КОМПЛЕКС ДЛЯ ПОДЪЕМА ЗАТОНУВШЕГО СУДНА Российский патент 2005 года по МПК B63C7/08 

Область техники, к которой относится изобретение.

Изобретение относится к области разработки аварийно-спасательных и судоподъемных средств, предназначенных для соединения с корпусом затонувшего судна без выхода водолазов из батискафа, а также для удаления из понтонов воды с целью придания им необходимой положительной плавучести без подачи вытеснителя воды с надводных плавсредств.

Уровень техники.

Известное в морской практике оборудование для подъема затонувших судов требует подачи с водной поверхности в понтоны большого количества сжатого воздуха для вытеснения из них воды. Даже при глубинах до 100 метров необходимо применение воздушных трубопроводов, выдерживающих давление не менее 10 атмосфер. Соответственно при глубинах 400 метров нужны трубопроводы под давление больше 40 атмосфер, а при глубинах до 1000 метров требуется подавать воздух давлением более 100 атмосфер. Кроме этого приходится принимать во внимание воздействие на корабль с компрессорной станцией морских течений и ветра, из-за чего возникает угроза обрыва трубопровода сжатого воздуха. При применении механического способа подъема затонувших судов с надводного корабля спускают достаточное количество тросов, закрепляют их на затонувшем судне, после чего производят подъем его. Наиболее наглядной иллюстрацией этого способа явилось осуществление проекта “Дженнифайэр” по подъему с глубины 5500 метров подводной лодки. Однако ненадежность работы гидравлических захватов и неравномерность присоса лодки к грунту привели к тому, что удалось поднять лишь часть подводной лодки. Творцами спасательной техники разработан целый ряд других способов подъема затонувших судов: от закачки в их корпуса полиуретана или полистирола до вытеснения воды из корпуса затонувшего судна или из прикрепленных к корпусу понтонов сжатым до очень высокого давления водородом, произведенным в спущенном на морское дно оборудовании. Предложены способы подъема затонувших судов, основанные на принципе продувки понтонов газообразным азотом, который образуется внутри трубчатых теплообменников при подаче в них сжиженного азота с температурой минус 180 градусов по Цельсию. В описании к авторскому свидетельству СССР № 1785948, A1, В 63 С 7/06, опубликованном 07.01.93 г. в Бюллетене № 1, утверждается, что для подъема судна массой 10000 тонн с глубины 2000 метров потребуется 4583 тонны азота. Одним из самых существенных недостатков этого способа является необходимость соединения корабля-спасателя с теплообменниками теплоизолированным криогенопроводом, по которому осуществляется перекачка криогенной жидкости. Кроме этого самими авторами этого способа отмечена опасность промораживания илистых отложений, в которые погружен корпус затонувшего судна, из-за чего возникает необходимость вывешивания кожуха с трубчатыми теплообменниками с зазором над морским дном. В случае достаточно глубокого погружения корпуса судна в илистые отложения может возникнуть ситуация, когда трубчатые теплообменники смерзнутся не с корпусом судна, а с палубными надстройками, которые при подъеме затонувшего судна будут оторваны от корпуса.

Наиболее близким аналогом описываемого изобретения может считаться “Устройство для подъема затонувшего судна”, известное из патента Российской Федерации № 2025403 С1, кл. В 63 С 7/00 от 30.12.94 г. Описанный в этом патенте комплекс судоподъемных средств включает кроме надводных кораблей спускаемое устройство, включающее контейнер с подруливающими системами и раму с дугообразными захватами и рычагами, шарнирно соединенными друг с другом и с понтонами. Внутри прочного контейнера размещены электролизеры, а также компрессоры, сообщенные с понтонами. Электролизная установка предназначена для выработки водорода и кислорода, которые используют для вытеснения воды из понтонов. Время работы системы электролиза для наполнения понтонов газами зависит от массы поднимаемого объекта и производительности электролизной установки. На базе существующего у разработчиков “Устройства для подъема затонувшего судна” оборудования при подъеме объектов массой 5500-10000 тонн ориентировочно потребуется от 6 до 10 суток. По расчетам авторов “Устройства для подъема затонувшего судна” для подъема объекта массой в воде 5500 тонн потребуются судоподъемные устройства (без тросов и кабелей) массой в воздухе около 800 тонн, включая массу прочного контейнера 200 тонн, понтонов 400 тонн, электролизного оборудования, компрессоров, подруливающих устройств и другой аппаратуры - 50 тонн, захватов и рычагов - 150 тонн. Отрицательная плавучесть составит до 10 тонн. На процесс электролиза потребуется работа дизель-генератора мощностью до 1000 киловатт. На судне-спасателе предусматривают установку механизмов для передачи тягового усилия на тросы, которыми осуществляют постоянное воздействие на концы дугообразных рычагов с целью обжима захватами корпуса поднимаемого судна. Несмотря на изящное решение ряда технических проблем, описанный способ подъема затонувших судов имеет такой существенный недостаток, как слишком длительные сроки для выработки необходимой массы водорода и кислорода для вытеснения воды из понтонов.

Раскрытие изобретения.

Комплекс для подъема затонувшего судна, включающий понтонные блоки, попарно соединяемые между собой при охвате корпуса затонувшего судна полотнищами из высокопрочного материала, а также надводные корабли, предназначенные для доставки этих понтонных блоков на место работы, обеспечивает создание необходимой положительной плавучести понтонных блоков, соединенных с корпусом поднимаемого судна, за счет выталкивания воды из понтонных блоков эластичными перегородками внутри каждой кингстонной цистерны понтонных блоков, причем необходимое давление на поверхность эластичных перегородок со стороны, которая не контактирует с забортной водой, создают путем перекачивания в эти части кингстонных цистерн легкой жидкости, например индустриального масла, из цистерн, не имеющих кингстонов, масляными насосами известных конструкций. Подачу электроэнергии для питания всех электроустановок оборудования, которое спускают к затонувшему судну, осуществляют по кабель-тросам с надводных кораблей.

Краткое описание чертежей.

В состав комплекса, изображенного на чертеже (вид со стороны носовой части затонувшего судна), входят не менее четырех понтонных блоков 1, опускаемых на дно 2 попарно к левому и правому бортам 3 затонувшего судна 4. Понтонные блоки 1 связаны с надводными кораблями 5 кабель-тросами 6. В нижней части каждого понтонного блока 1 размещены устройства известной конструкции, например скребковые экскаваторы 7, предназначенные для разрыхления донного грунта под днищем затонувшего корабля, а также для удаления разрыхленного грунта из тоннелей 8 под днищем 9 затонувшего судна 4. В каждом тоннеле 8 в момент завершения их проходки оказываются соприкоснувшиеся друг с другом конструкции стяжек 10, которые предназначены для пространственной ориентации замков 11. Замки 11 известных конструкций, например, таких, как стыковочные узлы космических кораблей, после автоматического перехода в замкнутое положение в момент завершения проходки каждого тоннеля 8 под днищем затонувшего судна 4 вместе со стяжками 10 и присоединенными к стяжкам полотнищами 12 обеспечивают непрерывность охвата корпуса судна, подготавливаемого к подъему. В связи с тем, что стяжки 10 размещены на конструкции жесткого каркаса 13 каждого понтонного блока 1 в той его части, где находится головная часть скребкового экскаватора 7, полотнища 12 не соприкасаются с днищем 9 и с бортами затонувшего судна 4 до уровня, на котором находится верх боковой поверхности жесткого каркаса 13, прижимаемой полотнищем 12 к борту судна 4 при его подъеме. Размещение каждого полотнища 12 внутри жесткого каркаса 13 понтонного блока 1 позволяет предотвратить повреждение его острыми краями разорванного металла бортов и днища. В нижнем ярусе жесткого каркаса 13 каждого понтонного блока 1 размещены кингстонные цистерны 14. В верхней части жесткого каркаса 13 каждого понтонного блока 1 размещены безкингстонные цистерны 15. В герметичном куполе 16 каждого понтонного блока 1 размещены насосы 17 для перекачки жидкости из цистерн 14 в цистерны 15 и обратно, а также батискафы 18 для экипажей подводников с резервуарами 19 для дыхательной смеси. В нижней части цистерн 14 расположены кингстоны 20. предназначенные для выпуска балластной воды. В полости каждой цистерны 14 на уровне осевого сечения закреплены эластичные перегородки 21. предназначенные для разделения всего внутреннего объема цистерны на нижнюю часть, заполняемую водой, и верхнюю часть, в которую перекачивают легкую жидкость из цистерны 15. Внутри батискафов 18 имеются аккумуляторные батареи 22, которые предназначены для питания бортовых систем электроэнергией, а также электроаппаратура для преобразования электроэнергии, принимаемой с надводного корабля 5 по кабель-тросу 6.

Осуществление изобретения.

Комплекс для подъема затонувших судов может использоваться как на шельфе, так и в акваториях с большими глубинами.

Оборудование, входящее в состав комплекса, доставляется к месту нахождения затонувшего судна специальными кораблями, имеющими устройства для спуска на воду понтонных блоков 1. До спуска каждого понтонного блока 1 с корабля 5 производится заполнение цистерн 14 до половины их объема концентрированным раствором поваренной соли путем ввода его через кингстоны 20. При этом эластичные перегородки 21 занимают горизонтальное положение. После этого при закрытых кингстонах 20 и открытых разобщительных кранах трубопроводов, соединяющих цистерны 14 и 15, производится заполнение легкой жидкостью, например индустриальным маслом, верхней половины объема цистерн 14 и нижней половины цистерн 15. После завершения операции закачки масла заливные горловины цистерн 15 закрываются и герметизируются для проведения гидравлических испытаний. Компрессорная станция корабля 5 обеспечивает закачку воздуха в верхнюю половину объема цистерн 15 до достижения давления, превышающего давление воды на уровне морского дна у затонувшего судна более чем в два раза. По окончании гидравлических испытаний всех систем каждого понтонного блока 1 сжатый воздух оставляют в верхних частях цистерн 15. В таком снаряженном состоянии понтонные блоки 1 спускают с корабля 5 на поверхность моря для проверки их плавучести и остойчивости. После этого производится закачка в резервуары 19 дыхательной смеси для обеспечения жизнедеятельности членов экипажа каждого батискафа 18. На заключительной стадии подготовки понтонных блоков 1 к спуску на морское дно производят подключение кабелей 6, предназначенных для передачи электроэнергии с корабля 5, а также контрольно-измерительных кабелей для приема телеметрии из батискафа 18 и посылки управляющих сигналов с корабля 5 в батискаф 18. Члены экипажа каждого понтонного блока 1 осуществляют непрерывный контроль за ходом всех операций по подготовке своего понтонного блока к спуску на морское дно и участвуют в оформлении документации, предусмотренной правилами производства спасательных работ на морях. После завершения подготовки очередной пары понтонных блоков 1 и соединения их полотнищем 12 члены экипажей обоих понтонных блоков занимают свои места в батискафах 18, герметизируют их изнутри, проверяют связь с соседним понтонным блоком и с командным пунктом на корабле 5, а затем приступают к выполнению согласованной программы спуска понтонных блоков к затонувшему судну. Прием балластной воды в цистерны 14 через кингстоны 20 становится возможным только после того, как при закрытых разобщительных кранах в трубопроводах, соединяющих цистерны 14 и 15 (не показаны на чертеже во избежание затемнения его), экипажи понтонных блоков 1 передадут из батискафов 18 управляющие команды в виде электрических импульсов для начала работы насосов 17 по перекачке масла из верхней части цистерн 14 в полость цистерн 15. Уменьшающийся объем масла в цистернах 14 позволит эластичной перегородке 21 изменить положение таким образом, чтобы такой же объем забортной воды через кингстоны 20 попал в нижнюю часть цистерн 14. Изменением объема масла в цистернах 14 можно регулировать величину отрицательной плавучести при погружении понтонных блоков. При необходимости остановки процесса погружения достаточно переключить насосы 17 на перекачку масла из цистерн 15 в цистерны 14, чтобы за счет увеличения объема масла в цистернах 14 вытеснить через кингстоны 20 такой же объем балластной воды из нижней части цистерн 14 для достижения нулевой плавучести понтонного блока 1. Таким же способом можно создать положительную плавучесть понтонных блоков при необходимости всплытия их ближе к поверхности моря. Включением и выключением электропитания моторов управляющих винтов экипаж каждого понтонного блока обеспечивает перемещение его по горизонтали для стыковки с бортом затонувшего корабля в расчетной точке. Перед посадкой понтонного блока на морское дно экипаж осуществляет раскрутку механизма скребкового экскаватора 7 в целях создания запаса энергии вращающихся масс, который необходим для преодоления сопротивления грунта в начальный период проходки тоннеля 8 под днищем 9 затонувшего судна 4. По мере проходки тоннеля 8 экипаж понтонного блока 1 включает электропитание моторов управляющих винтов для перемещения жесткого каркаса 13 понтонного блока в сторону борта затонувшего корабля с целью продвижения конструкций жесткого каркаса 13, в которых размещена головная часть скребкового экскаватора 7, а также стяжки 10 и замки 11 вглубь тоннеля 8. Со стороны противоположного борта затонувшего судна 4 экипаж другого понтонного блока 1 также ведет проходку своей части тоннеля 8 и ввод в него конструкций жесткого каркаса 13, в которых размещена головная часть скребкового экскаватора 7, стяжки 10 и замки 11. В момент соприкосновения стыковочных узлов замков 11, перемещаемых в тоннеле 8 навстречу друг другу от противоположных бортов затонувшего судна 4 понтонных блоков 1, происходит автоматическое сцепление замков 11, в результате чего корпус судна 4 оказывается охваченным по всему периметру поперечного сечения. После завершения операций охвата корпуса затонувшего судна 4 полотнищами 12 всех пар понтонных блоков их экипажи по согласованному с командным центром плану начинают перекачку масла из цистерн 15 в цистерны 14. Увеличивающийся объем масла в верхней части цистерн 14 вытесняет балластную воду из нижней части цистерн 14 через кингстоны 20. По мере уменьшения количества масла в цистернах 15 находящийся в них сжатый воздух занимает все больший объем, в результате чего возрастает подъемная сила понтонных блоков. Облегчению отрыва днища 9 судна 4 от морского дна 2 способствует то обстоятельство, что вытесняемый через кингстоны 20 из нижних частей цистерн 14 концентрированный раствор поваренной соли стремится занять положение у самого морского дна, так как он имеет большую плотность, чем вода. Нижняя часть корпуса поднимаемого судна 4 оказывается на некоторое время в ванне из рассола, который за счет более высокой плотности сильнее выталкивает вверх корпус поднимаемого судна, чем придонные слои морской воды. После завершения перекачки всего объема масла в цистерны 14 из цистерн 15 последние превращаются в понтоны максимальной грузоподъемности. Суммарная подъемная сила цистерн 15 и заполненных маслом цистерн 14 обеспечивает отрыв днища 9 судна 4 от морского дна 2. При всплытии понтонных блоков 1 вместе с судном 4 излишняя положительная плавучесть ликвидируется впуском необходимого количества балластной воды через кингстоны 20 цистерн 14 после перекачки насосами 17 части масла из верхней полости цистерн 14 в полость цистерн 15. Такими же приемами осуществляется регулирование крена и дифферента всплывающего судна 4. По мере приближения всплывающего судна 4 к поверхности моря плавучесть всего комплекса доводят до нулевой. Для вывода судна 4 на уровень ватерлинии производится дополнительное увеличение подъемной силы всех понтонных блоков за счет перекачки масла из цистерн 14 при закрытых кингстонах 20 в емкости на кораблях 5 или в танкеры. После осуществления мероприятий по восстановлению собственной плавучести поднятого судна все оборудование, использовавшееся для подъема судна, может быть отсоединено от него и передислоцировано на корабли 5.

Применение описанного комплекса для подъема затонувших судов позволяет за один цикл спуска понтонных блоков выполнить все необходимые операции по подготовке к подъему судна без выхода водолазов на морское дно, а также произвести освобождение понтонов от балластной воды без подачи сжатого воздуха или другого вытеснителя воды с поверхности моря. Независимость процесса выдавливания балластной воды из понтонов от состояния атмосферы на поверхности моря создает условия для спасения экипажей подводных лодок, не имеющих возможности самостоятельного всплытия. Поскольку все подготовительные работы по проходке тоннелей под днищем затонувшего судна выполняются без выхода водолазов из батискафов, появляется реальная возможность подъема судов с таких глубин, где недопустима работа водолазов. Немаловажный интерес также представляют возможности использования описанного комплекса для транспортирования и аккуратного опускания на морское дно конструкций буровых платформ, а также крупногабаритных ограждающих конструкций молов и других сооружений в акваториях с любыми глубинами. Размещение оборудования комплексов на базах, размещенных поблизости от оживленных морских трасс, позволило бы спасать суда, которые теряют плавучесть.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР № 1785948, А1, В 63 С 7/06, опубликовано 07.01.93 г. в Бюллетене № 1.

2. Патент Российской Федерации № 2025403, С1, В 63 С 7/00, опубликован 30.12.94 г. в Бюллетене № 24 (прототип).

Комплекс для подъема затонувшего судна содержит понтонные блоки, попарно соединенные между собой, и надводные корабли для доставки этих блоков на место работы. Каждый понтонный блок выполнен с жестким каркасом, в котором расположены бескингстонные емкости и емкости, каждая из которых имеет кингстоны и эластичную перегородку, закрепленную с образованием полости для заполнения балластной водой и полости для заполнения легкой жидкостью, а также с насосами для перекачивания легкой жидкости из емкости с кингстонами в бескингстонные емкости и обратно, с расположенными в нижней части экскаваторами для проходки тоннелей под корпусом затонувшего судна и с батискафом для экипажа подводников. Понтонные блоки в паре соединены между собой полотнищем для охвата затонувшего судна после автоматического сцепления замков стяжек, к которым присоединены соответствующие концы полотнищ, в тоннеле под днищем судна. Кроме того, понтонные блоки соединены с надводными кораблями кабель-тросами для подачи электроэнергии. Такое выполнение комплекса исключает необходимость подачи среды под давлением с поверхности к понтонам для вытеснения из последних воды. 1 ил.

Комплекс для подъема затонувшего судна, содержащий понтонные блоки, попарно соединенные между собой, и надводные корабли для доставки этих блоков на место работы, отличающийся тем, что каждый понтонный блок выполнен с жестким каркасом, в котором расположены безкингстонные емкости и емкости, каждая из которых имеет кингстоны и эластичную перегородку, закрепленную с образованием полости для заполнения балластной водой и полости для заполнения легкой жидкостью, а также с насосами для перекачивания легкой жидкости из емкости с кингстонами в безкингстонные емкости и обратно, с расположенными в нижней части экскаваторами для проходки тоннелей под корпусом затонувшего судна и с батискафом для экипажа подводников, причем понтонные блоки в паре соединены между собой полотнищем для охвата затонувшего судна после автоматического сцепления замков стяжек, к которым присоединены соответствующие концы полотнища, тоннеле под днищем судна, при этом понтонные блоки соединены с надводными кораблями кабель-тросами для подачи электроэнергии.