Коллективное спасательное средство для использования в ледовых условиях Российский патент 2023 года по МПК B63C9/03 B60F5/00 B62D57/36 B62D31/02 B62D35/02 B62D55/07 B60K6/20 

Изобретение относится к области судостроения и касается спасательных средств на воде и обеспечения эвакуации персонала морских плавучих нефтегазодобывающих комплексов и экипажей транспортных и технологических судов, работающих в полярных водах в ледовых условиях.

Известна спасательная шлюпка закрытого типа для эвакуации и спасания персонала с морских объектов в ледовых условиях, описанная в патенте РФ №2648620, опубл. 27.03.2018 г.Известная спасательная шлюпка закрытого типа для эвакуации и спасания персонала с морских объектов в ледовых условиях содержит корпус, двигательно-движительный комплекс, который включает расположенные в корпусе шлюпки побортно установленные баллоны высокого давления газа и связанные с ними через управляемые задвижки реактивные сопла-движители. Баллоны высокого давления газа размещены в защитных контейнерах и установлены с возможностью их демонтажа. Реактивные сопла-движители присоединены непосредственно к корпусам баллонов высокого давления газа. При этом двигательно-движительный комплекс спасательной шлюпки дополнен движительным устройством в виде откидной поворотной винто-рулевой колонки с силовым приводом. Известная спасательная шлюпка решает задачу обеспечения гарантированной эвакуации и безопасности спасаемого при этом персонала с морских объектов в ледовых условиях. Ее движительный комплекс, содержащий реактивные сопла-движители и откидную винто-рулевую колонку, а также вогнутость днища шлюпки позволяет гарантированно двигаться шлюпке в воде с обломками льда. Но известная шлюпка не способна обеспечить гарантированный выход из воды на лед, в особенности без разгона (с места). Кроме того, не имея средств огнезащиты корпуса, она не сможет преодолеть в случае пожара и наличия на поверхности воды горящих нефтепродуктов зоны горения.

Известно техническое решение, которое можно выбрать в качестве прототипа заявляемого изобретения. Им является известная спасательная шлюпка закрытого типа для эвакуации и спасания персонала морских нефтегазовых платформ, транспортных и технологических судов в ледовых условиях по патенту РФ на изобретение №2630871, опубл. 13.09.2017 г.Носовая оконечность корпуса известной шлюпки имеет два отстоящих друг от друга штевня, сопряженных между собой в верхней части корпуса по криволинейной образующей и имеющих наклон вперед по направлению снизу вверх, а в нижней части - с днищевой поверхностью шлюпки с образованием в передней части ее корпуса выемки. Движительный комплекс выполнен в виде побортно установленных роторно-винтовых движителей. Система противопожарной защиты представляет собой распределенную по периметру наружной поверхности шлюпки систему форсунок для образования защитной газовой термоизолирующей завесы, которые связаны магистралью с источником повышенного давления инертного газа, расположенным в корпусе шлюпки. Известная спасательная шлюпка обеспечивает повышение ее надежности и безопасности при аварийных ситуациях. Однако движительный комплекс известной спасательной шлюпки, состоящий из побортно установленных роторно-винтовых движителей, не гарантирует реализацию самостоятельного выхода из воды на лед без разгона (с места) по причине низкого коэффициента полезного действия данного типа движителей в воде. Выход на лед из воды при разгоне шлюпки требует для снижения действующих напряжений в корпусе от ударных нагрузок обеспечения дополнительной ледовой прочности в конструкциях носовой оконечности шлюпки за счет увеличения материалоемкости штевней и корпуса. Создание возможности сдвига роторно-винтовых движителей вдоль оси в кормовом направлении и изменение их угла наклона к горизонту приводит к значительному увеличению массы конструкционных элементов, предназначенных для связи роторно-винтовых движителей с корпусом, что в свою очередь влечет увеличение эксплуатационной осадки шлюпки, снижение ее надежности и увеличение стоимости изготовления.

Кроме того, источник повышенного давления инертного газа внутри корпуса шлюпки является источником повышенной опасности для человека при прорыве или разгерметизации системы. В соответствии с требованиями Международного кодекса по спасательным средствам воздух для работы дизельных двигателей классических спасательных шлюпок при прохождении зоны горящей нефти в условиях низкого уровня кислорода за бортом забирается изнутри заранее загерметизированного помещения шлюпки, при этом поддержание концентрации кислорода и уровня давления воздуха внутри помещения реализуется системой автономного воздухоснабжения. В прототипе не описан процесс генерирования и передачи энергии на приводы роторно-винтовых движителей и элементов системы противопожарной защиты в условиях движения в огне, что говорит о реализации требований, регламентируемых Международным кодексом по спасательным средствам. Однако достижение скоростных режимов, регламентируемых Международным кодексом по спасательным средствам, при низком коэффициенте полезного действия роторно-винтовых движителей в воде неизбежно влечет увеличение мощности энергоустановки спасательной шлюпки, что в сочетании с логикой достижения максимальной скорости при форсировании огневого препятствия, способствует увеличению объема резервуара или номинального давления внутри резервуара источника воздуха системы автономного воздухоснабжения, возрастанию габаритов изделия, снижению надежности и повышению уровня опасности.

Предлагаемое коллективное спасательное средство для использования в ледовых условиях (коллективное спасательное средство) обеспечивает выполнение следующих задач:

- быстрого надежного старта при необходимости экстренной эвакуации в условиях экстремально низких температур;

- безопасного спуска и отстыковки от спускоподъемного устройства;

- самостоятельного движения по воде, в битом льду, по ледовой и заснеженной поверхности, в том числе в подъем;

- самостоятельного преодоления ледовых торосистых образований;

- самостоятельного выхода из воды на лед, в том числе из полыньи (без возможности разгона) и безопасного схода со льда в воду;

- безопасного форсирования огневой преграды, образованной горящими углеводородами;

- достаточных для человека микроклиматических условий, связи с силами спасения, передачи сигналов бедствия, размещения энергозапасов и запасов снабжения внутри спасательного средства с учетом максимального времени ожидания спасения в условиях экстремально-низких температур;

- безопасного для человека нахождения внутри обитаемого помещения при перевороте спасательного средства, аварийных случаях пробития элементов корпусных конструкций, а также обеспечения возможности покидания обитаемого помещения при любом возможном положении спасательного средства в пространстве.

Технический результат заявляемого коллективного спасательного средства для использования в ледовых условиях заключается в повышении его безопасности, надежности, проходимости и автономности. Это достигается тем, что коллективное спасательное средство для использования в ледовых условиях содержит корпус, движительный комплекс, включающий роторно-винтовой движитель, энергетическую установку, электрооборудование, систему вентиляции и отопления, разобщающее и буксирное устройства. Коллективное спасательное средство содержитсистему электродвижения, связанную с энергетической установкой. Причем энергетическая установка выполнена гибридной. Она включает размещенные в машинном отделении основной двигатель и подключаемый в зоне горения без использования воздухоснабжения источник энергии. Корпус включает разделенную на отсеки водоизмещающую нижнюю конструкцию с подрезанным под углом в подводной части форштевнем и расположенную на ней надстройку, которая выполнена из огнестойкого материала с рамным каркасом. Надстройка разделена на машинное отделение и салон. При этом движительный комплекс дополнительно включает вспомогательный гусеничный движитель, расположенный вдоль форштевня. Вместе с тем вспомогательный гусеничный и роторно-винтовые движители связаны с системой электродвижения.

Предлагаемое изобретение поясняется на фигурах:

фиг.1 - коллективное спасательное средство для использования в ледовых условиях при виде сбоку (справа) с местным вырезом места установки тягового электродвигателя роторно-винтового движителя;

фиг.2 - коллективное спасательное средство для использования в ледовых условиях при виде спереди;

фиг.3 - коллективное спасательное средство для использования в ледовых условиях при виде сбоку (слева);

фиг.4 - коллективное спасательное средство для использования в ледовых условиях при виде сзади;

фиг.5 - машинное отделение и салон надстройки корпуса коллективного спасательного средства для использования в ледовых условиях при виде сверху;

фиг.6 - общий вид коллективного спасательного средства для использования в ледовых условиях в изометрии.

Коллективное спасательное средство для использования в ледовых условиях предназначено для безопасной единовременной эвакуации персонала (групп людей) из аварийных объектов (морских сооружений, судов) в случае возникновения чрезвычайной ситуации, в том числе при разливе нефтепродуктов, и перемещения персонала в ледовой обстановке.

Заявляемое коллективное спасательное средство для использования в ледовых условиях содержит полностью закрытый огнезащитный корпус. Корпус снабжен палубой и включает водоизмещающую нижнюю конструкцию 1 в виде лодки и надстройку 3. Нижняя конструкция 1 разделена на водоизмещающие отсеки и выполнена металлической с обеспечивающим прочность силовым набором и с подрезанным под острым углом в подводной части форштевнем 2. Надстройка 3 расположена на водоизмещающей нижней конструкции 1. Надстройка 3 выполнена из огнестойкого и теплоизоляционного композитного материала с металлическим рамным каркасом 4. В качестве такого композитного материала может быть использован материал с наружным слоем из стеклопластика на основе трудно горючей эпоксивинилэфирной смолы и внутренним слоем изоляции на основе базальтовой минеральной ваты. Рамный каркас 4 придает прочность и жесткость надстройке 3 корпуса и обеспечивает безопасность спасательного средства в случае его переворота на крышу. Крыша надстройки 3 вдоль бортов спасательного средства выполнена со ступенчатым переходом. Надстройка 3 разделена огнезащитной переборкой на салон 5 (обитаемое помещение) с местами сидения 13 эвакуируемого персонала и на машинное отделение 6, в котором размещены энергетическая установка, механизмы и электрооборудование. Полностью закрытый огнезащитный корпус спасательного средства с надстройкой из огнестойкого и теплоизоляционного материала обеспечивают противопожарную безопасность при прохождении зоны огня.

Коллективное спасательное средство для использования в ледовых условиях имеет центр тяжести, расположенный ниже уровня палубы. Сочетание значения величины высоты центра тяжести спасательного средства во всех эксплуатационных случаях его загрузки с водоизмещающим объемом и обводами, и наличием ступенчатого перехода уровня крыши надстройки 3 придают спасательному средству устойчивость при движении и способствуют самовосстановлению при превышении критического угла крена и перевороте в воде. При перевороте на твердой поверхности салон 5 надстройки 3 имеет защиту от повреждений в виде рамного каркаса 4. Указанные особенности конструкции корпуса повышают безопасность спасательного средства.

На надстройке 3 расположены точки выхода людей: на верхней поверхности - люк с крышкой 17, и по каждому из бортов надстройки 3 корпуса - дверь 18 для посадки и высадки людей. Крышка люка 17 и двери 18 надстройки 3 снабжены противопожарной изоляцией и закрываются герметично. Наличие нескольких точек выхода в надстройке 3 корпуса обеспечивает в экстренной ситуации возможность покидания людьми при любом возможном положении спасательного средства.

По периметру корпуса спасательного средства закреплен привальный брус, обеспечивающий сохранность корпуса и безопасность спасательного средства при бортовых ударах, в том числе при спуске на воду или подъеме с воды.

Коллективное спасательное средство содержит разобщающее и буксирное устройства, включающие носовой 14 и кормовой 15 разобщающие механизмы и устройство отдачи фалиня 16. Разобщающие механизмы 14, 15 установлены на палубе в носовой и кормовой оконечности нижней конструкции 1 корпуса и необходимы для осуществления спускоподъемных операций на тросах. Разобщающие механизмы имеют дистанционный привод одновременного срабатывания. Устройство отдачи фалиня 16 размещено на палубе вблизи носового разобщающего механизма 14. Оно позволяет раскрепить носовую оконечность спасательного средства и выполнить дистанционную отдачу на ходу аварийного объекта после отстыковки от спускоподъемного устройства, а также используется для буксирных операций.

Движительный комплекс предлагаемого изобретения связан с системой электродвижения и состоит из двух роторно-винтовых движителей 7. Они выполнены водоизмещающими и установлены побортно и горизонтально на днище нижней конструкции 1 корпуса. Роторно-винтовые движители 7 обеспечивают самостоятельное движение по воде, в битом льду, по ледовой и заснеженной поверхности, в том числе в подъем, преодоление ледовых торосистых образований.

Движительный комплекс дополнительно включает вспомогательный гусеничный движитель 8, который расположен и установлен вдоль форштевня 2 в носовой оконечности спасательного средства. Вспомогательный гусеничный движитель 8 обеспечивает выход из воды на лед, в том числе из полыньи на лед, без возможности разгона, и безопасный сход со льда в воду, а также в случае осадки, при которой роторно-винтовые движители полностью погружены в воду, что повышает проходимость и амфибийные свойства спасательного средства. Вспомогательный гусеничный движитель 8 и роторно-винтовые движители 7 связаны с элементами системы электродвижения.

При пробитии любого отсека нижней конструкции 1 корпуса или роторно-винтового движителя 7 ниже ватерлинии спасательное средство во время нахождения в воде сохраняет положительную плавучесть и остойчивость, при этом затопление салона 5 корпуса исключается, что обеспечивает безопасность спасательного средства.

Энергетическая установка предлагаемого изобретения выполнена гибридной. Она включает основной двигатель 9, к примеру, газотурбинный двигатель, источник энергии 10, например, литий-ионную аккумуляторную батарею и аварийный источник энергии 11, в качестве которого целесообразно установить дизель-генератор. Основной двигатель 9, источник энергии 10 и аварийный источник энергии 11 размещены в машинном отделении 6 надстройки 3.

Источник энергии 10 в виде литий-ионной аккумуляторной батареи обладает возможностью работы без использования воздухоснабжения и подключается при нахождении спасательного средства в зоне горения углеводородов, что повышает надежность и безопасность движения спасательного средства без включения в работу основного двигателя 9.

Дизель-генератор, являющийся аварийным источником энергии 11 подключают к необходимому электрооборудованию для поддержания нормальных условий обитаемости на спасательном средстве без хода с учетом максимального времени ожидания аварийно-спасательных сил в условиях экстремально-низких температур или при вынужденной стоянке в случае отказа работы движительного комплекса. Аварийный источник энергии 11 позволяет увеличить продолжительность нормальных условий обитаемости и повысить автономность спасательного средства.

При этом энергетическая установка снабжена системой подачи воздуха и отвода выхлопных газов, которая содержит трубопроводы и вентиляционные отверстия 19, размещенные в верхней части надстройки 3 корпуса спасательного средства и снабженные устройствами автоматического закрытия для недопущения попадания воды внутрь спасательного средства при перевороте или продуктов горения при преодолении огневой преграды.

Предлагаемое коллективное спасательное средство для использования в ледовых условиях содержит систему электродвижения, которая связана с составными элементами энергетической установки и движительного комплекса. В состав системы электродвижения входят тяговые электродвигатели 12 и установленные в машинном отделении 6 частотные преобразователи. Один из тяговых электродвигателей 12 связан с одним роторно-винтовым движителем 7, второй - с другим роторно-винтовым движителем 7, третий - со вспомогательным гусеничным движителем 8. Первый и второй электродвигатели 12 установлены в кормовой части корпуса соответствующего роторно-винтового движителя 7. Третий тяговый электродвигатель 12 - установлен в нижней части вспомогательного гусеничного движителя 8. Электродвигатели 12 системы электродвижения передают энергию от элементов энергетической установки на элементы корпуса роторно-винтовых движителей 7 и вспомогательного гусеничного движителя 8.

Коллективное спасательное средство содержит электрооборудование, в состав которого входят обеспечивающие работу в высоких широтах радиоэлектронные и навигационные средства, а также средства электрообогрева основных функциональных узлов. Электрообогрев основных функциональных узлов при хранении на объекте базирования получает питание от электросети объекта базирования, а при движении - от электросети, связанной с энергетической установкой спасательного средства, не требующей длительной подготовки, прогрева и выхода на номинальный режим, и обеспечивает быстрое надежное включение в работу основных функциональных узлов при необходимости экстренной эвакуации в условиях экстремально низких температур.

Предлагаемое коллективное спасательное средство содержит систему вентиляции и отопления, которая включает размещенные в надстройке 3 группу отопителей с возможностью работы в режиме вентилятора для поддержания требуемых воздухообмена и температуры в салоне 5 и машинном отделении 6.

Предлагаемое коллективное спасательное средство для использования в ледовых условиях работает следующим образом. В случае возникновения чрезвычайной ситуации при угрозе гибели аварийного объекта (морской плавучий нефтегазодобывающий комплекс, транспортное, технологическое судно), работающего в полярных водах в ледовых условиях, осуществляют эвакуацию и спасение персонала. При этом персонал размещается на индивидуальных местах сидения в спасательном средстве, которое на тросах спускоподъемного устройства, установленного на аварийно-спасательной палубе, спускается за борт.

При эвакуации персонала с аварийных объектов, имеющих на борту высокое содержание углеводородов, существует вероятность попадания спасательного средства после спуска в зону непрерывно горящей нефти.

Если до момента начала спуска спасательного средства на пути эвакуации огневая преграда из горящих углеводородов отсутствует, то вентиляционные отверстия и трубопроводы системы подачи воздуха и отвода выхлопных газов энергетической установки открываются, запускается основной двигатель энергетической установки, и система электродвижения получает питание от основного двигателя.

В случае, когда до момента начала спуска спасательного средства на пути эвакуации есть огневая преграда, образованная горящими углеводородами, вентиляционные отверстия и трубопроводы системы подачи воздуха и отвода выхлопных газов энергетической установки закрываются, и при этом система электродвижения переключается на питание от источника электроэнергии без использования воздухоснабжения.

После спуска с борта аварийного объекта осуществляется отстыковка спасательного средства при помощи разобщающих механизмов, а при необходимости и при помощи устройства отдачи фалиня.

Далее выполняется отход спасательного средства от борта аварийного объекта на безопасное расстояние на роторно-винтовых движителях, работающих от системы электродвижения с использованием требуемого источника энергии энергетической установки, при необходимости выполняется форсирование огневой преграды, преодоление зоны битого льда, ледовой и заснеженной поверхности, ледовых торосистых образований.

Выход из воды на лед осуществляется перпендикулярно ледовой кромке посредством задействования вспомогательного гусеничного движителя. При этом осадка спасательного средства может быть такой, что роторно-винтовые движители полностью погружены в воду. Процесс выхода на лед может осуществляться двумя основными способами: на скорости (набегом) или без инерции (с места).

В случае выхода на лед без инерции для реализации сцепления (прижима) гусеничного движителя с ледовой кромкой на начальной фазе обеспечивается увеличение оборотов роторно-винтовых движителей (создается дополнительная тяга). При большом числе оборотов роторно-винтовых движителей в момент начала зацепа носовых витков роторно- винтовых движителей с ледовой кромкой частота вращения роторно-винтовых движителей автоматически снижается, за счет чего обеспечивается плавный выход спасательного средства на лед.

После форсирования огневой преграды и отхода от борта аварийного морского объекта на безопасное расстояние спасательное средство останавливается и переходит в режим ожидания аварийно-спасательных сил без хода. При этом основной двигатель и источник энергии энергетической установки деактивируются, запускаются аварийный источник энергии, система вентиляции и отопления на основе автономного воздушного отопителя, устанавливаются в рабочее положение и включаются радиоэлектронные средства связи и подачи сигналов бедствия.

Таким образом, предлагаемое коллективное спасательное средство для использования в ледовых условиях позволяет повысить его безопасность, надежность, проходимость и автономность, обеспечивая при этом быстрый старт, безопасный спуск с аварийного морского объекта, эффективное передвижение, преодоление зоны горящих углеводородов, безопасное длительное размещение людей и обнаружение аварийно-спасательными силами в условиях экстремально-низких температур.

Изобретение относится к судостроению. Коллективное спасательное средство для использования в ледовых условиях, содержит корпус, движительный комплекс с роторно-винтовым движителем и энергетической установкой, электрооборудование, систему вентиляции и отопления, разобщающее и буксирное устройства. Имеется система электродвижения, связанная с энергетической установкой. Энергетическая установка выполнена гибридной и включает размещенные в машинном отделении основной двигатель и подключаемый в зоне горения без использования воздухоснабжения источник энергии. Корпус включает разделенную на отсеки водоизмещающую нижнюю конструкцию с подрезанным под углом в подводной части форштевнем и расположенную на ней надстройку, выполненную из огнестойкого материала с рамным каркасом и разделенную на машинное отделение и салон. Движительный комплекс дополнительно включает вспомогательный гусеничный движитель, расположенный вдоль форштевня. Вспомогательный гусеничный и роторно-винтовые движители связаны с элементами системы электродвижения. Повышается безопасность, надежность, проходимость и автономность. 6 ил.

Коллективное спасательное средство для использования в ледовых условиях, содержащее корпус, движительный комплекс, включающий роторно-винтовой движитель, энергетическую установку, электрооборудование, систему вентиляции и отопления, разобщающее и буксирное устройства, отличающееся тем, что содержит систему электродвижения, связанную с энергетической установкой, причем энергетическая установка выполнена гибридной, включающей размещенные в машинном отделении основной двигатель и подключаемый в зоне горения без использования воздухоснабжения источник энергии, корпус включает разделенную на отсеки водоизмещающую нижнюю конструкцию с подрезанным под углом в подводной части форштевнем и расположенную на ней надстройку, выполненную из огнестойкого материала с рамным каркасом, и разделенную на машинное отделение и салон, при этом движительный комплекс дополнительно включает вспомогательный гусеничный движитель, расположенный вдоль форштевня, причем вспомогательный гусеничный и роторно-винтовые движители связаны с элементами системы электродвижения.