Устройство для подъема затонувших объектов Советский патент 1993 года по МПК B63C7/08 B63G8/00 

Фиг. 2 :

Изобретение относится к судоподъемной технике, в частности к устройствам для подъема затонувших объектов.

Целью изобретения является упрощение конструкции, снижение стоимости разработки и изготовления .устройства, увеличение глубины судоподъема, уменьшение затрат электроэнергии и повышение безопасности судоподъема.

Указанная цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем траверсу для стыковки и крепления храпцев для захвата объекта, емкость разделенную на продуваемые отсеки, автономную систему продувки, ряд гидрофонов для приема сигналов от гидроакустических маяков, система создания подъемной силы выполнена однокорпусной разделенной на семь отсеков с балластной цистерной в каждом, причем в концевых отсеках расположена группа, дифферентных цистерн компенсации погрешности определения абсциссы подъемного веса объекта, саморегулирующиеся дифферентные цистерны, выполненные бескингстонными с несколькими рядами отверстий в районе внутренней ватерлинии. дифферентные цистерны компенсации статического дифферента, выполненные в виде сфер, разделенных диафрагмой на две части, наружные части соединены с забортным пространством, а внутренние соединены друг с другом трубопроводом и заполнены маслом, которое насосом может перегоняться из одной сферы в другую.

Цистерны с жидким азотом размещены в средних отсеках и соединены посредством трубопроводов, клапанов, криогенных насосов и водяных теплообменников с пространством между стенками теплозащитной оболочки цистерны, газовой подушкой цистерны для хранения азота, цистернами постоянного плавучего объема и саморегулирующимися дифферентными цистернами и оборудованы клапаном сброса оставшейся жидкости и газообразного азота при всплытии устройства, криогенно- водяным газификатором жидкого азота. Центральный отсёк снабжен полупрочной кингстонной уравнительной цистерной Кроме того имеются легкие цистерны постоянного плавучего объекта, выполненные бескингстонными (все отверстия кингстон- ные и бескингстонные, через которые отжимается и-з отсеков вода соединены трубопроводами достаточного сечения с цистернами саморегулирования). Верхняя часть устройства выполнена в виде сплошного ограждения палубы со шпигатами для протекания через них воды. Нижняя часть устройства снабжена узлами для крепления

захватов, выполненных в виде храпцев. приводимых в действие пневмогидропривода- ми.

Выполнение системы создания подъемной силы однокорпусной позволяет отказаться от сложной системы управления креном в процессе погружения и всплытия. Введение в концевые отсеки группы дифферентн,ых цистерн компенсации погрешности определения абсциссы подъемного веса объекта позволяет скомпенсировать дифферентующий момент поднимаемого объекта до начала всплытия, что упрощает управление . дифферентом при

5 всплытии системы устройство-объектл

Введение в концевые отсеки легких бескингстонных саморегулирующих дйфферентных цистерн с несколькими рядами

отверстий в районе внутренней ватерлинии

0 позволяет осуществлять автоматическое регулирование дифферента при погружении и всплытии устройства за счет сообщения клиновидных объемов этих цистерн с забортной водой, в результате чего в опережаю5 щей оконечности положительная плавучесть уменьшается, а в запаздывающей - увеличивается, за счет вытеснения воды подаваемым газифицированным азотом.

0 Введение в концевые отсеки устройства дифферентных цистерн компенсации статического дифферента позволяет дифферен- товать устройство во время погружения простым включением масляного насоса.

5Введение вышеописанных отличительных признаков обеспечило автоматическое регулирование крена и дифферента в процессе погружения и всплытия и исключило необходимость создания сложной и дорого0 стоящей дистанционной системы управления и контроля компенсаторами, имеющимися в прототипе.

Размещение цистерн с жидким азотом внутри средних отсеков придает устройству

5 более обтекаемую форму, снижает силы сопротивления при движении устройства при буксировке и под водой, при маневрах в горизонтальной плоскости, что позволяет установить менее мощные приводы подру0 ливающих винтов, кроме того сферические емкости хранения жидкого азота после их продувания (израсходования жидкого-азота) становятся цистернами плавучести, что значительно увеличивает положительную

5 плавучесть устройства.

Соединение цистерны с жидким азотом посредством трубопроводов, клапанов, криогенных насосов и водяных теплообменников с газовой подушкой цистерны и пространством между стенками теплозащитной оболочки позволяет компенсировать изменение наружного давления и препятствовать сжиманию оболочек, сохраняя тем самым теплоизоляционные свойства, чем увеличивается глубина судоподъема.

Соединение цистерны с жидким азотом посредством трубопроводов, клапанов, криогенных насосов и водяных теплообменников с цистерной постоянного плавучего объема и дифферентными цистернами саморегулирования позволяет поддерживать их объемы в продутом состоянии, что уменьшает вес устройства в воде и обеспечивает саморегулирование Дифферента.

Оборудование цистерны с жидким азотом клапаном сброса оставшейся жидкости и газообразного азота обеспечивает безопасность судоподъема в случае самопроизвол ьного вскипания жидкого азота с уменьшением давления при всплытии на поверхность.

Введение полупрочной уравнительной цистерны позволяет с помощью насоса или избыточного давления изменить плавучесть комплекса.

Введение легких цистерн постоянного плавучего объема позволяет уменьшить количество прочных цистерн и, соответственно, уменьшить вес устройства. Соединение кингстрнных и бескингстонныхотверстий, через которые отжимается из отсеков вода, с цистернами саморегулирования дифферента позволяет обеспечить достаточное количество газа для срабатывания (продувание клиновидных объемов) системы автоматического регулирования дифферента.

Введение уравнительной цистерны, цистерны постоянного плавучего объема с учетом продуваемых объ-емов саморе- гулгрующихся, дифферентных цистерн исключает необходимость в сложной и дорогостоящей дистанционной системой управления и контроля компенсаторами, имеющимися в прототипе.

Введение в верхнюю часть устройства имеющего сплошную верхнюю палубу сплошного ограждения палубы по шпигатами снабженными захлопками пропускающими воду только в одном направлении наружу, позволяет исключить выбрасывание из воды всплывшей системы судоподъемное устройство затонувший объект (СУ-30) за счет массы воДы выносимой ограждением при выходе на поверхность, а также обратное затопление при инерционном погружении всплывшей системы СУ-30 за счет дополнительной плавучести приобре- . таемой ванной с погружением в воду.

Ведение храпцев приводимых в действие пневмогидроприводами не зависимо

от сил плавучести, позволяет устранить влияние процесса смыкания храпцев на крен устройства, как это происходит в прототипе, и значительно упрощает обеспечение 5 устойчивости при смыкании храпцев.

На фиг. 1 показана функциональная схема устройства: на фиг.2 - схема системы создания подъемной силы устройства; на фиг.З - схема процесса погружения; на

0 фиг.4 - схема процесса всплытия.

Предлагаемое устройство для подъема затонувших объектов конструктивно выпол- нено однокорпусным и разделено на семь отсеков (см. фиг. 1). В первом отсеке нахо5 дятся дифферен тная цистерна саморегулирования 1, дифферентная цистерна компенсации погрешности определения абсциссы подъемного веса объекта 3. Во втором отсеке находятся цистерна постоян0 ного плавучего объема 4, аккумуляторный отсек 5. В третьем отсеке находится балластная цистерна 6. цистерна для хранения азота 7. В четвертом отсеке находится балластная цистерна 8; уравнительная цистер5 на 9. аккумуляторы давления 10. В пятом отсеке находятся балластная цистерна 11, цистерна для хранения азота 12. В шестом отсеке, как и во втором, находится цистерна постоянного плавучего объема 13, аккумуля0 торный отсек 14..В седьмом отсеке, как и во втором отсеке дифферентная цистерна компенсации статического дифферента 16, три дифферентные цистерны компенсации погрешности определения абсциссы подъем5 ного веса 17. Верхняя часть устройства оборудована сплошным ограждением со шпигатами пропускающими воду в одном направлении - из ванны 18. В нем установлены трубы 19 для подруливающих вин0 тов 20. В нижней части устройства располагаются газификаторы жидкого азота 22, узлы стыковки 23 с захватным устройством 24.

Перед погружением в первом и седьмом

5 отсеках саморегулирующиеся дифферентные цистерны t 15 заполнены забортной водой до уровня отверстий. Во втором и шестом отсеках цистерны постоянного плавучего объема 4, 13 продуты, аккумулятор0 ные батареи 5, 14 заряжены. В третьем и пятом отсеках балластные цистерны 6, 11 продуты, цистерны для хранения жидкого азота 7, 12 наполнены жидким азотом. В четвертом отсеке балластная цистерна 8

5 продута, уравнительная цистерна 9 частично заполнена водой, аккумуляторы давления 10 заряжены воздухом.

При погружении (см. фиг. 3) заполняются забортной водой балластные цистерны 6. 8, 11. Цистерны постоянного плавучего объема 4, 13 и саморегулирующиеся дифферентные цистерны 1, 15 постоянно продуваются подачей газифицированного азота, для чего жидкий азот из цистерны для его хранения 7, 12 насосом 25 подается в газификатор 26. Их продуваемые объемы совместно с соответственно заполненной уравнительной цистерной 9 компенсируют вес устройства в воде. Автоматическое регулирование дифферента погружающегося (так же как и всплывающего) устройства осуществляется за счет сообщения клиновидных объемов 27, 28 саморегулирующихся дифферентных цистерн 1, 15 с забортной водой. В результате этого в опережающей .оконечности положительная плавучесть уменьшается, а в запаздывающей - увеличивается, за счет вытеснения воды подаваемым газифицированным азотом.

Кроме того корректировки дифферента при погружении (перед погружением) происходит при помощи дифферентных цмс- терн компенсации статического дифферента 2, 16 за счет перекачки масла из одной полусферы в другую.

Наведение устройства на объект осуществляется с использованием средств гидроакустики, телевидения и других средств, при помощи средств активного управления, выполненных в виде винтов 20, в трубах 19, привод винта осуществляется электродвигателем переменного тока с питанием от аккумуляторных батарей через статические преобразователи, находящиеся в прочных емкостях 5, 14. Управление наведением устройства на объект осуществляется из автономного модуля 21 (подводного аппарата) оснащенного средствами связи, звуко- и телевидения, средствами обеспечения жизнедеятельности операторов, приборами управления и контроля за всеми элементами устройства, обладающего возможностью самостоятельного всплытия и расположенного в верхней части устройства.

После точной наводки устройства и посадки на обьект происходит захват объекта, приведением в действие пневмогидропри- водов 29 передающих усилие на храпцы 30 захватного устройства 24. При этом усилия, возникающие при смыкании храпцев 30, не зависят от сил плавучести устройства (что имеет место в прототипе), что значительно упрощает обеспечение устойчивости устройства при смыкании храпцев 30.

После захвата объекта продуваются дифферентные цистерны компенсации погрешности определения абсциссы подъемного веса объекта 3, 17, балластные цистерны 6, И. После их продувки начинается, продувка балластной цистерны 8. После отрыва одной из оконечностей, открывается клапан вентиляции одной из цистерн компенсации погрешности определения абсциссы подъемного веса объекта 3, 17 и в

цистерну оторвавшейся оконечности поступает вода. Процесс всплытия (см. фиг. 4) управляется дифферентными цистернами саморегулирования 1, 15, работа которых описана в процессе погружения и контроли0 руется оператором. Объем газа, вытравленного из опережающей оконечности, пополняется за счет расширения газа в процессе уменьшения давления, причем газ поступает из продутых балластных цистерн б,

5 8. 11 и цистерн постоянного плавучего объема 4, 13 посредством трубопровода. При его недостатке газ подается из пневмоакку- муляторов 10.

При всплытии устройства с поднятым

0 объектом на поверхность над уровнем моря выходит сплошное ограждение 18 палубы со шпигатами для стока воды которое совместно с палубой образует ванну, при этом устройство поднимает большое количество

5 воды, которое существенно изменяет величину, динамической ватерлинии.

После всплытия устройства с поднятым объектом на поверхность заводится буксирный конец и вся система буксируется к мес0 ту проведения . дальнейших работ. В процессе погружения и вспльгия продувание всех цистерн устройства осуществляет- ся системой создания подъемной силы, которая включает в себя (см. фиг, 2) резер

5 вуары для хранения жидкого азота 8, 13, связанные через криогенные насосы, тепло- обменниик, невозвратные клапаны и невозвратно-запорные клапаны с цистернами. Система создания подъемной силы состоит

0 из .трех участков:

продувания балластных цистерн 6,8,11 дифферентных цистерн компенсации погрешности определения абсциссы подъемного веса объекта 3, 17 за счет газификации

5 криогена в газификаторе 31, за счет тепло- притока от окружающей воды;

наддувка криогенных резервуаров, 12, который обеспечивает подачу криогена насосом 25 из резервуара 7, 12, его газифика0 цию в газификаторе 26 за счеттеплопритока от окружающей среды и возвращение в ре- .зервуар 7, 12 и теплоизоляционное пространство 34, резервуара 7, 12, в дифферентные цистерны саморегулирова5 ния 1,15 и цистерны постоянного плавучего объема 4,13, причем для обеспечения достаточного количества газа для работы цистерн саморегулирования дифферента участок снабжен дополнительным газификатором 35:

продувания уравнительной цистерны 9 на всем спектре глубин, Давление на участке создается за счет высоконапорного криогенного насоса 36, газификация жидкого азота в газификаторе 37 и накопления в прочном пневмоаккумуляторе 10.

Технико-экономическая эффективность заявленного устройства по сравнению с прототипом заключается в следующем. Введение однокорлусной системы создания подъемной силы, дифферентных цистерн саморегулирования, дифферентных цистерн компенсации статического дифферента, дифферентных цистерн компенсации погрешности определения абсциссы подъемного веса объекта, цистерн постоянного плавучего объема, уравнительной цистерны, размещение цистерны с жидким азотом внутри корпуса, введение системы компенсации изменения давления внутри цистерны и между теплоизоляционных оболочек с наружным давлением, клапана сброса оставшейся жидкости и газообразного азота, сплошного ограждения палубы со шпигатами, храпцев приводимых в действием пнев- могидроприводами не зависимо от сил плавучести позволило значительно упростить систему управления дифферентом и плавучестью устройства, причем отпадает необходимость контроля и управления креном, исключить необходимость создания сложной и дорогостоящей системы дистанционного управления и контроля компенсаторами, имеющимися в прототипе, сократить необходимый запас Электроэнергии, тем самым, уменьшив количество аккумуляторных батарей, и соответственно, веса устройства, увеличить глубину проведения судоподъемных работ, учесть и устранить опасность разрушения конструкции в случае самопроизвольного вскипания остатка жидкого азота при всплытии, учесть и предотвратить опасность выбрасывания всплывшего устройства из воды при выходе на поверхность.

Все это позволяет упростить конструкцию, снизить стоимость ее разработки и изготовление и увеличить эффективность и безопасность выполнения судоподъемных работ.

Формулаизобретения

1. Устройство для подъема затонувших объектов, содержащее корпус, траверсу с узлами стыковки и крепления храпцев для захвата объекта, систему создания подъемной силы в виде отсеков корпуса с балластными цистернами и автономной системой

их продувки, включающей резервуары с жидким азотом, связанные с цистернами посредством трубопроводов, криогенных насосов, дистанционно управляемых невоз5 вратных и невозвратно-запорных клапанов и газификаторов, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства и повышения его экономичности, устройство выполнено однокорпусным с концевыми

0 отсеками, в которых установлены диффе- рентные цистерны саморегулирования, ком- пенсации статического дифферента и компенсации погрешности центровки поднимаемого объекта, отсеками с легкими ци5 стернами постоянного плавучего объема, давление в которых равно забортному, средними отсеками, внутри которых расположены цистерны с жидким азотом, и цент- ральным отсеком с кингстонной

0 уравнительной цистерной, при этом в каждом отсеке установлена балластная цистерна, а в верхней части корпуса выполнено сплошное ограждение палубы со шпигатами.

5 2. Устройство поп.1,отличающее- с я тем, что дифферентные цистерны саморегулирования выполнены бескингстонны- ми с несколькими рядами отверстий в районе внутренней ватерлинии, дифферен0 тные цистерны компенсации статического дифферента выполнены в виде двух сфер, разделенных диафрагмами на две части/одни из которых свободно сообщаются с забортной водой, а другие,заполнены маслом

5 и соединены друг с другом посредством трубопровода и насоса.

3. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что, с целью обеспечения срабатывания цистерн саморегулирования диффе0 рента при всплытии за счет подачи в них требуемого количества газа, кингстонные и бескингстонные отверстия цистерн для выпуска из них воды соединены трубопроводами с дифферентной цистерной саморе5 гулирования.

4. Устройство по п. 1,отличающее- с я тем, что, с целью повышения безопасности всплытия в случае самопроизволько- 0 го вскипания жидкого азота при понижении давления, цистерна с жидким азотом оборудована клапаном сброса жидкого и газообразного азота за борт.

5. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е- 5 с и тем, что, с целью повышения надежности захвата поднимаемого объекта, храпцы снабжены пнеамогидроприводами.

Изобретение относится к судостроению, а именно к устройства для подъема .затонувших объектов. Цель изобретения - упрощение устройства и повышение его экономичности. Устройство содержит корпус, храпцы 24 с пневмогидроприводами 29 для захвата объекта, систему создания подъемной силы в виде отсеков корпуса с размещенными в них балластными цистернами 6, 8,11, связанными с системой продувания в виде емкости с жидким азотом 7, насосов, трубопроводов и газификаторов 22. В среднем отсеке размещена уравнительная цистерна 9, а в концевых отсеках - три типа дифферентных цистерн 1, 2, 3. Устройство позволяет производить всплытие с затонувшим объектом без дифферента и с безопасной скоростью. 4 з.п.ф-лы, 4 ил.