СИСТЕМА ДЛЯ ПОДЪЕМА ЗАТОНУВШИХ СУДОВ Российский патент 2014 года по МПК B63C7/04 B63C7/06 

Изобретение относится к судоподъему, в частности, к устройствам для подъема затонувших объектов, преимущественно деревянных судов.

Известна система для подъема затонувших судов, включающая плавучее средство с грузоподъемными механизмами, силовую раму-платформу, на оси которой установлены на определенном расстоянии друг от друга вдоль поднимаемого объекта дугообразные захваты, механизм сведения и разведения захватов, стопорное устройство для стопорения захватов в их конечном положении, фиксаторы для механического крепления захватов к корпусу поднимаемого объекта, средство наведения рамы-платформы на затонувший объект, см., например, пат. Российской Федерации №2025403.

Недостатками данной системы являются:

- необходимость иметь на борту плавучего средства более мощные грузоподъемные механизмы, необходимые как для подъема затонувшего объекта, так и силовой рамы-платформы, что приводит к увеличению водоизмещения плавучего средства, стоимости его постройки и эксплуатации;

- использование захватов для закрепления на затонувшем объекте подъемных средств нерационально, так как в этом случае успех подъема затонувшего объекта полностью зависит от глубины его заглубления в грунт и отсутствия в нем твердых включений. Причем увеличение глубины заглубления объекта в грунт ведет к существенному возрастанию веса рамы-платформы и захватов, что, в свою очередь, потребует установки на плавучем средстве более мощных грузоподъемных механизмов;

- практическая невозможность обеспечения равномерного распределения нагрузки на корпус поднимаемого объекта, и, соответственно, на каждый захват, что может привести к местному или общему разрушению корпуса объекта, а также к разрушению захвата;

- индивидуальность конструкции захватов в каждом случае, так как каждое затонувшее судно имеет индивидуальные обводы своего корпуса. Это ведет к возрастанию стоимости их изготовления и монтажа;

- стационарное расположение захватов на раме-платформе в случае попадания даже одного захвата на твердое включение в грунте снизит надежность закрепления рамы-платформы на затонувшем объекте и потребует ее перестановки, что поставит под вопрос успешность подъема затонувшего объекта, так как размещение рамы-платформы на затонувшем объекте определяется расчетом.

Известна система для подъема затонувших объектов, содержащая плавучее средство с грузоподъемным механизмом; П-образное подъемно-транспортное устройство, включающее силовую горизонтальную раму-платформу с балластными емкостями по краям и вертикальные секции, установленные снизу балластных емкостей; средство наведения и посадки рамы-платформы на затонувший объект, состоящего из двигательно-движительного комплекса, подруливающего устройства, устройства вертикальной тяги и центрирования; устройство остропки затонувшего объекта, выполненного в виде, смонтированных на концах вертикальных секций опорных консолей, выдвигающихся в плоскостях, расположенных под углом 50-80 градусов к диаметральной плоскости рамы-платформы, механизм для размыва грунта, установленные на опорных консолях, см., например, патент Российской Федерации №2238876.

Система не требует мощных грузоподъемных механизмов на плавучем средстве, так как балластные емкости рамы-платформы могут частично компенсировать вес в воде подъемно-транспортного устройства. Захваты системы, выполненные в виде опорных консолей с устройствами размыва грунта, не зависят от формы корпуса затонувшего объекта и его заглубления в грунт.

Недостатки данной системы примерно те же, что и у предыдущей.

Задачей изобретения является упрощение конструкции основных узлов системы для подъема затонувших судов, расширение функциональных возможностей системы и снижение затрат на ее эксплуатацию.

Задача решается тем, что в известной системе, содержащей плавучее средство с грузоподъемным механизмом, подъемно-транспортное устройство, включающее силовую горизонтальную раму-платформу, балластные емкости по краям и вертикальные секции, средство наведения; устройство остропки затонувшего объекта, механизм для размыва грунта и образования туннелей, между плавучим средством и подъемно-транспортным устройством на глубине, равной глубине опускания гака главного подъема грузоподъемного механизма, установлены судоподъемные понтоны; подъемно-транспортное устройство составлено из соединенных между собой отдельных блоков, выполненных в виде горизонтальной рамы, по краям которой установлены вертикальные секции с балластными емкостями в верхней части и горизонтальными опорами в нижней, причем поверху блоков установлены продольные и поперечные жесткости, на которых смонтированы обухи для буксировки подъемно-транспортного устройства и подъема устройства, остропки понтонов, узлы для закрепления грузонесущих связей и их обтяжки, узлы для монтажа механизма для размыва грунта и образования туннелей, вертикальные секции крайних блоков устройства соединены между собой, а днища балластных емкостей выполнены скошенными; механизм для размыва грунта и образования туннелей выполнен в виде площадки, расположенной на снабженных ответными частями монтажных узлов несущих балках, на которой установлены обухи для подъема и перемещения механизма, станция воды высокого давления и привод перемещения криволинейной трубы размыва грунта, снабженной зубчатой рейкой, взаимодействующей с шестерней привода перемещения криволинейной трубы, и на конце безреактивным насадком и узлом присоединения грузонесущей связи, а под площадкой закреплена направляющая с роликами для криволинейной трубы и узлом для крепления направляющей к боковой стенке балластной емкости.

Новыми существенными признаками предложенного плавучего средства являются:

- наличие между плавучим средством и подъемно-транспортным устройством на глубине, равной глубине опускания гака главного подъема грузоподъемного механизма, судоподъемных понтонов;

- исполнение подъемно-транспортного устройства системы из соединенных между собой отдельных блоков, выполненных в виде горизонтальной рамы, по краям которой установлены вертикальные секции с балластными емкостями в верхней части и горизонтальными опорами в нижней;

- установка поверху блоков продольных и поперечных жесткостей, на которых смонтированы обухи для буксировки подъемно-транспортного устройства и подъема устройства, остропки понтонов, узлы для закрепления грузонесущих связей и их обтяжки, узлы для монтажа механизма для размыва грунта и образования туннелей;

- соединение крайних блоков подъемно-транспортного устройства системы между собой;

- выполнение днищ балластных емкостей скошенными;

- выполнение механизма для размыва грунта и образования туннелей в виде площадки, расположенной на снабженных ответными частями монтажных узлов несущих балках, на которой установлены обухи для подъема и перемещения механизма, станция воды высокого давления и привод перемещения криволинейной трубы размыва грунта, снабженной зубчатой рейкой, взаимодействующей с шестерней привода перемещения криволинейной трубы, и на конце безреактивным насадком и узлом присоединения грузонесущей связи, а под площадкой закреплена направляющая с роликами для криволинейной трубы и узлом для крепления направляющей к боковой стенке балластной емкости.

Наличие между плавучим средством и подъемно-транспортным устройством на глубине, равной глубине опускания гака главного подъема грузоподъемного механизма, судоподъемных понтонов позволяет снизить массу подъемно-транспортного устройства системы за счет уменьшения объема балластных емкостей и снизить грузоподъемность подъемных механизмов плавучего средства и его водоизмещение. Наличие понтонов позволяет делать технологический перерыв в подъеме для укорочения стропов, повышает безопасность подъема за счет уменьшения возможности бесконтрольного несанкционированного всплытия подъемно-транспортного устройства на поверхность в случае неточного определения подъемного веса поднимаемого объекта с ошибкой в меньшую сторону.

Исполнение подъемно-транспортного устройства системы из соединенных между собой отдельных блоков обеспечивает возможность оперативно наращивать длину устройства в зависимости от длины поднимаемого объекта и не создавать его заново.

Рама, объединяющая блоки в пространственный каркас, позволяет разрабатывать туннели в строго заданных местах на равном расстоянии друг от друга. Принятая последовательность работ в виде разработки туннеля и непосредственное вслед за этим закрепление стропов с их обтягиванием для исключения слабины позволяет обеспечить постепенный перенос веса поднимаемого объекта на раму, исключить изменение его положения на грунте вследствие наличия большого количества туннелей, которое опасно разрушением объекта. Устойчивость положения устройства на грунте обеспечивается достаточным отстоянием его вертикальных опор от мест разработки туннелей.

Установка поверху блоков продольных и поперечных жесткостей и соединение крайних блоков подъемно-транспортного устройства системы между собой обеспечивает необходимую пространственную прочность устойчивость подъемно-транспортного устройства и устойчивое положение устройства и поднимаемого объекта относительно друг друга.

Выполнение днищ балластных емкостей скошенными улучшает условия доступа водолазов в зону образования туннелей для подсоединения грузонесущих связей к концу трубы размыва грунта и проверки качества промытого туннеля.

Выполнение механизма для размыва грунта и образования туннелей в виде площадки, расположенной на снабженных ответными частями монтажных узлов несущих балках, на которой установлены станция воды высокого давления и привод перемещения криволинейной трубы размыва грунта, имеющей на конце сопло и узел присоединения грузоподъемной связи, и обухи для подъема и перемещения механизма, а под площадкой закреплена направляющая с роликами для криволинейной трубы и узлом для крепления направляющей к боковой стенке балластной емкости позволяет автоматизировать процесс заведения грузоподъемной связи под корпус затонувшего объекта, снизить зависимость процесса заводки грузонесущей связи под корпус затонувшего объекта от наличия твердых включений в донном грунте, а также облегчает работу водолазов, которая производится на меньшей глубине вне контакта с грунтом на плотной открытой поверхности.

Таким образом, введение в известную систему для подъема затонувших объектов новых узлов и деталей обеспечивает решение задачи изобретения.

На фиг.1 изображена система для подъема затонувших объектов.

На фиг.2 изображено подъемно-транспортное устройство системы.

На фиг.3 изображен механизм для размыва грунта и образования туннелей и схема его размещения на подъемно-транспортном устройстве.

На фиг.4 показана технология размыва грунта и образования туннеля в исходном и конечном положениях.

На фиг.5 показана технология закрепления грузоподъемной связи на конце криволинейной трубы и протаскивания грузоподъемной связи.

На фиг.6 показана технология остропки затонувшего объекта (перестановка механизма для размыва грунта и образования туннелей и застегивание грузоподъемной связей)

На фиг.7 показана технология подъема на первую ступень затонувшего объекта (отрыв от грунта и постановка на понтоны для перестройки плавкрана).

На фиг.8 показана постановка подъемно-транспортное устройства системы вместе с затонувшим объектом на плав.

Система для подъема затонувших объектов (фиг.1) состоит из плавучего средства 1, оснащенного грузоподъемным механизмом 2, на гаке 3 главного подъема которого с помощью грузонесущей связи, состоящей из удлиняющего стропа 4 и основного стропа 5 подвешены, судоподъемные понтоны 6 и подъемно-транспортное устройство 7, соединенные между собой стропами 8. На подъемно-транспортном устройстве 7 установлены механизм для размыва грунта и образования туннелей 9 и аппаратура наведения 10 устройства на затонувший объект 11 с помощью пластин 12. Плавучее средство 1 устанавливается над затонувшим объектом 11 с помощью собственных якорей и рейдового оборудования 13.

Подъемно-транспортное устройство 7 (фиг.2) состоит из блоков 14. Каждый блок включает горизонтальную раму 15, по краям которой установлены вертикальные секции 16 с балластными емкостями 17 в верхней части и горизонтальными опорами 18 - в нижней. Поверху блоков установлены продольные 19 и поперечные 20 жесткости, на которых смонтированы обухи 21 и 22 для буксировки подъемно-транспортного устройства и подъема устройства, остропки понтонов 23, узлы 24 для закрепления грузоподъемных связей, узлы 25 для монтажа механизма для размыва грунта и образования туннелей 9. Крайние блоки устройства по наружной боковой и верхней поверхностям подкреплены жесткостями 26. Для натяжения грузоподъемных связей устройство снабжено механизмом 27.

Механизм для размыва грунта и образования туннеля (фиг.3) устанавливается в узлах 25, установленных на поперечных жесткостях 20, и состоит из несущих балок 28, на которых закреплена площадка 29. На площадке 29 установлен редуктор 30 с гидравлическим приводом 31 и напорной станцией 32, а также противовес 33 для баланса механизма при перемещениях и подъемные обухи 34. Снизу несущих балок 28 установлена направляющая 35 с роликами 36, взаимодействующими с криволинейной трубой 37, на которой смонтирована зубчатая рейка 38, а на конце трубы установлен безреактивный насадок 39 для размыва грунта и узел 40 для прикрепления к трубе конца грузоподъемной связи 41.

Система используется следующим образом:

После обследования затонувшего объекта 11 рядом с ним устанавливаются пластины для прицеливания 12, а вокруг него выставляется рейдовое оборудование 13. Плавучее средство 1 с судоподъемными понтонами 6 на борту после прибытия в район работ становится на выставленное рейдовое оборудование 13 и на собственные якоря над затонувшим объектом. Одновременно с этим в район работ доставляется подъемно-транспортное устройство 7 вместе с механизмом для размыва грунта и образования туннеля. К подъемно-транспортному устройству 7 острапливают судоподъемные понтоны 6, причем длина стропов 8 равна глубине опускания гака 3 главного подъема грузоподъемного механизма 2, и укладывают на него все грузоподъемные связи 41, предварительно закрепив один из их концов в узлах 24. Затем за обухи 22 с помощью стропов 5 подъемно-транспортное устройство 7 навешивается на гак 3. Заполнением балластных емкостей 17 подъемно-транспортному устройству 7 придают отрицательную плавучесть. Работой грузоподъемного механизма 2 подъемно-транспортное устройство 7 опускают на глубину до тех пор, пока стропы 8 не обтянутся и его вес передастся на судоподъемные понтоны 6. Спуск прекращают. К стропам 5 подсоединяют удлиняющий строп 4 и после частичного заполнения отсеков судоподъемных понтонов 6 продолжают с помощью аппаратуры наведения 12 спуск подъемно-транспортного устройства 7 к затонувшему объекту 11 до покладки устройства 7 на грунт в месте, определенном проектом подъема. Затем после полного затопления отсеков судоподъемные понтоны кладут на грунт возле оконечностей устройства 7, а стропа 5 отсоединяют от удлиняющего стропа 4 и укладывают наверху подъемно-транспортного устройства 7.

После выполнения всех подготовительных работ начинают работу по разработке туннелей под корпусом затонувшего объекта 11. Для этого механизм для размыва грунта и образования туннеля (фиг.4) закрепляют согласно проекту подъема в узлах 25, установленных на поперечных жесткостях 20 одного из блоков 14. Подают питание на гидропривод 31 редуктора 30, шестерня которого, находясь в сцеплении с зубцами рейки 38, начинает перемещать криволинейную трубу 37 по роликам 36 направляющей 35. При подходе конца криволинейной трубы 37 к грунту к ее безреактивному насадку 39 подают под давлением рабочую воду, которая начинает размывать грунт и по мере продвижения трубы по криволинейной траектории образовывать туннель. Процесс перемещения трубы 37 и образования туннеля контролируется водолазом, либо оператором телеуправляемого подводного аппарата.

После выхода трубы 37 на противоположном борту затонувшего объекта 11 (фиг.5) водолаз закрепляет к узлу 40 конец грузоподъемной связи 41. Обратным ходом трубы 37 грузоподъемная связь 41 протаскивается под корпусом затонувшего объекта 11. Затем водолаз отсоединяет конец грузоподъемной связи, подсоединяет к нему проводник, пропущенный через узел 24 и закрепленный в механизме для натяжения грузоподъемных связей 27. Работой последнего, а также с помощью, например, плавучести 42 производится обтяжка грузоподъемной связи 41 и ее закрепление. Работа по образованию следующих туннелей, других протаскиванию грузоподъемных связей и их обтяжка выполняется путем перестановки механизма для размыва грунта и образования туннеля с помощью стропов 43, закрепляемых за обухи 34, и оттяжки 44 и повторению вышеописанных операций.

После установки и закреплении на затонувшем объекте 11 всех грузоподъемных связей 41 начинают работы по подъему подъемно-транспортного устройства 7 вместе с затонувшим объектом 11 на первую ступень. Для этого соединяют стропа 5 с удлиняющим стропом 4, продувают средние отсеки судоподъемных понтонов 6 и часть балластных емкостей 17 (количество продуваемых емкостей определяется проектом подъема). Работой грузоподъемного механизма 2 подъемно-транспортное устройство 7 вместе с затонувшим объектом 11 поднимается до выхода судоподъемных понтонов 6 на поверхность (фиг.7). Дальнейший подъем приостанавливается. После этого продувают полностью понтоны 6, а также остальные балластные емкости 17 подъемно-транспортного устройства 7, в результате чего подъемно-транспортное устройство 7 вместе с затонувшим объектом 11 всплывает на поверхность (фиг.8).

После всплытия подъемно-транспортного устройства 7 вместе с затонувшим объектом 11 от него отсоединяют судоподъемные понтоны 6, присоединяют к обухам 21 буксирные канаты и буксируют к месту докования, при этом затонувший объект 11 во избежание повреждений его корпуса находится постоянно под водой. По прибытии к месту докования подъемно-транспортное устройство 7 вместе с затонувшим объектом 11 заводится в плавучий транспортный док, в котором подъемно-транспортное устройство 7 своими горизонтальными опорами 18 устанавливается на клетки, чтобы затонувший объект оставался на весу. При буксировке транспортного дока для сохранения поднятого объекта производится постоянное его орошение.

Технико-экономические преимущества предложенной системы для подъема затонувших объектов по сравнению с системой по патенту Российской Федерации №2238876, принятой за базовый объект и прототип, заключаются в упрощении конструкции основных узлов системы для подъема затонувших судов, расширении функциональных возможностей системы, снижении затрат на ее эксплуатацию и повышении безопасности за счет обеспечения равномерного распределения нагрузок в стропах, передаваемых на корпус поднимаемого объекта и уменьшения возможности бесконтрольного несанкционированного всплытия при подъеме.

Требуемые инвестиции для разработки и изготовления элементов системы около 15 млн. руб.

Система может быть использована для подъема шнявы «Фрау Мария», затонувшей в 1771 г., имеющей деревянный корпус, ослабленный временем, и представляющей собой археологическую ценность.

Система для подъема затонувших судов относится к устройствам для подъема затонувших объектов, преимущественно деревянных судов. Система содержит плавучее средство с грузоподъемным механизмом, подъемно-транспортное устройство, балластные емкости, средство наведения, устройство остропки затонувшего объекта, механизм для размыва грунта и образования туннелей, судоподъемные понтоны, установленные между плавучим средством и подъемно-транспортным устройством на глубине, равной глубине опускания гака главного подъема грузоподъемного механизма. Подъемно-транспортное устройство составлено из соединенных между собой отдельных блоков, выполненных в виде горизонтальной рамы, по краям которой установлены вертикальные секции с балластными емкостями в верхней части и горизонтальными опорами в нижней. Поверху блоков установлены продольные и поперечные элементы, обеспечивающие жесткость, на которых смонтированы обухи для буксировки подъемно-транспортного устройства и подъема устройства, остропки понтонов, вертикальные секции крайних блоков устройства соединены между собой, а днища балластных емкостей выполнены скошенными. Механизм для размыва грунта и образования туннелей выполнен в виде площадки, расположенной на несущих балках, и снабжен на конце безреактивным насадком и узлом присоединения грузонесущей связи. Упрощается конструкция основных узлов системы, расширяются функциональные возможности системы. 8 ил.

Система для подъема затонувших объектов, содержащая плавучее средство с грузоподъемным механизмом, подъемно-транспортное устройство, включающее силовую горизонтальную раму-платформу, балластные емкости по краям и вертикальные секции, средство наведения, устройство остропки затонувшего объекта, механизм для размыва грунта и образования туннелей, отличающаяся тем, что между плавучим средством и подъемно-транспортным устройством на глубине, равной глубине опускания гака главного подъема грузоподъемного механизма, установлены судоподъемные понтоны, подъемно-транспортное устройство составлено из соединенных между собой отдельных блоков, выполненных в виде горизонтальной рамы, по краям которой установлены вертикальные секции с балластными емкостями в верхней части и горизонтальными опорами в нижней, причем поверху блоков установлены продольные и поперечные элементы, обеспечивающие жесткость, на которых смонтированы обухи для буксировки подъемно-транспортного устройства и подъема устройства, остропки понтонов, узлы для закрепления грузонесущих связей и их обтяжки, узлы для монтажа механизма для размыва грунта и образования туннелей, вертикальные секции крайних блоков устройства соединены между собой, а днища балластных емкостей выполнены скошенными, механизм для размыва грунта и образования туннелей выполнен в виде площадки, расположенной на снабженных ответными частями монтажных узлов несущих балках, на которой установлены обухи для подъема и перемещения механизма, станция воды высокого давления и привод перемещения криволинейной трубы размыва грунта, снабженной зубчатой рейкой, взаимодействующей с шестерней привода перемещения криволинейной трубы, и безреактивным насадком и узлом присоединения грузонесущей связи на конце, а под площадкой закреплена направляющая с роликами для криволинейной трубы и узлом для крепления направляющей к боковой стенке балластной емкости.