Способ предотвращения затопления надводного судна с нарушением герметичности в его надводно-подводной поверхности Российский патент 2025 года по МПК B63C7/00 B63B43/12 

Изобретение относится к способам спасения судов, терпящих бедствие в результате получения пробоины в борту при столкновении с другим судном, айсбергом, скальными выступами или получения пробоины в результате повреждения торпедой, миной, беспилотным катером и пр.

Способы и средства спасения судов (кораблей) известны, к примеру, из [1]. К спасательным средствам относятся спасательные катера, понтоны, плоты, шлюпки и пр. При этом конструкции надежных первичных средств спасения, позволяющих держаться судну на воде в течение длительного времени, как показывает опыт, нуждаются в дополнительной проверке и совершенствовании. К спасательным средствам относятся также средства устранения повреждений, оперативного ремонта поврежденного корпуса спасаемого судна, средства заделки пробоин такие как деревянные пробки и клинья, мягкие, полужесткие и жесткие пластыри, а также пневматические пластыри. Аварийная заделка пробоин с помощью специальных средств сложна и трудоемка. Из [1] известны также такие специальные средства спасения как контейнеры, камеры, рубки и другие нетонущие или всплывающие устройства. Доставка всех этих средств к судам, терпящим бедствие, вызывает определенные трудности, в том числе требует большого времени.

Для спасения тонущего судна могут быть применены также стационарные шлюзовые камеры. Отсутствие складных и передвижных шлюзовых камер с унифицированными и стандартизированными стыковочными узлами, входным и выходным отверстиями является основным недостатком существующих технических решений в этой области.

Известен способ спасения получившего пробоину корабля [2] за счет заполнения его затопленных отсеков пенополиуретаном. Способ состоит в том, что рядом с тонущим в настоящее время или уже затонувшим кораблем размещают спасательное судно (направляют к месту аварии спасательный корабль) с цистернами, заполненными двумя основными компонентами, то есть с полиуретаном и вспенивающим веществом с низкой температурой кипения, создающим избыточное давление. Со спасательного судна под воду в затопленный отсек затонувшего корабля направляют шланг, соединенный с устройством для выпуска полиуретана. Приводят в действие шприц, подающий полиуретан в отсек затонувшего корабля (в [2] речь идет о спасении 500-тонной баржи). Компоненты образования пенополиуретана подают по шлангу из судовых цистерн через раздельные регуляторы потока в опущенную под воду (например, на дно) стационарную смесительную камеру, откуда они под давлением сжатого воздуха подаются в затопленный отсек. За счет падения давления после выброса из шланга и испарения вспенивающего вещества с отсеке с пробоиной получают огромное число малоразмерных пузырьков полиуретана, заполняющих собой затопленный отсек или затопленные полости. Вспененный полиуретан в виде пузырьков через несколько минут самостоятельно превращается в твердую ячеистую массу. В результате каждыми 0,028 м³ затвердевшей пены полиуретана массой 0,9 кг вытесняют из затопленных отсеков около 60 кг воды. Вытеснение проводят до тех пор, пока за счет малой плотности (легкости) полиуретана затонувшее судно не всплывает на поверхность. В [2] в качестве достоинства способа отмечается, что затвердевающая пена полиуретана способна автоматически закупоривать отверстия в бортах и даже иллюминаторы затонувшего корабля (баржи, судна, катера), освобождая тем самым водолазов от необходимости перекрытия отверстий в бортах судна под водой.

Недостатком этого способа является то, что он обладает недостаточной (низкой) оперативностью и может применяться лишь для спасения уже затонувшего корабля. А для предотвращения затопления тонущего в данный момент корабля способ ограниченно пригоден (непригоден) ввиду того, что для его осуществления спасательный корабль должен своевременно достичь места крушения, а для этого требуется продолжительное время. К тому же способ требует участия водолазов и не может быть осуществлен автоматически. Способ отличается громоздкостью и необходимостью привлечения стороннего спасательного судна с оборудованием. В операции по подъему баржи «Ламберджек», описанной в [2], было использовано около 27 тонн пенополиуретана в течение примерно месяца непрерывных работ.

Известен также способ спасения судов [3], заключающийся в освобождении спасаемого судна от проникшей в корпус судна забортной воды, а следовательно - к предотвращению его затопления и гибели. Детально способ заключается в том, что в район расположения тонущего корабля доставляют специальный комплекс для спасения и подъема судов, с помощью передвижной шлюзовой камеры доставляют на спасаемый корабль надувные гибкие оболочки, вводят их внутрь спасаемого судна, а также закрепляют их на внешней стороне корпуса спасаемого судна, осуществляют посредством надувания гибких оболочек герметизацию корпуса спасаемого судна, а также осуществляют освобождение спасаемого судна от воды за счет ее вытеснения раздутыми воздухом или газом оболочками, причем давление газа в гибких оболочках регулируют в зависимости от давления внешней среды (принцип регулировки не раскрывается).

Описанный способ не может быть признан эффективным.

К недостаткам способа следует отнести следующие:

способ требует доставки в район получения пробоины кораблем специального спасательного комплекса или спасательного комплекта с помощью вспомогательного спасательного судна, а это не всегда выполнимо в короткий срок и может оказаться бессмысленным ввиду опоздания;

надувные гибкие оболочки являются тонкими, мягкими, что не гарантирует сохранения их герметичности при столкновении с другими предметами, имеющими острые края, выступы и т.п.(воздух или газ после прорыва оболочек покинет их, и эффект вытеснения воды ослабится);

оболочки больших размеров невозможно доставить через пробоину в затапливаемый отсек, а оболочки малых размеров могут через пробоину покинуть затапливаемый отсек;

доставка оболочек внутрь затапливаемого отсека судна, процедура надувания и закрепления оболочек снаружи корпуса корабля требует участия специально обученного персонала (например, водолазов), то есть способ нельзя квалифицировать как автоматический и автономный.

Ввиду указанных недостатков способ-прототип нуждается в совершенствовании и развитии, чему и посвящено предлагаемое техническое решение.

Наличие надежного способа спасения судов (способа предотвращения затопления надводного судна с нарушением герметичности в его надводно-подводной поверхности) является крайне востребованным в настоящее время, когда в условиях конфликта достаточное количество кораблей, получивших пробоины от необитаемых катеров, торпед и т.п., не смогло остаться на плаву и затонуло [4-7], нанеся огромный ущерб государству. Пробоины в некоторых случаях были огромных размеров (до нескольких метров), что резко снижало отводимое для спасения время, так как вода поступала в отсеки корабля с большой скоростью. Таким образом, модернизация известного способа предотвращения затопления надводного судна с нарушением герметичности в его надводно-подводной поверхности, то есть способа спасения тонущего корабля является в настоящее время особо актуальной задачей, причем речь должна идти о полностью автономном способе предотвращения затопления корабля, получившего пробоину в результате нелепой случайности (непреднамеренного столкновения) или в результате проведения сторонними злоумышленниками преднамеренного террористического акта, атаки и т.п.

Задачей изобретения является разработка более совершенного способа предотвращения затопления надводного судна с нарушением герметичности в его надводно-подводной поверхности в интересах придания способу полной автономии и абсолютного автоматизма для сохранения судна в надводном положении и обеспечения его дальнейшей эвакуации.

Для решения поставленной задачи предлагается оснащать каждый отсек корабля, расположенный ниже ватерлинии, клапаном фиксации увеличения уровня воды, а также полостями, содержащими гибкие надувные оболочки в сложенном компактном виде, количество которых способно в наполненном состоянии заполнить весь объем отсека, предлагается предусмотреть закрепление каждой гибкой надувной оболочки капроновым шнуром (жгутом, веревкой, тросиком) к техническим элементам: выступам, столбам, стяжкам и т.п., находящимся в отсеках корабля, которые потенциально могут быть затопленными. Предлагается оснастить корабль специальной аварийной системой управления для автоматического включения устройств (баллонов с клапанами) подачи в гибкие надувные оболочки пенополиуретана (ППУ). Вход системы управления предлагается соединить с выходом каждого клапана фиксации увеличения уровня воды, а выходы - с устройствами задраивания дверей отсеков на переборках, устройствами освобождения (выброса) компактно уложенных гибких надувных оболочек и баллонами заполнения гибких оболочек ППУ и насосами выброса проникающей забортной воды.

При таком варианте оснащения судна собственной автономной спасательной системой корабль, получивший пробоину, самостоятельно обнаружит факт получения пробоины, своевременно включит насосы выброса проникшей воды, отстрелит (освободит, отстегнет, отделит, выбросит) во внутреннюю часть затапливаемого отсека сложенные гибкие надувные оболочки, прикрепленные капроновыми шнурами к жестким техническим элементам конструкции соответствующего отсека, а шлангами - с баллонами с ППУ, затем наполнит эти гибкие надувные оболочки пенополиуретаном, который заполнит эти оболочки, увеличит их совместный объем и вытеснит значительную часть воды из отсека через пробоину. При получении повреждения какой-либо оболочки застывающий или застывший полиуретан не сможет полностью покинуть ее полости, а оболочка, будучи прикрепленной шнуром к техническому элементу отсека, никогда не покинет соответствующего затапливаемого отсека. Тем самым корабль при любом числе пробоин в любом числе отсеков неминуемо останется на плаву, ожидая эвакуации в ремонтный док.

Детально усовершенствованный способ предотвращения затопления надводного судна с нарушением герметичности в его надводно-подводной поверхности может быть описан следующей последовательностью действий.

Заблаговременно размещают в отсеках корабля, находящихся на уровне или ниже ватерлинии, надувные гибкие оболочки с прикрепленными к ним шлангами, подключенными к баллонам с ППУ, причем оболочки размещают равномерно по объему каждого отсека (компактно укладывая их, например, в нишах и закрытых полостях потолка и переборок) и надежно прикрепляют каждую оболочку капроновым шнуром к одному из элементов отсека, а длину шнура предусматривают такой, чтобы наполненная пенополиуретаном оболочка свободно перемещалась только в пределах отсека и не могла покинуть отсек через пробоину, либо могла покинуть отсек через пробоину только на незначительное расстояние.

Заблаговременно связывают систему управления задраиванием люков и закачиванием ППУ в надувные гибкие оболочки (далее по тексту «система управления») с клапанами открытия баллонов с ППУ и клапанами гидравлических штоков закрытия люков на переборках.

Заблаговременно связывают клапан фиксации роста уровня воды каждого отсека с системой управления.

При использовании корабля по назначению включают (переводят в рабочий режим) систему управления, чем обеспечивают предотвращение затопления отсеков судна за счет того, что поступление забортной воды в какой-либо отсек через полученную пробоину приводит к автоматическому срабатыванию клапана фиксации роста уровня воды именно в этом соответствующем затапливаемом отсеке и к подаче аварийного сигнала от сработавшего клапана в систему управления, которая подачей соответствующего аварийного сигнала приводит в действие устройства выброса упакованных гибких оболочек, открывает клапаны заполнения гибких оболочек ППУ и клапаны гидравлических штоков закрытия люков на переборках и насосы выброса проникшей забортной воды только в затапливаемом (затапливаемых) отсеке (отсеках).

Вследствие этого экипаж получает из системы управления сигнал тревоги, то есть информацию о наличии пробоины, что обеспечивает своевременное изменение порядка действий экипажа, отправку запроса о вызове специального судна-эвакуатора, спасение членов экипажа, находящихся в затапливаемом отсеке. При этом наличие сигнала аварийной тревоги не исключает для членов экипажа возможности вручную открывать и задраивать люки в переборках, а также включать насосы выброса попавшей в отсек воды). Возможность проводить эти действия вручную обеспечивают способность членов экипажа проводить спасательные работы в соответствующих отсеках пренебрегая результатами работы автоматических устройств.

Для раскрытия сущности предлагаемого способа предотвращения затопления надводного судна с нарушением герметичности в его надводно-подводной поверхности рассмотрим поясняющие фигуры.

На фиг. 1 показано судно 1 с пробоиной 2, через которую забортная вода может проникать в отсек или в отсеки судна 1. Термин надводно-подводная употреблен для того, чтобы подчеркнуть, что пробоина может находиться как над ватерлинией, так и ниже ватерлинии, а в самом общем случае может пересекать ватерлинию.

На фиг. 2 показана нижняя часть судна, находящаяся ниже ватерлинии. Позициями 3 обозначены переборки между отсеками. Фиг. 2 демонстрирует, что корпус судна 4 имеет пробоину 2 в отсеке 5 ниже ватерлинии (как вариант). При такой пробоине забортная вода попадает сначала только в отсек 5. Если же пробоина возникает в месте крепления переборки между отсеками, то вода попадает сразу в два отсека.

Нижние кромки 7 переходных люков (фиг. 3) переборок 3 имеют высоту превышения уровня днища корабля равную h. Двери 6 перекрытия люков 8, то есть задраивания переборок 3, должны иметь возможность надежно и герметично перекрывать переходные люки 8 в переборках 3. Поплавок 9 клапана фиксации увеличения уровня воды на фиг. 3 находится в нижнем положении, то есть в положении, когда вода в отсеке 5 отсутствует. Клапан фиксации увеличения уровня воды помещен в корпус 10. При поступлении забортной воды поплавок 9 поднимается и клапан фиксации увеличения уровня воды замыкает цепь прохождения сигнала аварийной тревоги, относящейся к данному затапливаемому отсеку, в систему управления.

Клапан фиксации увеличения уровня воды должен срабатывать раньше, чем вода достигнет уровня h, чтобы двери люков в переборках закрывались раньше, чем вода начнет переливаться в другие отсеки.

После срабатывания клапана фиксации увеличения уровня воды сигнал тревоги от него поступает на соответствующий вход системы управления. Система управления по номеру клапана фиксации определяет номер отсека, в котором имеет место пробоина корпуса судна, и вырабатывает соответствующий сигнал S аварийного освобождения гибких оболочек для устройств выброса этих оболочек, срабатывания клапанов баллонов заполнения гибких оболочек пенополиуретаном, находящихся в соответствующем затапливаемом отсеке. По этому же сигналу S срабатывают клапаны гидравлических штоков закрытия люков на переборках в затапливаемом отсеке и включаются насосы выброса проникшей забортной воды. В других отсеках закрытия люков переборок, включения насосов и заполнения гибких оболочек ППУ не происходит.

На фиг. 4 показан результат выброса в отсек и заполнения гибких оболочек ППУ по сигналу S системы управления. Заполненные ППУ гибкие оболочки 12 прикреплены к элементам 11 конструкции отсека (ЭТО балки, перемычки, стяжки и т.п.) шнурами 13, которые препятствуют выходу заполненных оболочек за пределы отсека через пробоину 2. Через закрытые люки переборок 3 забортная вода не проникает в соседние отсеки. Способ заполнения оболочек пенополиуретаном не отличается от способа их заполнения в прототипе газом. Открывание или закрывание клапанов в гидравлических системах по сигналу системы управления является известной операцией [8,9], не требующей разъяснения.

Для спасения членов экипажа, находящихся в затапливаемом отсеке, система гидравлического закрывания (задраивания) люков должна иметь аварийное ручное управление, чтобы можно было покинуть затапливаемый отсек и снова задраить люк. Ручной способ задраивания люков является известным и практикуется в подводных лодках с времен Второй мировой войны.

Клапан фиксации увеличения уровня воды также является известным устройством, применяемым, например, в сантехнических устройствах: бачки смыва, емкости накопления воды, водонапорные башни. Только в них клапан прерывает (закрывает) подачу воды, а клапан фиксации увеличения уровня воды открывает прохождение сигнала тревоги или замывает контакты в сигнальной линии передачи команд.

Устройства выброса гибких надувных оболочек в пространство отсека (освобождения упакованных оболочек из специальных ниш на стенах и в потолке отсека) могут функционировать аналогично системам срабатывания подушек безопасности автомобилей [10,11]. Отличие состоит в том, что в заявляемом способе не предполагается наличия датчиков удара, так как сигнал (команда) на открывание клапанов баллонов с ППУ вырабатывает система управления. Баллоны с ППУ, клапанами и шлангами предполагается размещать также в специальных нишах стен, переборок и потолков отсеков судна. Длины шлангов должны определяться размерами соответствующего отсека и не должны препятствовать перемещению гибкой оболочки по отсеку до его стереометрического центра. Число гибких оболочек определяется объемом отсека V_o и объемом гибкой оболочки V_го с таким расчетом, чтобы после заполнения оболочек полиуретаном объем отсека был занят раздувшимися оболочками хотя бы на 70-80%. Местонахождение ниш, длину шлангов, шнуров, число оболочек и т.п. целесообразно определять экспериментально при сдаче судна в эксплуатацию до размещения в отсеке оборудования, приборов, средств обороны, агрегатов и пр. Требования к гибким оболочкам по герметичности и прочности не превосходят требований к подушкам безопасности в любительских системах аварийного спасения.

Как видно из описания предлагаемого способа, он действительно является полностью автономным, не требует оперативной высылки спасательных судов, не требует участия специально обученного персонала и довольно экономичен. Способ позволяет предотвратить затопление корабля, получившего пробоину в результате нелепой случайности (непреднамеренного столкновения) или в результате проведения злоумышленниками преднамеренного террористического акта. Способ может быть рекомендован для применения судами любого предназначения от рыболовецких до судов патрулирования морских границ.

Источники информации

1. Фигичев А.И. и др. Аварийно-спасательные и судоподъемные средства. Ленинград: Судостроение, 1979.

2. Пенополиуретан. Подъем затонувших кораблей. Код доступа: https://historv.wikireading.ru/146090 (аналог).

3. Патент РФ № 2299831. В63С 7/02. Петухов Н.Н. Способ спасения и подъема судов и комплекс средств для его реализации. Заявка № 2005128241 от 2.09.2005. Опубл. 27.05.2007. Бюл. 15 (прототип).

4. Погибший БДК «Цезарь Куников» потянул за собой на дно.... Код доступа: https://bryansk.bezformata.com/listnews/bdk-tcezar-kunikov-otvanul/l27833792/ ?vsclid=m20ujery67307322917.

5. Последний бой Цезаря Куникова. Код доступа: https://dzen.ru/a/Zc3guv2m3y737oqh?ysclid=m20utsdzlj749848116.

6. Новая потеря Черноморского флота. Код доступа: https://vk.com/wall-15319454_75962?vsclid=m20v238usu985159200.

7. Корабль разведчик проморгал скотовоз. Код доступа: https://www. gazeta.ru/army/2017/04/27/10646801.shtml?ysclid=m20v9135bs268971360.

8. Патент РФ №2258842. F15B 20/00. Гидравлическая система с автоматическим отключением подачи гидравлической жидкости потребителям. Опубл. 20.08.2005. Бюл. 23.

9. Кривоносов А. и др. Система управления газоперекачивающими агрегатами. Код доступа: https://www.cta.ru/cms/f/326690.pdf/.

10. Воздушные подушки безопасности. Устройство, принцип работы, обслуживание. Профиль sonic39. 21 августа 2014. Код доступа: https://www.drive2.ru/b/1275021/?ysclid=m2bdjl9spi868965704.

11. Устройство и принцип работы подушек безопасности водителя. Код до-ступа:https://avto-moto-shtuchki.ru/avtotekhnika/podushki-bezopasnosti-v-avtomobi-

le.html?ysclid=m2bdo6p17x103800091.

Перечень фигур

Фигура 1 - Общий вид судна с пробоиной в борту.

Фигура 2 - Корпус корабля ниже ватерлинии с пробоиной в борту.

Фигура 3 - Нижний отсек корабля с дверями в переборках и клапаном фиксации подъема уровня забортной воды.

Фигура 4 - Отсек корабля, заполненный оболочками, содержащими полиуретан и прикрепленными шнурами к конструктивным элементам отсека.

Изобретение относится к способам спасения судов, терпящих бедствие в результате получения пробоины в борту при столкновении с другим судном, айсбергом, скальными выступами или в результате повреждения торпедой или беспилотным катером. Для предотвращения затопления надводного судна с нарушением герметичности в его надводно-подводной поверхности оснащают каждый отсек корабля клапаном фиксации увеличения уровня воды, а также нишами в стенах и полу, содержащими гибкие надувные оболочки в сложенном компактном виде. Закрепляют каждую гибкую надувную оболочку шнуром к техническим элементам, находящимся в отсеках корабля. Оснащают корабль аварийной системой управления для автоматического открытия клапанов баллонов подачи пенополиуретана в гибкие надувные оболочки. Вход системы управления соединяют с выходом каждого клапана фиксации увеличения уровня воды, а выходы - с устройствами задраивания дверей отсеков на переборках, устройствами выброса компактно уложенных гибких оболочек, клапанами баллонов заполнения гибких оболочек пенополиуретаном и насосами выброса проникающей забортной воды. Достигается эффективное предотвращение затопления надводного судна с пробоиной. 4 ил.

Способ предотвращения затопления надводного судна с нарушением герметичности в его надводно-подводной поверхности, заключающийся в освобождении спасаемого судна от проникшей в корпус судна забортной воды путем вытеснения воды из затапливаемых отсеков с помощью заполнения надувных гибких оболочек, помещаемых в затапливаемые отсеки, отличающийся тем, что заблаговременно размещают в отсеках судна, находящихся на уровне или ниже ватерлинии, надувные гибкие оболочки с прикрепленными к ним шлангами, подключенными к баллонам с пенополиуретаном, причем упакованные оболочки размещают равномерно по объему каждого отсека и надежно прикрепляют каждую оболочку шнуром к одному из элементов отсека, а длину шнуров предусматривают такой, чтобы наполненные пенополиуретаном оболочки свободно перемещались только в пределах своих отсеков и не могли покинуть свои отсеки через пробоины, либо могли покинуть свои отсеки через пробоины только на незначительное расстояние, для предотвращения затопления судна используют систему управления задраиванием люков и закачиванием пенополиуретана в надувные гибкие оболочки и заблаговременно связывают эту систему управления с клапанами открытия баллонов с пенополиуретаном, клапанами гидравлических штоков закрытия люков на переборках, устройствами выброса гибких оболочек в отсеки и насосами выброса проникшей забортной воды, где заблаговременно клапаны фиксации роста уровня воды каждого отсека связывают с указанной системой управления, а при использовании судна по назначению переводят в рабочий режим систему управления, которая по сигналам от клапанов фиксации роста уровня воды затапливаемых отсеков вырабатывает сигналы открытия клапанов заполнения гибких оболочек пенополиуретаном и клапанов гидравлических штоков закрытия люков на переборках, а также сигналы срабатывания устройств выброса гибких оболочек в отсеки и сигналы включения насосов выброса проникшей забортной воды только в затапливаемых отсеках.