинию W_pL_p, должен быть равен
V_ЦГБ = 2k_зпV_п+H_кΣS_к (6)
Эти цистерны должны располагаться внутри понтонов и понижать центр масс ПМП в рабочем состоянии.

Обеспечение поперечной остойчивости ПМП в крейсерском положении требует выполнения условия
z_{c кр} + r_кр - z_{g кр} > h_{кр зад} (7)
где z_{c кр} - возвышение центра плавучести понтона над основной плоскостью;
z_{g кр} - возвышение центра масс ПМП над основной плоскостью;
r_кр - поперечный метацентрический радиус, который для катамаранной конструкции ПМП равен r_кр = (2i_xп + 2S_крY_п ²)V_кр;
i_хп - собственный момент инерции площади крейсерской ватерлинии одного понтона;
у_п - удаление центральной продольной оси понтона от центральной продольной оси ПМП.

С учетом S_кр = α_крL_крВ_кр, где α_кр - коэффициент полноты крейсерской ватерлинии; i_xп = α_крL_крВ_кр ³/12, V_кр = 2δ_крL_крВ_крТ_кр и y_п=В_к/2 для метацентрического радиуса получаем

Для понтонов, близких по форме к параллелепипеду, что характерно для ПМП, z_{с кр}≈(0,55÷0,65)Т_кр; α_кр/δ_кр≈1,05÷1,15. При В_кр/В_к<0,5, что обычно для ПМП, выполняется, . Это позволяет получить условие на допустимое возвышение центра масс ПМП в крейсерском положении при заданной поперечной метацентрической высоте h_{кр зад}.

Выражение (9) позволяет связать z_{g кp} с заданным значением поперечной метацентрической высоты, осадкой и расстоянием между понтонами.

Обеспечение поперечной остойчивости ПМП в рабочем полупогруженном положении требует выполнения условия
h_р = z_ср + r_р - z_gр ≥ h_р.зад (10)
где h_р.зад - заданное или назначенное значение поперечной метацентрической высоты в рабочем положении.

Для обеспечения этого условия при проектировании ПМП необходимо выразить аппликату центра плавучести z_ср, центра масс z_gp и метацентрический радиус r_р через геометрические характеристики и аналитически связать размеры понтонов, колонн, положение центра масс ПМП по высоте z_{g кp} и положение по высоте центра плавучести z_сЦГБ цистерн главного балласта.

С учетом того, что в расчете на один понтон и колонны на нем
V'_кр = 0.5V_кр,
z_{с кр} ≈ (0,52÷0,58)T_кр
где V_кр - крейсерское водоизмещение ПМП из 2-х понтонов,
Т_кр - осадка по крейсерскую ватерлинию,
k_зп≈0,15÷0,20 - запас плавучести понтона в крейсерском положении и Н_п/Т_кр≈1,15÷1,20, (Н_п - средняя высота понтона),
получено следующее условие для z_сЦГБ и заданного значения поперечной метацентрической высоты для рабочего положения ПМП h'_{р зад}, отнесенной к крейсерскому водоизмещению.

Это неравенство наряду с другими накладывает ограничение на расположение центра плавучести ЦГБ по высоте z_сЦГБ и расстояние между колоннами В_к.

Минимизация сил волнового дрейфа ПМП обеспечивается тем, что расстояние между понтонами и колоннами выбирается вблизи полудлины расчетной волны и назначается в интервале
B_к ≈ (0,4-0,6)λ_p (12)
Это нежесткое условие позволяет совместить его с другими условиями на величину расстояния между понтонами и колоннами.

Одной из проблем, которая всегда возникает при создании катамаранных ПМП, является проблема жесткости и прочности соединения между собой понтонов и колонн. Однако эти соединения можно сделать полезными для ходкости ПМП и ее волностойкости. Для этого на уровне днища понтоны можно соединить крыльевыми профилями выпуклостью вверх и развернуть их под некоторым углом атаки. Такие профили при ходе ПМП против волны создают дополнительную волновую тягу.

Предложенная система уравнений и неравенств представляет собой условия определения при проектировании ПМП водоизмещения, размеров колонн и понтонов, расстояния между ними, допустимого возвышения центра масс ПМП над центром ее плавучести, а также объемов цистерн главного балласта и положения их центра плавучести по высоте.

Исходными для решения этой системы уравнений и неравенств являются:
- заданная полезная нагрузка, например масса ракетного комплекса, бурового оборудования, грузоподъемность;
- экипаж и нормы снабжения;
- заданная скорость и дальность плавания, автономность и условия обитаемости;
- требования по продольной и поперечной остойчивости ПМП в надводном и полупогруженном состоянии;
- требования по осадке и другие эксплуатационные требования;
- предельная балльность моря, при которой ПМП должна нормально эксплуатироваться, и район ее установки в заякоренном варианте или в свободном плавании;
- особые требования и пожелания заказчика.

Проблема рационального выбора элементов ПМП при ее проектировании принципиально решается следующим образом:
1. Вначале определяется расчетный диапазон длин и высот волн. Обычно каждой балльности моря по статистике соответствует свой диапазон длин и высот волн 3 и 1% обеспеченности. В зависимости от жесткости требований по качке ПМП могут быть выбран расчетный диапазон длин и высот волн и их среднестатические значения λ_p и h_p.

2. Исходя из h_p и условий волностойкости, устанавливаются пределы необходимой высоты колонн H_к=(1,35÷1,5)h_p и назначается Т_к=0,5Н_к.

3. По условиям минимизации сил волнового дрейфа устанавливаются пределы необходимого расстояния между понтонами В_к≈(0,4÷0,6)λ_p, количество n колонн в ряду и расстояние L_к между носовыми колоннами. Если платформа небольшая и колонн всего две, то L_к=(0,4÷0,6)λ_p, если длина понтонов и верхней платформы большие, близкие к λ_p, а количество колонн три и больше, то расстояние между крайними носовой и кормовой колоннами выбирается в интервале L_к=(0,8÷1,1)λ_p. Возможен вариант применения 2-х колонн большего горизонтального сечения S_к на расстоянии (0,4÷0,6)λ_p друг от друга в ряду и 2-3 дополнительных колонн небольшого сечения в нос и корму от основных для поддержки верхней рабочей платформы.

4. Если понтоны прямостенные или близкие к ним, то для них справедливы соотношения:
S_кр= α_крВ_крL_кр, V_кр = V_п(1-k_зп)≈S_крT_кр, V_кр = δ_крВ_крL_крТ_кр и Т_кр≈(1-k_зп)Н_п,
где В_кр и L_кр наибольшая ширина и длина понтона в крейсерском положении W_крL_кр,
S_кр - площадь ватерлинии W_крL_кр понтона,
α_кр - коэффициент полноты крейсерской ватерлинии, а δ_кр - коэффициент общей полноты понтона для крейсерского положения.

5. Высота понтона Н_п может быть назначена по условиям размещения и обслуживания энергетической установки, корабельных запасов воды, топлива, провизии, главного балласта. При заданной величине запаса плавучести k_зп и назначенному Н_п может быть определена осадка по крейсерскую ватерлинию Т_кр≈Н_п(1-k_зп).

6. Система уравнений:
- устойчивости к вертикальным волновым силам (2);
- водоизмещения в крейсерском положении (3);
- плавучести в крейсерском положении (4);
- водоизмещения в полупогруженном рабочем положении (5);
- объема цистерн главного балласта (6);
- остойчивости в крейсерском положении (9);
- остойчивости в полупогруженном рабочем положении (11);
- минимума сил волнового дрейфа (12)
упорядочивают процесс принятия конструктивных решений и определения необходимых размеров ПМП при проектировании.

Все предложенные здесь для ПМП зависимости являются новыми. Патентный поиск подобных зависимостей не выявил. Поэтому эти зависимости отвечают критерию новизны.

Эти зависимости указывают рациональные пути достижения заданных эксплуатационных свойств ПМП. Без них процесс проектирования будет очень длительным и нет гарантии, что будут приняты оптимальные решения. Поэтому предложенная система уравнений и неравенств отвечает критерию существенного положительного эффекта.

Формула изобретения

1. Полупогружная морская платформа, содержащая верхнюю рабочую конструкцию, поддерживаемую двумя рядами вертикальных колонн, опирающихся на два понтона корабельной формы, внутри которых размещаются энергетическая установка, корабельные запасы и балластные цистерны, способная плавать в надводном (крейсерском) и в полупогруженном рабочем положениях, отличающаяся тем, что высота колонн Н_к от днища верхней рабочей конструкции до верхней палубы понтонов принята в интервале (1,35-1,5)h_р, где h_р - расчетная высота волны, платформа в рабочем положении уравновешена водяным балластом так, что ее ватерлиния проходит по середине колонн, а полный объем одного понтона _n определяется формулой

где Н_п - высота понтона;
∑S_к - суммарная площадь горизонтального сечения колонн на одном понтоне;
λ_p - расчетная длина волны;
k_уп=0,8-1,1 - коэффициент присоединенной массы понтона, зависящий от его формы и частоты расчетной волны;
при этом расстояние между колоннами по ширине В_k принимается в интервале (0,4-0,6)λ_p, а расстояние между колоннами по длине понтона связано с количеством колонн и длиной волны следующей зависимостью: L_k=(0,4-0,6)λ_p при двух колоннах, а при трех и более расстояние между крайними колоннами в носу и корме составляет L_k=(0,8-1,1)λ_p, водоизмещение ПМП в крейсерском положении V_кр связано с полным объемом понтона и его главными размерами зависимостями
V_кр = 2(1+k_зп)^-1V_п = 2δ_крL_крB_крT_кр
и
ρV_кр = m_нг+m_зг
где k_зп=0,15-0,20 - заданное значение запаса плавучести понтонов;
δ_кр - коэффициент общей полноты понтона по крейсерскую ватерлинию;
В_кр, L_кр и Т_кр - его ширина, длина и осадка по крейсерской ватерлинии;
m_нг - сумма масс заданных и принятых по конструктивным соображениям грузов;
m_зг - сумма масс зависимых от размеров ПМП грузов,
при этом водоизмещение ПМП в рабочем положении определяется выражением
V_рп=2V_п+Н_к∑S_к,
суммарный объем цистерн главного балласта V_ЦГБ для двух понтонов определяется зависимостью
V_ЦГБ=k_зпV_кр+Н_к∑S_к,
возвышение центра масс ПМП по высоте от основной плоскости _{g кр} для крейсерского положения определяется выражением

где h_{кр зад} - заданное значение поперечной метацентрической высоты в крейсерском положении;
Т_кр - осадка в крейсерском положении;
В_к - расстояние между диаметральными плоскостями понтонов,
а для рабочего полупогруженного положения возвышение центра плавучести ЦГБ и расстояние по ширине между колоннами В_к должно удовлетворять неравенству

где h'_{р зад} - заданное значение поперечной метацентрической высоты для полупогруженного рабочего положения, отнесенное к крейсерскому водоизмещению;
z_сЦГБ - возвышение центра плавучести цистерн главного балласта над основной;
V'_кр=0,5V_кр - водоизмещение одного понтона по крейсерскую ватерлинию.

2. Полупогружная морская платформа по п.1, отличающаяся тем, что вертикальные колонны выполнены круговой или обтекаемой формы, а по наружной поверхности колонн на расстоянии 0,5-1,0 м друг от друга установлены наружные шпангоуты из пластин шириной 0,1 ширины b_к колонн.

3. Полупогружная морская платформа по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что на уровне днища понтоны жестко связаны между собой крыльевыми профилями, установленными выпуклостью вверх и развернутыми под углом атаки при ходе ПМП против волны.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2