Способ подъема затонувшего объекта и устройство для подъема затонувшего объекта
Изобретение относится к судоподъему и может быть использовано для выполнения аварийно-спасательных работ на море, подъема со дна водоемов и последующей транспортировки затонувших кораблей и других объектов. Способ подъема затонувшего объекта характеризуется тем, что гибкие эластичные пустотелые оболочки закрепляют на наружной поверхности спасательной подводной лодки, а также на корпусе затонувшего объекта, причем захватывают этими оболочками корпус затонувшего объекта. Устройство для подъема затонувшего объекта с помощью спасательной подводной лодки характеризуется тем, что вышеуказанные оболочки выполнены с возможностью соединения друг с другом и закрепления их на наружной поверхности затонувшего объекта с возможностью его захвата и на наружной поверхности спасательной подводной лодки. Эти оболочки являются гибкими настолько, чтобы повторять форму наружной поверхности спасательной подводной лодки. В качестве сжатого газа может быть использован газ, полученный при взаимодействии химических реагентов с забортной водой. Изобретение позволяет осуществлять более экономичный и надежный способ подъема затонувших объектов без их предварительного расчленения, в том числе подводных лодок, что делает возможным выполнение аварийно-спасательных работ независимо от времени года и условий на поверхности моря при использовании устройства, легко монтируемого на спасательном судне и пригодного для многоразового применения при реализации вышеуказанного способа. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 8 ил.
Изобретение относится к судоподъемным работам, а также к устройствам для подъема затонувших объектов и их последующей транспортировки.
Предложение может быть использовано независимо от погодных условий как для подъема с больших глубин и подводной транспортировки крупных объектов без предварительного разделения их на части, в том числе подводных лодок, так и для аварийно-спасательных работ.
В настоящее время известны различные способы и устройства для подъема затонувших объектов, в частности с использованием понтонов и иных форм, заполняемых газом: патенты РФ №2025403, публ. 30.12.94, 1136398, публ. 27.11.99, 98102066, публ. 27.01.99, 39612, публ. 10.08.2004, патент DE 4138728, публ. 10.12.92; жестких захватов: патенты РФ №2013298, публ. 30.05.94, 2111890, публ. 27.05.98, 2176966, публ. 20.12.01, 93014117, публ. 10.10.95, публ. 1990: «Техника молодежи», №10, с.32-33; мягких захватов, принимающих форму затонувшего объекта: патент РФ №94001658, публ. 20.09.95; тросов и тяговых устройств: патенты РФ №2009953, публ. 30.03.94, 93017390, публ. 20.11.95, 2045445, публ. 10.10.95, 93025537, публ. 20.10.95, 94024980, публ. 27.08.96; комбинированных спасательных комплексов: патенты РФ №93031682, публ. 27.03.96, 93014498, публ. 27.08.95, 93051894, публ. 20.01.97, 2000123464, публ. 20.08.02.
Известные способы затонувших объектов и устройства для их осуществления имеют существенные недостатки:
- во всех способах судоподъемные и спасательные работы осуществляются с поверхности водоема и исключают возможность подъема затонувших объектов в шторм или на поверхность водного пространства, покрытого льдом;
- большинство способов связаны с местом подъема затонувшего объекта, могут использоваться исключительно для подъема без возможности длительной подводной транспортировки затонувшего объекта к месту назначения, в частности в порт, на ремонтную базу;
- большинство известных способов являются одноразовыми и для каждого подъема затонувшего судна необходимо готовить новый комплект аварийно-спасательного средства, в том числе с учетом формы и размера затонувшего объекта;
- большинство известных способов требуют затрат электроэнергии большой мощности (500 кВт и более), получение которой в открытом море затруднительно, что приводит к невозможности использования способа;
- известные способы осуществляются с использованием сложных конструкций, состоящих из многих крупногабаритных элементов, с использованием головного подъемного судна или нескольких судов с буксирами, связанных тросовыми системами, что увеличивает стоимость и снижает надежность;
- во многих устройствах подъемная сила создается за счет объема используемых для подъема громоздких металлических понтонов, что также значительно повышает стоимость подъемных устройств и затрудняет их применение;
- многие применяемые для подъема устройства не могут оперативно использоваться в мелководных акваториях для аварийно-спасательных работ и подъема тяжеловесных грузов;
- существующие способы подъема крупногабаритных и многотонных затонувших судов не гарантируют их целостность и сохранность при подъеме, часто затонувшее судно поднимают по частям, т.к. способ не может использоваться без предварительного разделения крупногабаритного и многотонного затонувшего объекта (например, подъем подводной лодки "Курск").
Наиболее близкими к заявленной группе изобретений являются:
1. Способ подъема затонувших объектов, описанный к патенту РФ №2025403 на изобретение "Устройство для подъема затонувшего судна", заключающийся в использовании судоподъемного средства, состоящего из соединенных продольной рамой-платформой понтонов, дугообразных рычагов с захватами, спаренными между собой через ось в овальном отверстии рамы, устанавливаемыми на определенном расстоянии друг от друга вдоль поднимаемого объекта, и прочного контейнера, закрепленного на раме, включающего в себя электролизную установку, компрессоры, систему автономной гидравлики, электродвигатели подруливающих устройств, аппаратуру управления и наведения на затонувший объект. Способ подъема заключается в буксировке комплексом судов (судном) судоподъемного устройства к месту подъема затонувшего объекта в надводном положении, фиксации судоподъемного средства над местом залегания затонувшего объекта, заполнении понтонов забортной водой, погружении судоподъемного средства в толщу воды, наведении его (движителями с помощью телекамер) на затонувший объект, креплении затонувшего объекта жесткими захватами, подаче полученного электролизом газа в понтоны, отрыве затонувшего объекта за счет подъемной силы сжатого газа, подъеме на поверхность водоема и буксировке затонувшего объекта к месту базирования. К существенным недостаткам способа следует отнести: длительность выполнения аварийно-спасательных работ, их большую трудоемкость, сложность системы оборудования: используется набор многих механизмов, большое количество судов; дороговизну выполнения, большие затраты электроэнергии при электролизе, что затруднительно в морских условиях; возможность использования только в штилевую погоду и только на поверхности акватории.
2. Устройство для подъема судна (патент РФ на полезную модель №39612, публ. 10.08.2004), выполненное в виде эластичных оболочек, состоящих из отдельных или соединенных между собой секций, которые при помощи гибких элементов, например канатов, закрепляются на бортах судна ниже ватерлинии. При этом объем эластичных оболочек, заполняемых близким к атмосферному давлению воздухом, в каждом конкретном случае подбирается таким образом, чтобы за счет подъемной силы при данной грузоподъемности обеспечивался подъем судна на необходимую высоту. К недостаткам устройства следует отнести ограниченность области его применения: для подъема судов при недостаточной глубине фарватера, при свободном плавании для преодоления мелководных участков, а также невозможность использования для подъема большегрузных судов с больших глубин, ненадежность закрепления оболочек на корпусе судна, сложность их заполнения атмосферным воздухом на осевшем на дно судне, в случае разрушения судна невозможность его поднятия за один цикл спасательных работ, зависимость от погодных условий.
Задачей изобретения является создание более экономичного и надежного способа подъема и транспортировки затонувших объектов без их предварительного расчленения, в том числе подводных лодок, позволяющего осуществлять аварийно-спасательные работы независимо от времени года и условий на поверхности моря, и легко монтируемого на спасательном судне, пригодного для многоразового использования устройства для его осуществления.
Для решения поставленной задачи предлагается группа изобретений, объединенных единым изобретательским замыслом: способ подъема затонувшего объекта и устройство для подъема затонувшего объекта.
Предлагаемый способ подъема затонувшего объекта состоит в установке судна-носителя над местом с затонувшим объектом; креплении затонувшего объекта с помощью подъемного устройства; отрыве затонувшего объекта от грунта; "взвешивании" затонувшего объекта с целью проверки надежности крепления; подъеме и последующей транспортировке затонувшего объекта под водой к месту назначения, например на ремонтную базу, независимо от погодных условий на поверхности моря. Подробно осуществление способа может быть представлено, в частности, следующим образом:
1. Комплектуется и монтируется аварийно-спасательное подъемное оборудование, включающее судно-носитель, в качестве которого может использоваться аварийно-спасательная подводная лодка, и устройство для подъема затонувших объектов, в том числе подводных лодок, состоящее из необходимого количества пустотелых эластичных оболочек, выполненных с возможностью заполнения их сжатым газом, возможностью соединения друг с другом, возможностью быть закрепленными на наружной поверхности спасательного судна и быть гибкими настолько, чтобы повторять его форму, а также иметь возможность выполнять функцию захватов для затонувшего объекта. (Подробно устройство описано ниже).
2. Устройство надевается на судно-носитель (аварийно-спасательную подводную лодку) и закрепляется на ее корпусе.
3. Судно-носитель с подъемным устройством выходит на место затонувшего объекта и обследует его положение на дне. В походном положении подъемное устройство плотно прижато к борту судна-носителя.
4. Судно-носитель устанавливается (на якорях) над затонувшим объектом, при этом нижняя часть устройства распускается над затонувшим объектом и частично заполняется газом, который получают от взаимодействия химических реагентов (например, гидрореагирующих металлов) с забортной водой в реакторах на борту аварийно-спасательной подводной лодки.
5. Судно-носитель (аварийно-спасательная подводная лодка), укорачивая тросы крепления якорей, сближается с затонувшим объектом, накрывает затонувший объект подъемным устройством, которое фиксируется в виде захвата на корпусе затонувшего объекта с помощью вакуумных присосок и грузовых ремней с замками, обеспечивающих прочное и жесткое сцепление судна-носителя с затонувшим объектом.
6. При необходимости под затонувшим судном пробиваются тоннели, например, с помощью гидропневматического вибратора (гидробура), сквозь которые протягиваются грузовые ремни, обеспечивающие сцепление судна-носителя с затонувшим объектом. Если затонувший объект глубоко осел в грунте, с помощью гидробура разрыхляют окружающую часть дна и освобождают затонувший объект от связи с донным грунтом.
7. Скрепленный с судном-носителем при помощи устройства для подъема затонувший объект отрывают от дна и производят т.н. "взвешивание" - подъем на несколько метров от дна, с целью проверки надежности сцепления судна-носителя с затонувшим объектом.
8. Транспортируют затонувший объект под водой на заданной глубине к месту назначения (ремонтной базе).
После сдачи затонувшего объекта на ремонтную базу комплект аварийно-спасательного оборудования демонтируется, устройство укладывается в походное положение и сдается на склад до следующего использования.
Для осуществления заявленного способа используется устройство, состоящее из эластичных оболочек, надуваемых сжатым газом, позволяющее поднимать цельносборные затонувшие объекты с больших глубин и транспортировать их, в том числе под водой, независимо от штормовой и ледовой обстановки на море и времени года. Устройство содержит необходимое количество пустотелых эластичных оболочек, выполненных с возможностью заполнения сжатым газом, возможностью соединения друг с другом и возможностью быть закрепленными на наружной поверхности затонувшего объекта, эластичные оболочки выполнены с возможностью быть закрепленными на наружной поверхности спасательного судна, в т.ч. подводной лодки, и быть гибкими настолько, чтобы повторять ее форму, а также иметь возможность выполнять функцию захватов для затонувшего объекта, при этом каждая из оболочек разделена перегородками на n-е количество автономных герметичных камер.
Предпочтительно, чтобы эластичные оболочки были выполнены с возможностью подачи в них сжатого газа, полученного взаимодействием химических реагентов, в частности гидрореагирующих металлов, с забортной водой. При этом сжатый газ закачивается в оболочки под избыточным давлением окружающей среды, т.е. не атмосферы, а воды, что делает устройство автономным, не связанным с поверхностью моря и атмосферой.
Сущность заявляемого технического решения заключается в том, что новое устройство в отличие от аналога является не воздушной подушкой с неизменной геометрией, а может принимать любую форму, облегая затонувший объект в зависимости от его конфигурации, а также позволяет объединить спасательное судно и затонувший объект в единую систему обтекаемой формы, что исключает в случае повреждения отдельных камер оболочки перекос и опрокидывание спасаемого судна или его неравномерную эксцентричную подвеску на аварийно-спасательном средстве, а также позволяет транспортировать затонувший объект целиком, без его поломки и предварительной разрезки.
Деление эластичной оболочки на большое количество мелких герметичных камер увеличивает гибкость оболочек и позволяет системе принимать необходимую форму, а следовательно, позволяет осуществлять транспортировку объектов любой конфигурации.
При этом объем эластичных оболочек, заполняемых сжатым газом, в каждом конкретном случае подбирается таким образом, чтобы за счет подъемной силы при данной грузоподъемности обеспечивался отрыв судна от грунта и его транспортировка, в том числе подводная, в захвате из оболочек, с помощью спасательного судна.
Устройство и его работа иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 изображено заявленное устройство, охватывающее корпус затонувшего объекта; на фиг.2 - одна из эластичных оболочек, разделенная перегородками на автономные герметичные камеры; на фиг.3 - устройство в рабочем состоянии; на фиг.4 - схема захвата устройством, расположенным на спасательном судне затонувшего объекта, на фиг.5 - вид сбоку; на фиг.6 - спасательное судно и затонувший объект, охваченные устройством, на фиг.7 - вид сбоку; на фиг.8 - транспортировка затонувшего объекта спасательным судном.
Для каждого конкретного случая, в зависимости от габаритов, веса и формы затонувшего объекта подбирается геометрия эластичных оболочек, их количество, объем необходимого сжатого газа для создания подъемной силы.
Эластичная оболочка 1 выполнена из синтетической, многослойной газонепроницаемой ткани заданной прочности с покрытием, устойчивым к морской воде. Для повышения прочности оболочек между слоями ткани проложена усиливающая сетка 2. С целью увеличения гибкости оболочек каждая из оболочек перегородками 3 разделена на автономные герметичные камеры 4.
Камеры 4 можно назвать еще и «камерами живучести», т.к. их наличие позволяет продолжать подъем затонувшего объекта и в случае повреждения отдельных камер либо в крайнем случае транспортировать затонувший объект в порт на той глубине, насколько позволит архимедова сила.
Для соединения оболочек между собой устройство снабжено стыковочными поясами 5, в сквозные карманы 6 которых вставлены соединительные тросы (ванты) 7. Для закрепления на наружной поверхности затонувшего объекта 8 и спасательного судна 9 оболочки могут быть снабжены вакуумными присосками 10, а также силовой катенарной подвеской, узлы крепления которой заканчиваются специальными замками 11 для крепления грузовых ремней 12, длина которых регулируется по необходимости.
Экономически будет более выгодно, если для создания в оболочках подъемной силы будет использован не сжатый воздух, а сжатый газ, полученный взаимодействием химических реагентов с забортной водой. В качестве реагентов могут быть использованы гидрореагирующие металлы. При этом химические реагенты находятся на спасательном судне, что обеспечивает независимость работы устройства от атмосферы и погодных условий на поверхности моря.
В данном примере в качестве затонувшего объекта и спасательного судна изображена подводная лодка.
Заявленные способ подъема затонувшего объекта и устройство для подъема затонувшего объекта могут использоваться не только для выполнения аварийно-спасательных работ на море, подъема со дна водоемов (морей, озер и т.п.) затонувших кораблей и других конструкций, но и для оказания помощи судам при потере плавучести, для сбора полезных ископаемых в зонах шельфа, при строительстве подводных сооружений, производстве строительно-монтажных работ под водой, для транспортировки крупногабаритных и тяжеловесных конструкций и жидких грузов на поверхности моря или под водой, создания кратковременно плотин, заграждений и плавсредств при наводнениях и других стихийных бедствиях, установки на дне морей долговременных автономных наблюдательных пунктов для дистанционной диагностики окружающей среды, в том числе с людьми и (или) приборами и т.п. Сцепление аварийно-спасательного судна (в т.ч. подводной лодки) и затонувшего объекта (в т.ч. подводной лодки) в единую жесткую систему с помощью предлагаемого устройства имеет ряд преимуществ перед другими подъемными устройствами и способами подъема затонувших судов и иных объектов, в частности позволяет поднимать затонувшие объекты любых габаритов, форм и веса; позволяет увеличить скорость передвижения под водой за счет улучшения обтекаемости и гидродинамических качеств аварийно-спасательного комплекса; значительно упрощает монтаж и крепление аварийно-спасательных средств на затонувшем судне: наведение, установку и захват затонувшего объекта; за счет создания жесткой структуры увеличивает прочность и надежность системы транспортировки затонувшего объекта; позволяет при необходимости подойти к затонувшему объекту под водой и транспортировать его, не поднимая на поверхность, вплоть до ремонтной базы.
После проведения спасательных работ устройство демонтируется и может быть пригодно для многократного использования.
1. Способ подъема затонувшего объекта, включающий установку над затонувшим объектом спасательной подводной лодки, оснащенной пневматическим подъемным устройством, захват и подъем затонувшего объекта для последующей транспортировки до места его назначения, причем в качестве этого устройства используют гибкие пустотелые эластичные оболочки, выполненные с возможностью заполнения их сжатым газом, подаваемым со спасательной подводной лодки, отличающийся тем, что гибкие эластичные пустотелые оболочки закрепляют на наружной поверхности спасательной подводной лодки, а также на корпусе затонувшего объекта, при этом захватывают этими оболочками корпус затонувшего объекта.
2. Устройство для подъема затонувшего объекта с помощью спасательной подводной лодки, содержащее гибкие пустотелые эластичные оболочки, разделенные перегородками на автономные герметичные камеры, причем вышеуказанные оболочки выполнены с возможностью заполнения их сжатым газом, отличающееся тем, что вышеуказанные оболочки выполнены с возможностью соединения друг с другом, и закрепления их на наружной поверхности затонувшего объекта с возможностью его захвата и на наружной поверхности спасательной подводной лодки, причем эти оболочки являются гибкими настолько, чтобы повторять форму наружной поверхности спасательной подводной лодки.
3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что в качестве сжатого газа используется газ, полученный при взаимодействии химических реагентов с забортной водой.
