Способ подъема объекта, затонувшего на глубине Российский патент 2023 года по МПК B63C7/10 

Изобретение относится к способу подъема затонувших объектов восстановлением собственной плавучести за счет вытеснения воды сжатым воздухом из их внутренних объемов (отсеков, балластных цистерн и др.).

Известен способ подъема объекта, затонувшего на глубине, не превышающей одной трети от его длины, основанный на применении эффекта автостабилизации по дифференту и предусматривающий размещение в продуваемых внутренних объемах поднимаемого затонувшего объекта, имеющих герметичный контур, отжимных труб равной длины со смещением к оконечностям, а также использование для подъема такого порядка продувки, когда ее начинают с внутреннего объема, расположенного в поднимаемой оконечности и наиболее удаленного от миделя, затем продувают внутренний объем в противоположной оконечности, наиболее близко расположенный к миделю, с постепенным приближением продутых внутренних объемов в поднимаемой оконечности к миделю, а в противоположной оконечности - в сторону от миделя [1]. Такой порядок гарантирует всплытие назначенной оконечности затонувшего объекта, после чего он принимает равновесное положение с опорой на оставшуюся на грунте оконечность. Реакция опоры является разностью между подъемным весом поднимаемого объекта, вычисленным с учетом потери Архимедовой силы из-за выхода из воды его верхней части, и суммарной силой плавучести, вычисляемой исходя из величины продутых объемов и их потери вследствие выхода части сжатого воздуха через отжимные трубы при образовавшемся при всплытии дифференте, а также выхода из воды продутых объемов. Для подъема второй оконечности в том же порядке через отжимные трубы последовательно и полностью, один за другим, продувают оставшиеся внутренние объемы. Этот способ, наиболее подходящий для подъема затонувших плавучих доков, взят в качестве прототипа.

Недостатками способа-прототипа являются большая величина реакции опоры, обусловленная расположением продутых в итоге внутренних объемов ближе к поднятой оконечности, а также неравномерное распределение силы плавучести по длине корпуса поднимаемого объекта из-за чередования продутых и не продутых отсеков. Следствием указанных недостатков являются повышенные напряжения в корпусе поднимаемого затонувшего объекта из-за наличия больших перерезывающих сил и изгибающих моментов.

Задачей изобретения является устранение указанных выше недостатков и снижение напряжений в корпусе поднимаемого затонувшего объекта за счет уменьшения величины опорной реакции и более равномерного распределения силы плавучести по его длине.

Задача решается (Фиг. 1) изготовлением отжимных труб 11 различной длины и установкой их внутри продуваемых внутренних объемов затонувшего объекта, погруженного в воду 7 и лежащего на грунте 6, так, чтобы длина отжимных труб увеличивалась в сторону оконечности, поднимаемой в первую очередь. В крайних внутренних объемах, расположенных в противоположной оконечности, опирающейся на грунт, (Фиг. 2) и продуваемых на втором этапе всплытия, отжимные трубы 2 изготавливают двойными разной длины. Короткие элементы двойных отжимных труб перед подъемом второй оконечности заглушают пробками или крышками 14 (Фиг. 3). Последовательность продувки по сравнению со способом-прототипом изменяют и производят ее на обоих этапах подъема (подъем одной оконечностью и подъем второй оконечности), начиная с крайних внутренних объемов, расположенных в оконечности, поднимаемой во вторую очередь. Всплытие на обоих этапах происходит с эффектом автостабилизации по дифференту, в соответствии с которым через отжимные трубы происходит стравливание объемов в опережающей при всплытии оконечности (Фиг. 2) и наращивание объемов в противоположной оконечности при ее продувке (Фиг. 3).

Технология подъема затонувшего объекта предусматривает последовательную продувку его внутренних объемов (один за другим, полностью по уровень нижних концов отжимных труб 2, 11). При этом поверхность 5 воды 3 внутри продуваемого внутреннего объема проходит по нижнему срезу отжимной трубы. Длину труб рассчитывают так, чтобы равнодействующая создаваемых продувкой внутренних отсеков сил плавучести была смещена в сторону поднимаемой в первую очередь оконечности, а величина силы плавучести была гарантированно (с некоторым запасом) достаточной для преодоления отрывного сопротивления грунта при подъеме одной оконечностью (Фиг. 1). Точные значения подъемного веса затонувшего объекта и силы отрывного сопротивления неизвестны, поэтому всплытие одной оконечности происходит при неполной продувке крайнего отсека 10.

Всплытие одной оконечностью (первый этап подъема) завершается равновесным положением поднимаемого затонувшего объекта со статическим дифферентом (Фиг. 2). Оно обусловлено подъемным весом затонувшего объекта, увеличившимся за счет потери Архимедовой силы в его части 12, оказавшейся выше уровня воды 8, уравновешенным силой плавучести полностью продутых по нижний уровень отжимных труб внутренних объемов 4, в которых объем сжатого воздуха уменьшился за счет стравливания клиновидных объемов, а также продутых частично внутренних объемов 10, в которых произошло смещение сжатого воздуха в сторону поднятой оконечности, и силой реакции опоры, величина которой по сравнению со способом-прототипом уменьшилась за счет смещения равнодействующей подъемной силы в сторону оставшейся на грунте оконечности и увеличения ее величины. При этом в той или иной степени продутыми являются все внутренние объемы, чем достигнуто относительно равномерное распределение подъемных сил по длине поднимаемого затонувшего объекта.

Во всех продуваемых внутренних объемах установлены предохранительные устройства 9, которые сбрасывают избыточный объем быстро расширяющегося сжатого воздуха при падении внешнего гидростатического давления, которое происходит при всплытии затонувшего объекта, и предотвращают их разрушение.

Всплытие второй оконечности (Фиг. 3) происходит после последовательной (один за другим) полной продувки внутренних объемов по нижний уровень двойных отжимных труб, в которых короткий элемент перекрыт заглушкой 14. Всплытие происходит при неполной продувке последнего продуваемого отсека 15, когда увеличение подъемной силы вследствие продувки внутренних объемов приведет к полному исчезновению силы реакции опоры. Первоочередная продувка внутренних объемов, расположенных вблизи точки опоры, и уменьшение подъемной силы в поднятой оконечности вследствие частичного стравливания полностью продутых объемов через отжимные трубы не позволяет дифференту существенно увеличиться на втором этапе всплытия (эффект автостабилизации по дифференту).

Новыми отличительными признаками способа являются отжимные трубы разной длины и измененный порядок продувки - начиная с внутренних объемов, расположенных в оконечности, которая на первом этапе подъема остается на грунте.

Указанные отличительные признаки обеспечивают более равномерное распределение сил плавучести по длине поднимаемого затонувшего объекта, снижение опорной реакции, возникающей после подъема одной оконечностью, и, как следствие, уменьшение напряжений в корпусе поднимаемого затонувшего объекта, обусловленное уменьшением действующих перерезывающих сил и изгибающих моментов.

Экономический эффект от внедрения способа уменьшения напряжений в корпусе затонувшего объекта, поднимаемого методом продувки внутренних объемов, заключается в предотвращении разрушения поднимаемого затонувшего объекта, следствием которого является необходимость его восстановления, изменения способа (технологии) подъема при невозможности подъема целиком, что требует дополнительных затрат или делает все ранее выполненные затраты бесполезными. Затраты на осуществление предлагаемого способа и на осуществление способа-прототипа существенно не отличаются.

Литература

1. Патент Российской Федерации от 06.09.2022 г. №2779337, «Способ подъема затонувшего объекта методом продувки с автостабилизацией по дифференту и скорости всплытия».

Изобретение относится к способу подъема затонувших объектов восстановлением собственной плавучести за счет вытеснения воды сжатым воздухом из их внутренних объемов. Подъем затонувшего объекта осуществляется в два этапа с глубины – одной оконечности и второй оконечности, не превышающей одну треть от его длины, методом продувки внутренних объемов, предусматривающим нагнетание в них сжатого воздуха с вытеснением воды через отжимные трубы, которые установлены со смещением в сторону ближе расположенных оконечностей. Отжимные трубы выполнены разной длины, самая короткая из которых устанавливается в оконечности, поднимаемой во вторую очередь, а длина остальных труб по мере приближения к поднимаемой в первую очередь оконечности последовательно увеличивается. При этом на обоих этапах всплытия принимается последовательный порядок продувки внутренних объемов, начиная с оконечности, поднимаемой во вторую очередь. Достигается снижение напряжений в корпусе поднимаемого затонувшего объекта за счет уменьшения величины опорной реакции и более равномерного распределения силы плавучести по его длине. 3 ил.

Способ подъема объекта, затонувшего на глубине, поднимаемого в два этапа с глубины – одной оконечности и второй оконечности, не превышающей одну треть от его длины, методом продувки внутренних объемов, предусматривающим нагнетание в них сжатого воздуха с вытеснением воды через отжимные трубы, установленные со смещением в сторону ближе расположенных оконечностей, обеспечиваемый уменьшением действующих перерезывающих сил и изгибающих моментов за счет уменьшения силы реакции опоры после первого этапа подъема и относительно равномерного распределения подъемных сил по длине поднимаемого объекта, отличающийся изготовлением отжимных труб разной длины, самая короткая из которых устанавливается в оконечности, поднимаемой во вторую очередь, а длина остальных труб по мере приближения к поднимаемой в первую очередь оконечности последовательно увеличивается, при этом на обоих этапах всплытия принимается последовательный порядок продувки внутренних объемов – один за другим, полностью по уровень нижних концов отжимных труб, начиная с оконечности, поднимаемой во вторую очередь.