Способ подъема затонувшего судна Советский патент 1993 года по МПК B63C7/06 

Изобретение относится к технике судо- подъемно спасательногодела, преимущественно к технологии доставания из больших глубин различных предметов: от крупных судов и кораблей до приводнившихся на океанском глубоковрдьё искусственных спутников Земли.

Известны следующие способы подъема затонувших судов. Механический способ многие годы, считали наиболее эффективным методом подъема: на затонувшем судне закрепляли достаточное количество тросов, а затем с их помощью поднимали это судно на поверхность. Приливной способ, где главная роль отводилась могучей силе природы. Частично притопленное на время отлива су/: но, использовавшееся для подъема, соединялось тросами с затонувшим кораблем и с наступлением прилива из него откачивалась вода. Способ с использованием сжатого воздуха. При этом возмо- жен вариант с применением понтонов. Их затопляли, прикрепляли по обоим бортам лежащего на дне судна и продували сжатым воздухом. Возможен и другой вариант использования сжатого воздуха: герметизируют каждое отверстие в корпусе затонувшего корабля и заставляют его всплыть, продув сжатым воздухом.

Все описанные выше способы до сих пор находят применение на практике, причем в некоторых спасательных операциях одновременно используют водяной балласт, сжатый воздух, понтоны; силу прилива и устройства для снятия судов с мели.

В последнее время стали известны новые способы подъема затонувших судов . Способ с использованием пенополиурета- на. Над затонувшим кораблем ставят на якорь судно с цистернами, заполненными двумя основными компонентами полиурета- на и вспенивающим веществом. С судна под воду опускают шланги и оба компонента перекачивают из судовых цистерн через раздельные регуляторы потока в стационарную смесительную камеру. Мгновенное испарение вспенивающего вещества приводит к образованию .миллионов крошечных пузырьков полиуретана, которые заполняют отсеки затонувшего корабля. Вспененный

Ч|

00

ел ю

Ј 00

полиуретан через несколько минут превращается в твердую ячеистую массу с неболь- шим удельным весом и вытесняет из корабля воду, в результате чего он всплывает. .

Способе использованием полистиррло- вых гранул. В затонувшем судне заделывают отверстия в корпусе и вставляют внутрь шланга. По шлангам с помощью воды и воздуха в корпус затонувшего судна подают гранулы. Отсеки судна заполняются гранулами полистирола до тех пор, пока оно не всплывет на поверхность/Этот способ выгодно отличается от предыдущего, так как после подъема судна его помещения и отсеки можно легко очистить от гранул, тогда как затвердевший пенополиуретан необходимо вырубать.

В дополнение к перечисленным можно указать еще несколько способов, которые хотя и известны, но представляют преимущественно только теоретический интерес. Например; путем разложения морской воды на составные элементы, образующийся при этом водород подают по трубам в прикрепленные к затонувшему судну контейнеры до тех пор, пока подъемная сила газа не станет достаточной, чтобы заставить это судно всплыть.

Анализ известных способов подъема затонувших судов показывает, что, несмотря на колоссальные успехи в усовершенство- ваниии водолазного снаряжения, имеет место значительный прогресс в изучении физиологических процессов человеческого организма в условиях высокого давления, невзирая на создание великого множества различных глубоководных аппаратов, разработку новых способов судоподъема с использованием пенопластов, гранул и сфер, общепринято, что известными методами поднять с действительно большой глубины что-либо немного крупнее гребной шлюпки практически невозможно.

Общим в этих технических решениях является применение судоподъемных понтонов которые предварительно затапливают, присоединяют к затопленному судну, а затем путем продувки этих понтонов обеспечивают их всплытие вместе с затонувшим судном.

Существенным недостатком прототипа является его низкая эффективность, особенно при подъеме затонувших судов на глубинах 200 м и более.

Основная трудность при использовании прототипа состоит в том, что для остро- повки затопленного понтона необходимо сначала промыть под затонувшим судном специальные тоннели, а затем протащить

через них стропы. Если учесть, что диаметр стальных стропов составляет 65 мм, то станет понятным как тяжело и опасно работать водолазу под водой. Когда понтоны будут

остроплены, их надо продуть сжатым воздухом. При больших глубинах это также практически не решаемая в настоящее время задача, Требуется чрезвычайно громоздкое и дорогое компрессорное оборудование.

0 Цель изобретения состоит в повышении эффективности судоподъемных работ.

В соответствии с изобретением цель до- стигаетсяттем, что затонувшее судно соединяют с предварительно притопленным

5 понтоном путем смораживания за счет подачи сжиженного газа по трубопроводам в трубчатые теплообменники, навешенные на понтоне, а вытеснение воды из понтона осуществляют путем подачи отработанного га0 за из упомянутых трубчатых теплообменников.

Таким образом, захват затонувшего судна в заявленном способе осуществляется за счет холода, образующегося в процес5 се газификации сжиженного газа, В качестве сжиженного газа для подъема судов с больших глубин лучшим образом подходят криогенные жидкости (жидкий азот, жидкий водород и т.д.), т.е. жидкости, кото- 0 рые газифицируются при температурах ниже 120 К (-153°С). Такие низкие температуры способствуют активному льдообразованию вокруг трубчатых теплообменников. Со временем понтон с теплообменниками и распо5 ложенное между последними затонувшее судно соединяются в одно целое с помощью льда. Одновременно отработанный газ (газифицированный сжиженный газ) из трубчатых теплообменников направляют внутрь

0 понтонов, чем обеспечивается вытеснение из них воды - вес всей системы уменьшается и она всплывает на поверхность вместе с впаянным в лед затонувшим судном.

Изобретение иллюстрируется следую5 щим примером устройства, реализующим заявленный способ. В данном примере в качестве сжиженного газа предполагается использовать криогенную жидкость, преимущественно жикий азот.

0 Известный судоподъемный понтон снабжают каркасом с трубчатыми теплообменниками, присоединенными к нему с таким расчетом, чтобы каркас с теплообменниками был ниже понтона. Кро5 ме того, понтон снабжают опрокинутым трубчатым сифоном, установленным в его верхней части. При этом вход трубчатых .теплообменников может быть соединен с помощью теплоизолированного криогеноп- ровода, например, со спасательным судном,

а выход из теплообменников сообщен с внутренней трубой сифона. Для того чтобы исключить попадание жидкого криогена в понтон и замерзание воды в нем, выходы трубчатых теплообменников соединены с 5 внутренней трубой сифона через вантуз.

Для сокращения потерь холода в окружающую среду снаружи каркас с трубчатыми теплообменниками снабжен теплоизолированными перегородками. С 10 цельюуменьшения сцепления корпуса затонувшего судна с отложениями (илом) дна моря, а также исключения его примерзания к дну устройство снабжено гидромониторами.15

Для точной установки устройства под затонувшим судном его снабжают осветительными приборами, подводными телекамерами и подруливающими движителями, соединенными со спасательным судном 20 связными и силовыми кабелями.

С целью поддержания постоянного веса устройства в процессе его погружения оно снабжено датчиками уровня воды внутри понтона и системой автоматики подачи 25 жидкого криогена.

Схема устройства .-реализующего заявленный способ подъема затонувших судов, изображена на чертеже.

Устройство включает судоподъемный 30 понтон 1 с нижним отверстием 2 и опрокинутым трубчатым сифоном 3, содержащим внутреннюю трубу 4 и воздушный вентиль 5. Кроме того, понтон содержит датчик верхнего 6 и нижнего 7 уровня воды. Снизу 35 указанного понтона с помощью гибких или жестких связей 8 крепится каркас с трубчатыми теплообменниками 9, вход которых соединен при помощи теплоизолированного криогенопровода 10 со спасательным суд- 40 ном (на чертеже не показано), содержащим запас криогенной жидкости, преимущественно жидкого азота, и известные в технике устройства для его перекачки. Выход из теплообменников 9 соединен трубопроводами 45 через вантуз 11с внутренней трубой 4 сифона 3. Наружные стенки каркаса трубчатых теплообменников 9 имеют теплоизолиро- ванные перегородки 12. В нижней части устройства установлены гидромониторы 13 со 50 всасывающими водоводами 14. Устройство также снабжено осветительными приборами 15, подводными телекамерами 16 и подруливающими движителями 17, соединенными со спасательным судном 55 связными и силовыми кабелями 18. Все устройство опускается на дно с помощью троса 1.9 к затонувшему судну 20.

Устройство работает следующим образом.

Устройство с помощью троса 19 опускается со спасательного судна на поверхность моря, открывается вентиль 5 и понтон 1 заполняется водой через отверстие 2. При погашении запаса плавучести устройства вентиль 5 закрепляется и устройство с помощью троса 19 опускается к затонувшему судну 20. По мере приближения к дну моря давление воды в понтоне 1 увеличивается, . оставшийся в верхней части понтона 1 воздух сжимается, уровень воды в понтоне 1 повышается. При достижении воды датчиком б уровня подается сигнал на подачу жидкого азота, и жидкий азот по теплоизо- лированному криогенопроводу 10 со спасательного судна поступает в трубчатые теплообменники 9, где этот азот газифицируется, в вантузе 11 отделяется от жидкой фазы и подается в газообразном виде по внутренней трубе 4 сифона 3 и понтон 1, вытесняя из него воду через отверстие 2. Этот процесс длится до тех пор, пока уровень воды внутри понтона Т не снизится до уровня установки датчика 7, который дает сигнал на прекращение подачи жидкого азота. Данный процесс циклически повторяется и обеспечивает постоянную нагрузку на трос 19. В непосредственной близости от затонувшего судна 20 включаются осветительные приборы 15 и подводные телевизионные камеры 16. При их помощи, а также включением подруливающих движителей 17 производят точную установку устройства таким образом, чтобы затонувшее судно 20 оказалось между трубчатыми теплообменниками 9. После этого включается система подачи жидкого азота в постоянную работу по описанной выше схеме. Жидкий азот, проходя через трубчатые теплообменники 9, испаряется при температуре около -180°С. Такая низкая температура способствует активному льдообразованию вокруг теплообменников 9. Со временем все пространство между ними превращается в лед, который прочно соединяет затонувшее судно 20 с опущенным на дно судоподъемным устройством.

Установленные на наружных поверхностях каркаса трубчатых теплообменников 9 теплоизолированные перегородки 12 исключают потери холода в окружающую среду и предохраняют лед от таяния после подъема судна 20 на поверхность. По мере газификации жидкого азота и подачи его внутрь понтона 1 происходит одновременно вытеснение воды через отверстие 2 и его осушение, в результате чего все устройство с впаянным в него с помощью льда затонувшим судном 20 восстанавливает свою плавучесть и поднимается на поверхность.

Для того чтобы уменьшить сцепление затонувшего судна 20 с дном моря, одновременно с подачей жидкого азота в теплообменники 9 включают гидромониторы 13, которые освобождают судно 20 от ила и ис- ключают его примерзание к дну.

По-мере всплывания устройства давление с внешней стороны понтона 1 уменьшается. Наличие отверстия 2 в понтоне 1 обеспечивает самопроизвольный выход из него избыточного газообразного азота и автоматическое выравнивание давлений азота и воды соответственно внутри и снаружи понтона 1. что исключает разрыв его при всплытии с большой глубины. Всплывшее судно дополнительно крепят к понтону одним из известных способов и доставляют в док для ремонта. . Использование предлагаемого способа позволяет поднять затонувшее судно с практически любых размеров и с любых глубин без непосредственного участия водолазов или роботов. Одной из сложных проблем при использовании заявленного способа остается отыскание затонувшего судна и установка над ним понтонов с теплообменниками. Эта проблема, как показывает практика, может быть успешно решена с помощью обитаемых или необитаемых глубоководных аппаратов, которые при ис-

пользовании заявленного способа применяются исключительно как наблюдательные пункты для координации действий спасателей на поверхности при установкегтонтонов с теплообменниками под затонувшим судном.

Заявленный способ отличается высокими технико-экономическими показателями. Например; для подъема судна массой 10000 т с глубины 2000 м потребуется 4583 т жидкого азота. Жидкий азот, по существу, является бросовым продуктом при добыче кислорода в сталеплавильном производстве. Его стоимость составляет около 40 руб. за тонну.

Формула изобретения Способ подъема затонувшего судна, заключающийся в соединении этого судна с притопленным понтоном и придании последнему положительной плавучести путем вытеснения из него воды, отличающий- с я тем, что, с целью повышения эффектив ности проведения работ, судно соединяют с понтоном путем смораживания за счет подачи сжиженного газа по трубопроводам со . спасательного судна в трубчатые теплообменники, навешенные на понтон, а вытеснение воды из понтона осуществляют путем подачи отработанного газа из упомянутых трубчатых теплообменников.

Использование: судоподъемно-спаса- тельное дело, подъем из больших глубин крупных судов и кораблей, а также других предметов. Сущность изобретения: операцию судоподъема осуществляют с помощью криогена, преимущественно жидкого азота, который по трубопроводу подают в теплообменники, где его газифицируют и направляют во внутреннюю полость понтонов, вытесняя при этом из них воду. За счет холода, образующегося при газификации, происходит замораживание пространства между теплообменниками. Вода превращается в лед и прочно соединяет теплообменники с затонувшим судном. После вытеснения воды из понтонов вся система, спаянная льдом, - понтоны, теплообменники и затонувшее судно - всплывает на поверхность. 1 ил.