СИСТЕМА ГАЗОСНАБЖЕНИЯ ВОДОЛАЗОВ И ВОДОЛАЗНОГО КОЛОКОЛА Российский патент 2024 года по МПК B63C11/44 

Изобретение относится к области водолазной техники, а именно к системам водолазного колокола.

Для транспортирования водолазов к месту работ при проведении глубоководных водолазных спусков используется водолазный колокол, входящий в состав глубоководного водолазного комплекса. Дыхание водолазов обеспечивается системой газоснабжения водолазов и водолазного колокола. Во время спуска и подъема водолазы располагаются внутри водолазного колокола и дышат из атмосферы ВК, а при выполнении работ используют глубоководное водолазное снаряжение.

Известен водолазный колокол глубоководного водолазного комплекса спасательного судна проекта 21300 «Игорь Белоусов». Для проведения водолазных спусков используется глубоководное водолазное снаряжение SLS с резервным дыхательным аппаратом полузамкнутой схемы Mk IV.

Снаряжение SLS в основном режиме работает по замкнутой схеме дыхания. При этом дыхательная газовая смесь подается на вдох водолазу через водолазный колокол с судна по одному шлангу, а выдыхаемая смесь отводится обратно на судно по другому шлангу. Смеси готовятся предварительно в зависимости от глубины водолазного спуска [1].

Система газоснабжения водолазного колокола и водолазов предназначена для:

- подачи в водолазный колокол и водолазам воздуха или дыхательных газовых смесей по кабель-шланговой связке с судна-носителя;

- подачи дыхательных газовых смесей по кабель-шланговой связке водолазного колокола в водолазное снаряжение двух водолазов и возврат ее на судно для регенерации.

Система обеспечивает дыхание двух работающих водолазов с регенерацией дыхательной газовой среды на поверхности и спуск оператора водолазного колокола по открытой схеме дыхания. Для этого в кабель-шланговые связки водолазного колокола и работающих водолазов помимо шланга подачи дыхательной газовой смеси включен шланг отвода выдыхаемой газовой смеси.

Система газоснабжения водолазного колокола и водолазов работает следующим образом: приготовленная дыхательная газовая смесь с пульта управления водолазными спусками по кабель-шланговой связке водолазного колокола поступает на панель газораспределения водолазного колокола, откуда по кабель-шланговым связкам подается на вдох работающим водолазам. Выдыхаемая газовая смесь по кабель-шланговым связкам поступает по шлангу отвода дыхательных газовых смесей кабель-шланговой связки водолазного колокола на борт судна, где проходит очистку от влаги и крупных частиц в блоке регенерации низкого давления. Далее при помощи компрессора регенерации обедненная смесь поступает в блок регенерации высокого давления, где в нее добавляется кислород и происходит поглощение диоксида углерода, закачивается в рампу баллонов регенерации и от туда подается обратно на пульт управления водолазными спусками.

Дыхательная газовая смесь в водолазный колокол и на дыхание оператора водолазного колокола подается по отдельному шлангу кабель-шланговой связки водолазного колокола. При нахождении водолазов на дыхании из колокола необходимое парциальное давление кислорода в дыхательной газовой среде поддерживается подачей чистого кислорода через ротаметр из баллона, размещенного снаружи водолазного колокола. Поглощение диоксида углерода осуществляется агрегатами очистки, расположенными внутри водолазного колокола [2].

На случай аварийного прекращения подачи дыхательных газовых смесей с судна-носителя водолазный колокол оборудован баллонами с кислородно-гелиевой смесью [3].

Недостатками системы газоснабжения водолазного колокола и водолазов глубоководного водолазного комплекса спасательного судна проекта 21300 «Игорь Белоусов» являются:

- высокая стоимость;

- сложность и массогабаритные характеристики системы.

Известны водолазные дыхательные аппараты замкнутой схемы дыхания с электронным управлением. Данный тип дыхательных аппаратов получил широкое распространение для совершения автономных глубоководных водолазных спусков без привлечения специализированного судна, оборудованного глубоководным водолазным комплексом. Отличительной особенностью данного типа водолазных дыхательных аппаратов является наличие электронной системы контроля парциального давления кислорода в дыхательном контуре и его автоматического поддержания в заданном диапазоне. Для этого аппарат оснащается баллонами высокого давления в которых находятся кислород и газ-разбавитель, состав которого выбирается исходя из максимальной глубины спуска. При увеличении внешнего давления (погружении водолаза) для компенсации сжатия дыхательной газовой смеси в дыхательный контур автоматически подается газ-разбавитель, а в случае падения парциального давления кислорода ниже заданного уровня в дыхательный контур с помощью электромагнитного клапана подается необходимое количество кислорода [4].

Основными достоинствами использования водолазных дыхательных аппаратов с электронным управлением для совершения глубоководных погружений являются низкий расход дыхательных газовых смесей и поддержание в дыхательном контуре аппарата заданного парциального давления кислорода, что значительно снижает время декомпрессии водолаза.

Недостатками водолазных дыхательных аппаратов с электронным управлением для совершения глубоководных погружений являются:

- низкая продолжительность нахождения водолаза на глубине ввиду необходимости прохождения декомпрессии в воде с дыханием из аппарата (при автономности дыхательного аппарата от 4 до 6 часов, время нахождения на глубине 100-120 м, как правило, не превышает 30 мин);

- ввиду отсутствия в аварийной ситуации возможности захода водолаза внутрь водолазного колокола, водолазу необходимо брать с собой аварийные (запасные) дыхательные аппараты, обеспечивающие в случае выхода из строя основного дыхательного аппарата безопасный выход на поверхность по режиму декомпрессии.

Задачами изобретения являются повышение безопасности водолазных работ и снижение материальных затрат на создание и эксплуатацию глубоководных водолазных комплексов.

Задача решается тем, что водолазы используют водолазный дыхательный аппарат с замкнутой схемой дыхания и электронным управлением. При этом в отличие от снаряжения SLS Mk IV дыхательный аппарат является основным средством обеспечения дыхания водолаза. Обеспечивающий водолаз во время спуска и подъема водолазного колокола также дышит из водолазного дыхательного аппарата с замкнутой схемой дыхания и электронным управлением, но по прибытии колокола к месту проведения водолазных работ имеет возможность снять его и перейти на дыхание из атмосферы колокола. Для этого по кабель-шланговой связке водолазного колокола подается дыхательная газовая смесь, соответствующая глубине водолазного спуска. Во время нахождения водолазов на дыхании из атмосферы водолазного колокола поддержание необходимого уровня кислорода осуществляется путем его дозированной подачи от группы кислородных баллонов, расположенных на внешней стороне колокола. Поглощение диоксида углерода осуществляется агрегатами очистки, расположенными внутри водолазного колокола.

При возникновении аварийной ситуации с работающими водолазами, оператор водолазного колокола одевает водолазный дыхательный аппарат с замкнутой схемой дыхания и электронным управлением, вытравливает свою кабель-шланговую связку и совершает выход в воду.

В случае прекращения подачи дыхательной газовой смеси по кабель-шланговой связке водолазного колокола происходит автоматический переход водолазов на дыхание из водолазных дыхательных аппаратов с замкнутой схемой дыхания и электронным управлением. В случае нарушения герметичности водолазного дыхательного аппарата с замкнутой схемой дыхания и электронным управлением водолаз имеет возможность перехода на открытую схему дыхания. При одновременном прекращении подачи дыхательной газовой смеси по кабель-шланговой связке водолазного колокола и нарушения герметичности водолазного дыхательного аппарата с замкнутой схемой дыхания и электронным управлением водолаз имеет возможность перехода на открытую схему дыхания с подачей дыхательной газовой смеси из группы смесевых баллонов, расположенных на внешней стороне колокола. При возникновении любой нештатной ситуации работающие водолазы немедленно возвращаются в водолазный колокол и переходят на дыхание из водолазного колокола.

Контроль и управление подачей дыхательной газовой смеси в кабель-шланговых связках работающих водолазов осуществляется с поста командира водолазного спуска и на панели газораспределения, находящейся внутри водолазного колокола. Также на пост командира водолазного спуска выводятся параметры работы всех водолазных дыхательных аппаратов с замкнутой схемой дыхания и электронным управлением.

Сущность изобретения заключается в том, что оно аккумулирует положительные качества различных типов систем газоснабжения водолазов и водолазного колокола, используемых в настоящее время. Применение предлагаемой системы газоснабжения водолазов и водолазного колокола позволит обеспечить минимизацию расхода дыхательных газовых смесей за счет использования аппаратов замкнутого цикла дыхания как работающими так и обеспечивающим водолазами, значительно упростить состав глубоководного водолазного комплекса за счет упразднения шланга отвода выдыхаемой смеси и второго шланга подачи дыхательной газовой смеси кабель-шланговой связки водолазного колокола, упразднения шланга отвода выдыхаемой смеси кабель-шланговых связок водолазов, а также компрессора регенерации, блока регенерации низкого давления, устройства обогащения смеси кислородом, блока регенерации высокого давления и рампы баллонов регенерации расположенных на судне-носителе.

Новыми признаками изобретения являются замена водолазного дыхательного аппарата полузамкнутой схемы дыхания на водолазный дыхательный аппарат замкнутой схемы дыхания с электронным управлением парциального давления кислорода в составе глубоководного водолазного комплекса и его применение в качестве основного источника дыхания.

Преимущество новых признаков заключается в решении задач упрощения состава глубоководного водолазного комплекса за счет упразднения ряда систем и упрощения состава кабель-шланговых связок водолазного колокола и водолазов, обеспечении возможности мониторинга правильности работы дыхательного аппарата с поста управления водолазным спуском и снижении расхода дыхательных газовых смесей, содержащих гелий. При этом использование изобретения позволит выполнять все виды водолазных работ различной сложности.

На фигуре 1 представлен принцип работы изобретения. Система газоснабжения водолазов и водолазного колокола состоит из газохранилища 1, расположенного на судне-носителе глубоководного водолазного колокола, в котором предварительно готовится дыхательная газовая смесь. Управление подачей дыхательной газовой смеси по кабель-шланговой связке водолазного колокола 3 осуществляется с пульта управления водолазными спусками 2. Подаваемая по кабель-шланговой связке водолазного колокола дыхательная газовая смесь поступает на панель газораспределения 8 водолазного колокола 4. Также внутри водолазного колокола размещены агрегат очистки дыхательной газовой среды водолазного колокола от диоксида углерода 5 и панель управления и контроля подачи кислорода 7 при помощи которых поддерживается заданный состав дыхательной газовой среды внутри водолазного колокола во время дыхания водолазов и оператора колокола из атмосферы колокола. Подача кислорода на панель управления и контроля подачи кислорода происходит от группы кислородных баллонов 6, расположенных на внешней стороне колокола. Помимо этого, на внешней стороне водолазного колокола размещены группы смесевых баллонов 11, предназначенных для обеспечения водолазов дыхательной газовой смесью при аварийном прекращении ее подачи с поверхности. Для выхода в воду водолазы и оператор водолазного колокола используют водолазные дыхательные аппараты с замкнутой схемой дыхания и электронным управлением 10, соединенные кабель-шланговой связкой 9 с панелью газораспределения водолазного колокола. Для предотвращения затопления дыхательного аппарата в случае обрыва кабель-шланговой связки предусмотрен невозвратный клапан 12. Принцип работы всех трех водолазных дыхательных аппаратов с замкнутой схемой дыхания и электронным управлением аналогичен. Водолаз делает выдох в клапанную коробку с интегрированным дыхательным автоматом 15. Выдыхаемая водолазом газовая смесь по шлангу выдоха 14, оборудованному невозвратным клапаном, поступает в поглотительный патрон 13, где происходит ее очистка от углекислого газа. Очищенная газовая смесь поступает в дыхательный мешок 17. Электронный блок управления 22 посредствам кислородных датчиков 24 анализирует парциальное давление кислорода в очищенной газовой среде и сравнивает его с предварительно установленным. При недостатке парциального давления кислорода электронный блок управления дает команду на открытие электромагнитных клапанов 20, после чего кислород из баллона с редуктором 19 подается в дыхательный контур. Также водолаз имеет возможность самостоятельно подать порцию кислорода в дыхательный контур нажатием на клапан принудительной подачи кислорода 18. Значение парциального давления кислорода в дыхательном контуре аппарата в режиме реального времени транслируется на устройство ввода и вывода информации 23, а также на пульт управления водолазными спусками. Для этого электронный блок управления соединен с кабель-шланговой связкой кабелем 25, по которому также осуществляется его электропитание. Очищенная и обогащенная кислородом дыхательная газовая смесь по шлангу вдоха 16 вновь поступает на вдох водолазу.

В случае уменьшения глубины нахождения водолаза объем дыхательной газовой смеси в дыхательном контуре водолазного аппарата будет увеличиваться, поэтому, для предотвращения разрыва дыхательного мешка, на него установлен травяще-предохранительный клапан 21. В случае увеличения глубины нахождения водолаза объем дыхательной газовой смеси в дыхательном контуре водолазного аппарата будет уменьшаться, поэтому недостающий объем дыхательной газовой смеси подается за счет срабатывания дыхательного автомата 28. В рабочем режиме дыхательная газовая смесь к дыхательному автомату поступает по шлангу 27 от кабель-шланговой связки. В случае ее обрыва или прекращения подачи дыхательной газовой смеси она автоматически начинает поступать из баллона с редуктором 26.

При нарушении герметичности дыхательного контура или нарушения правильности работы дыхательного аппарата водолаз имеет возможность переключения на дыхание по открытой схеме через интегрированный в клапанную коробку дыхательный автомат, к которому по кабель-шланговой связке подводится дыхательная газовая смесь.

На фигуре 2 представлен общий вид изобретения. Система газоснабжения водолазов и водолазного колокола состоит из групп смесевых баллонов 2, 5 и группы кислородных баллонов 3, расположенных на внешней стороне колокола 1. Механическая защита колокола и баллонов обеспечивается жестким металлическим каркасом 4. Водолазных дыхательных аппаратов с замкнутой схемой дыхания и электронным управлением 6 с кабель-шланговыми связками 7. Агрегата очистки дыхательной газовой среды водолазного колокола от диоксида углерода 8, панели управления и контроля подачи кислорода 9 и панели газораспределения водолазного колокола 10.

Литература

1. Снаряжение водолазное глубоководное SLS Mk IV. Руководство по эксплуатации и техническому обслуживанию А44772РЭ - М.: АО «Тетис Про», 2014.

2. Система газоснабжения ВК и водолазов. Руководство по эксплуатации ВШАЕ.361163.002.10.03.00.00 РЭ - М.: АО «Тетис Про», 2015.

3. Водолазный колокол. Руководство по эксплуатации ВШАЕ.361163.002.06.00.00.00 РЭ - М.: АО «Тетис Про», 2015.

4. П. Бернабе. Путеводитель по техническому дайвингу / П. Бернабе, Ф. Бран, П. Стразера - М.: Издательство GAP, 2013.-е. 230-233.

Изобретение относится к области водолазной техники, а именно к системам водолазного колокола. Система газоснабжения водолазов и водолазного колокола состоит из трех комплектов водолазных дыхательных аппаратов с замкнутой схемой дыхания и электронным управлением с кабель-шланговыми связками, двух групп смесевых баллонов и группы кислородных баллонов, расположенных на внешней стороне колокола, а также агрегата очистки дыхательной газовой среды водолазного колокола от диоксида углерода. Дополнительно в состав системы входят панели управления и контроля подачи кислорода и панели газораспределения, которые размещены в водолазном колоколе. Достигается повышение безопасности водолазного труда при проведении глубоководных водолазных спусков. 2 ил.

Система газоснабжения водолазов и водолазного колокола, состоящая из трех комплектов водолазных дыхательных аппаратов с замкнутой схемой дыхания и электронным управлением с кабель-шланговыми связками, двух групп смесевых баллонов и группы кислородных баллонов, расположенных на внешней стороне колокола, а также агрегата очистки дыхательной газовой среды водолазного колокола от диоксида углерода, отличающаяся тем, что дополнительно в состав системы входят панели управления и контроля подачи кислорода и панели газораспределения, которые размещены в водолазном колоколе.