Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОДЪЕМА ЗАТОНУВШЕГО СУДНА И КОМПЛЕКС ДЛЯ ПОДЪЕМА И ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ ЗАТОНУВШИХ ПОДВОДНЫХ ЛОДОК И ДРУГИХ СУДОВ

Изобретение относится к способам проведения аварийно-спасательных работ на море и может быть использовано при подъеме затонувших судов, других подводных объектов, включая подводные лодки, подводные аппараты и фрагменты морских платформ для добычи углеводородов.

На практике аварийно-спасательных работ применяются следующие известные способы подъема затонувших судов (Каталог комплектов водолазной техники аварийно-спасательного и судоподъемного имущества. / Гипроречтранс. - М.: 1989. - 125 с. [1], Э.Р. Гольдин, В.П. Козлов, Ф.П. Челышев. Подводно-технические и судоподъемные аварийно-спасательные работы. М.: Транспорт. - 1990. - 335 С. [2]):

- подъем с помощью судоподъемных понтонов;

- осушение отсеков судна после их герметизации (восстановление плавучести);

- применение различных грузоподъемных средств;

- заполнение отсеков судна легкими материалами;

- заполнение отсеков судна пенопластмассовыми материалами;

- комбинированный метод, включающий восстановление плавучести и подъем на поверхность затонувшего судна посредством понтонов или грузоподъемных устройств.

Для подъема крупных затонувших судов на практике используют преимущественно судоподъемные понтоны (В.Н. Зорбиди. Аварийно-спасательные и судоподъемные операции. М.: Транспорт. - 1976. - 216 с. [3], Аврамов Н.Ю. Судоподъем. - Л. - М.: Водный транспорт, 1938, с. 137-139 [4], патенты: RU 2063902 С1, 20.07.1996 [5], RU 2059519 С1, 10.05.1996 [6], RU 95103177 А1, 20.12.1996 [7], RU 2051067 С1, 27.12.1995 [8]).

Известен также способ, который относится к аварийным работам по подъему затонувших судов, преимущественно подводных лодок. Известный способ подъема затонувших судов с использованием понтонов (патент RU №2198817, 20.02.2003 [9]) предусматривает перед заполнением понтонов воздухом удаление воды из внутренних отсеков корпуса через клапаны в нижней его части под действием избы точного внутреннего давления.

Заявленный технический результат известного способа [9] достигается тем, что в отсеках затонувшего судна создают избыточное давление относительно давления внешней морской среды, под действием которого вода из отсеков выталкивается во внешнюю морскую среду через клапаны, выполненные в корпусе судна, при этом избыточное давление в отсеках судна создается сериями последовательных взрывов зарядов малой величины, установленных в корпусе судна. Реализация данного способа обеспечивает сокращение времени подготовительных операций и снижение финансовых затрат.

Недостатком известного способа является то, что при нахождении затонувшего судна под мощным слоем ила эффективность создания избыточного давления путем выполнения серий последовательных взрывов зарядами малой мощности может быть сведена к нулю, т.к. клапаны, выполненные в корпусе судна, могут быть забиты илом. Кроме того, существует вероятность непредвиденных разрушений элементов корпуса затонувшего судна под воздействием взрывов.

Общим недостатком известных способов и устройств для подъема затонувших судов или других крупных объектов являйся то, что они практически не обеспечивают подъем затонувших объектов, находящихся под мощным слоем ила, кроме того, известные способы и устройства являются весьма трудоемкими и небезопасными, что подтверждается теоретическими исследованиями динамики судоподъема, которые показывают, что в условиях волнения поднимаемое судно или иной затонувший крупногабаритный объект может оказаться в диапазоне параметрического резонанса. Данное обстоятельство может свести на нег проведение трудоемкой судоподъемной операции.

Известен также комплекс для подъема транспортирования затонувших подводных лодок и других судов, который относится к области средств, предназначенных для судоподъемных и аварийно-спасательных работ (патент RU №2390460, 27.05.2010 [10]). Комплекс содержит два самоходных плавучих подъемных средства, оснащенных грузоподъемными устройствами с навешиваемым на них захватным устройством. Захватное устройство включает раму с поворотными приводными лапами, позволяющими охватить корпус затонувшего судна без его обжатия. При этом захватное устройство выполнено с возможностью изменения продольного и поперечного угла захвата для устранения «эффекта присоса» корпуса к грунту.

После подъема затонувшего судна к самоходным плавучим подъемным средствам присоединяются носовая и кормовая приставки-обтекатели и днищевые приставки, образуя осушаемое пространство в виде плавучего самоходного дока.

При этом достигается возможность подъема затонувшего судна с различных глубин и его последующее безопасное транспортирование, в отличие от известного комплекса для подъема затонувших судов, который содержит надводное судно катамаранного типа и погруженные аппараты с клещевыми захватами, соединенные грузовым силовым канатом с надводным судном с продольной фермой, несущей погруженные аппараты, перемещающиеся вдоль фермы с помощью лебедок и обслуживаемые двумя мостовыми кранами каждый (патент RU №2205769 С2 [11]), а также в отличие от известного комплекса для подъема затонувших объектов, который также включает судно для подъема затонувших объектов, содержащее два корпуса и связывающие их поперечные балки, опирающиеся на корпуса по их диаметральной плоскости посредством фундамента, а также размещенные на балках грузоподъемные устройства (патент RU 2284277 С2 [12]).

Кроме того, известно также грузоподъемное судно катамаранного типа, содержащее корпуса со смонтированными на них силовой установкой и подъемным устройством, содержащие четыре колонны, установленные попарно со стороны внутренних бортов судна, с возможностью перемещения в вертикальной плоскости и четыре несущие штанги с захватным механизмом (авторское свидетельство SU №885101 [13]).

Известные устройства для подъема судов обладают общими существенными недостатками, присущими катамаранным судам, связанными с обеспечением жесткости и прочности в морских условиях, а также имеют ограниченную глубину погружения захватов, необходимость выполнения подводных работ по захвату судна, проблематичность безопасной транспортировки в морских условиях поднятого судна в подвешенном состоянии между корпусами катамарана; ограниченные функциональные возможности устройств.

Известно также приспособление для подъема затонувших объектов, содержащее оболочку, полость которой заполнена водной и/или газовой средой, клапан для выпуска водной и/или газовой среды, прикрепленный к оболочке снизу трос с элементом зацепления (патент RU №2397103, 20.08.2010 [14]).

Задачей известного изобретения [14] является облегчение доставки приспособления для подъема затонувших объектов на дно акватории и отложенный по времени их подъем.

Технический результат достигается тем, что в приспособлении для подъема затонувших объектов, содержащем оболочку, полость которой заполнена водной и/или газовой средой, клапан для выпуска водной и/или газовой среды, прикрепленный к оболочке снизу трос с элементом зацепления, в нижней части оболочки установлен, по меньшей мере, один съемный держатель с прикрепленной к нему и расположенной в полости оболочки капсулой, содержащей вещество, взаимодействующее с водной средой с выделением газа, причем стенка капсулы выполнена из материала, неустойчивого по отношению к водной среде. С внешней стороны оболочки к ее верхней части прикреплена герметичная камера, наполненная газом или иной средой легче воды.

Недостатком известного устройства [14] является ограничение по использованию, так как данное приспособление предназначено для подъема малогабаритных объектов, например модели металлической конструкции со дна плавательного бассейна.

В качестве прототипа предлагаемого способа выбран способ подъема затонувшего судна с использованием понтонов посредством комплекса для подъема и транспортирования затонувшею судна (патент RU №2479460 С1, 20.04.2013 [15]).

Задачей известного технического решения [15] является расширение функциональных возможностей способа подъема затонувшего судна и устройства для подъема затонувшего судна, а также повышение безопасности проведения судоподъемных работ и уменьшение их трудоемкости.

Поставленная задача в известном техническом решении [15] решается за счет того, что в способе подъема затонувшего судна, включающем прикрепление к корпусу затонувшего судна понтонов, регулирующих его плавучесть, и подъем затонувшего судна сосредоточенной силой на поверхность воды, при этом поднимаемому судну придают нулевую плавучесть, в котором в отличие от известных способов - понтоны размещают в кассетах, установленных ярусами, перед установкой понтонов выполняют освобождение затонувшего судна от пластов подводного ила, посредством гидравлического метода, при этом для освобождения затонувшего судна от ила заводят гибкое полотнище с балластом, оборудованным гидравлическими соплами, при отрыве корпуса затонувшего судна от грунта, под его днище посредством буксиров заводят подводную волокушу.

Поставленная задача в известном техническом решении [15] также решается за счет того, что комплекс для подъема и транспортирования затонувшего судна, состоящий из судна обеспечения подводных работ с грузоподъемными устройствами, понтонов, которые крепятся к корпусу затонувшего судна, плавучей приставки, дополнительно содержит полотнище с балластом, оборудованное гидравлическими соплами, плавучая приставка выполнена в виде подводной волокуши, которая выполнена в виде цельнометаллической конструкции, в нижней части которой размещены полозья. При этом полотнище с балластом, оборудованное гидравлическими соплами, снабжено обрамлением верхней кромки полотнища жесткой «шкаториной» - траверсой, к которой крепятся стропы, понтоны объединены в группы и размещены в кассетах, которые крепятся к корпусу затонувшего судна посредством строп-полотенец, кассеты, в верхней своей части соединены между собой посредством облегченных балок и установлены ярусами.

Сущность известного технического решения [15] заключается в том, что к затонувшему судну или иному крупногабаритному объекту прикрепляют понтоны, обеспечивающие нулевую плавучесть. При этом понтоны формируют в группы, которые размещают в кассетах, установленных ярусами, перед установкой понтонов выполняют освобождение затонувшего судна от пластов подводного ила, посредством гидравлического метода. После этого подают в понтоны сжатый воздух через систему подачи сжатого воздуха и затопления понтонов, снабженную травящими и предохранительными клапанами. После отрыва затонувшего судна от грунта, под его днище посредством буксиров заводят подводную волокушу, которая представляет собой цельнометаллическую конструкцию, состоящую из днища с полозьями с малым коэффициентом трения, элементами жесткости, отбойными устройствами и узлами крепления.

Недостатком известного способа подъема затонувшего судна посредством комплекса для подъема и транспортирования затонувшего судна [15] является операция крепления понтонов путем объединения их в группы и последующей укладки в кассеты.

Задачей заявляемого технического решения является повышение надежности подъема затонувшею судна.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе подъема затонувшего судна, включающем прикрепление к корпусу затонувшего судна понтонов, регулирующих его плавучесть, и подъем затонувшего судна сосредоточенной силой на поверхность воды, при этом поднимаемому судну придают нулевую плавучесть, перед установкой понтонов выполняют освобождение затонувшего судна от пластов подводного ила посредством гидравлического метода, при этом для освобождения затонувшего судна от ила заводят гибкое положите с балластом, оборудованным гидравлическими соплами, при отрыве корпуса затонувшего судна от грунта, под его днище посредством буксиров заводят подводную волокушу, в отличие от прототипа [15] понтоны наполняют газовой смесью, извлекаемой из подводных пластов, содержащих газогидраты посредством гидравлического метода, при освобождении затонувшего судна от ила гидравлическим методом в гидравлические сопла подают пульпу в виде водно-газовой смеси, образующейся при извлечении газовой смеси из подводных пластов, содержащих газогидраты, а в комплексе для подъема и транспортирования затонувшего судна, состоящем из судна обеспечения подводных работ с грузоподъемными устройствами, понтонов, которые крепятся к корпусу затонувшего судна, плавучей приставки, дополнительно содержащей полотнище с балластом, оборудованное гидравлическими соплами, плавучая приставка выполнена в виде подводной волокуши, которая выполнена в виде цельнометаллической конструкции, в нижней части которой размещены полозья, в отличие от прототипа [15] понтоны выполнены из эластичного материала и размещены по периметру затонувшего судна, понтоны и гидравлические сопла соединены шлангами с устройством для извлечения газовой смеси из подводных пластов, содержащих газогидраты.

Сущность изобретения поясняется чертежом (фигурой).

Чертеж - Схема подготовки затонувшего судна к подъему. Затонувшее судно 1, гибкое полотнище 2 с балластом 3, судно 4 для обеспечения работ с грузоподъемным механизмом 5. Верхняя кромка гибкого полотнища 2 обрамлена траверсой 6, к которой крепятся стропы 7 и прикреплена к якорю 8 посредством оттяжки 9, понтоны 10, которые посредством узлов 11 крепления соединяются с подводной волокушей 12. Полотнище 2 оборудовано гидравлическими соплами 13, которые, как и понтоны 10, соединены шлангами 14 с устройством 15 для извлечения газовой смеси из подводных пластов 16, содержащих газогидраты. Устройство 15 для извлечения газовой смеси из подводных пластов 16, содержащих газогидраты, соединено с судном 4 для обеспечения работ посредством трубы 17 для подачи подогретой воды, подъемного троса 18 и электрокабеля 19.

Подводная волокуша 12, как и в прототипе (фиг. 2 [15]), представляет собой цельнометаллическую конструкцию, состоящую из днища с полозьями с малым коэффициентом трения, элементов жесткости и отбойных устройств.

Понтоны 10 оснащены системами продувки сжатого воздуха, затопления, травящими и предохранительными клапанами. Подача сжатого воздуха осуществляется с поверхности и под водой через баллоны - воздухохранители.

Устройство 15 для извлечения газовой смеси из подводных пластов 16, содержащих газогидраты, соединено с судном 4 для обеспечения работ посредством трубы 17 для подачи подогретой воды, подъемного троса 18 и электрокабеля 19 и предназначено для термического и механического разрушения газогидратов для получения газа и распределения полученного газа по понтонам 10.

Устройство 15 для извлечения газовой смеси из подводных пластов 16 выполнено в виде колокола, к верхнему закрытому торцу которого подведены труба 17 для подачи подогретой воды, подъемного троса 18, электрокабеля 19 и шлангов 14 для транспортировки образующей пульпы в понтоны 10 и на гидравлические сопла 13.

Подаваемую подогретую воду распределяют по внутренней поверхности стенки колокола при помощи тонких труб, снабженных на конце в нижней части колокола специальными гидрантами-форсунками для импульсной силовой подачи воды в разных направлениях, которая обеспечивается вращением размещенного в устройстве приспособления (ротора) для механического разрушения поверхностного слоя газогидратов.

Вращение ротора, а также, при необходимости, дополнительный подогрев воды в устройстве обеспечиваются подаваемой с судна электроэнергией.

Подогрев и подачу воды в трубы осуществляют при помощи оборудования, снабженного измерительными приборами, установленного на обеспечивающем судне. Для снижения потерь нижняя часть колокола оборудуется эластичной юбкой.

Во внутреннем пространстве колокола образуется пульпа, состоящая из осколков газовых гидратов, газа, раствора метана в воде и частичек грунта. Данная смесь под действием избыточного давления, создаваемого подающим трубопроводом, по системе шлангов поступает в подъемные понтоны.

Информация о количестве газа, поступившего в каждый понтон, по проводному каналу поступает на обеспечивающее судно, с которого осуществляется управление работой опускаемого устройства, в частности, распределение потоков газа по понтонам.

Подъемные понтоны предназначены для подъема затонувшего судна (объекта) на морскую поверхность или заданную глубину.

Технически они представляют из себя эластичные оболочки, армированные сеткой из угле(стекло), волокна, к которой крепится трос для подъема затонувшего судна (объекта) устройством для его закрепления на объекте. В верхней части оболочки имеется отверстие для выпуска газа через клапан, управляемый датчиком давления и скорости подъема оболочки, расположенным в обтекателе над отверстием. Нижняя часть баллона открытая и предназначена для выхода из баллона избыточной воды и частичек грунта, поступающих по шлангам вместе с пульпой от опускаемого устройства для извлечения газовой смеси.

Способ реализуется следующим образом.

Производят подготовку затонувшего судна 1 к подъему на поверхность. При этом для освобождения затонувшего судна 1 от ила применено гибкое полотнище 2 с балластом 3, оборудованным гидравлическими соплами. При подаче под давлением воды через сопла илы размываются, балласт 3 погружается в глубину, увлекая за собой полотнища 2. Полотнище 2 может опускаться под воду с судна 4 посредством грузоподъемного механизма 5. Выстраивание полотнищ в линию достигается обрамлением верхней кромки полотнища жесткой «шкаториной» - траверсой 6, к которой крепятся стропы 7. После погружения полотнища 2 на расчетную глубину верхняя его кромка крепится к якорю 8 с помощью оттяжки 9 (либо оттяжка 9 подается на судно 4).

Уборка ила между участком затонувшего судна 1 и полотнищем 2 производится после закрепления на оттяжках 9 верхней кромки полотнища 2 на якоре 8 или на судне 4. Для обеспечения большей надежности работы полотнища 2 возможно его подкрепление забивкой шпунта с раскреплением на оттяжках.

После этого над затонувшим судном 1 заводят понтоны 10, регулирующие его плавучесть. Установка понтонов 10 по периметру затонувшего судна позволяет более равномерно распределить нагрузку на поднимаемый затопленный объект.

При отрыве корпуса затонувшего судна 1 от грунта под его днище посредством буксиров заводят подводную волокушу 12, которая представляет собой цельнометаллическую конструкцию, состоящую из днища с полозьями с малым коэффициентом трения, элементами жесткости и отбойными устройствами. После заводки волокуши 12 под днище затонувшего судна 1, в понтоны 10 подают сжатый воздух, для обеспечения подъема затонувшего судна 1 на расчетную глубину его транспортировки посредством буксиров к месту назначения.

Применение изобретения позволит повысить эффективность судоподъемных работ за счет снижения трудоемкости и обеспечения безопасности при проведении судоподъемных работ крупногабаритных затонувших объектов.

Источники информации

1. Каталог комплектов водолазной техники аварийно-спасательного и судоподъемного имущества. / Гипроречтранс. - М.: 1989. - 125 с.

2. Э.Р. Гольдин. В.П. Козлов, Ф.П. Челышев. Подводно-технические и судоподъемные аварийно-спасательные работы. М.: Транспорт. - 1990. - 335 с.

3. В.Н. Зорбиди. Аварийно-спасательные и судоподъемные операции. М.: Транспорт. - 1976. - 216 с.

4. Аврамов Н.Ю. Судоподъем. - Л. - М.: Водный транспорт, 1938, с. 137-139.

5. Патент RU №2063902 С1, 20.07.1996.

6. Патент RU №2059519 С1, 10.05.1996.

7. Патент RU №95103177 А1, 20.12.1996.

8. Патент RU №2051067 С1, 27.12.1995.

9. Патент RU №2198817, 20.02.2003.

10. Патент RU №2390460, 27.05.2010.

11. Патент RU №2205769 С2.

12. Патент RU 2284277 С2.

13. Авторское свидетельство SU №885101.

14. Патент RU №2397103, 20.08.2010.

15. Патент RU №2479460 С1, 20.04.2013.