Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭВАКУАЦИИ ПЕРСОНАЛА С МОРСКИХ БУРОВЫХ СООРУЖЕНИЙ

Изобретение относится к спасательным устройствам судов и морских платформ и может использоваться в качестве средства экстренного спасения персонала с надводных объектов океанотехники (стационарных и плавучих буровых установок, буровых судов) при возникновении на них пожаров или иных аварийных и катастрофических ситуаций.

Расширение работ по освоению природных ресурсов в морских районах с замерзающими акваториями (включая арктические регионы) обуславливает необходимость создания надежных и простых в обслуживании устройств для быстрой эвакуации персонала с надводных пожароопасных объектов океанотехники в ледовых условиях.

Известно устройство для эвакуации персонала с морских буровых сооружений (патент US №4781144,1988 [1]), включающее:

- средство для спуска спасательной шлюпки на воду, состоящее из, по крайней мере, одной опорной балки, которая одним концом соединяется шарнирно с надстройкой платформы, а на другом конце несет одну опорную люльку для размещения шлюпки; балка способна поворачиваться и благодаря этому повороту ее конец с опорной люлькой переводится из верхнего положения в нижнее и наоборот;

- средство управления перехода этого устройства из верхнего положения в нижнее;

- герметически закрытый и соединенный со спасательной шлюпкой сходный трап от жилой зоны платформы к месту загрузки персонала в шлюпку;

- бортовой компьютер на шлюпке для мониторинга внешних условий, состояния платформы и управления процессом спуска шлюпки на воду.

Недостатками этого устройства эвакуации являются:

- большая продолжительность операции спасения персонала из высокорасположенных помещений объектов;

- высокая интенсивность удара спасательной шлюпки о поверхность льда и воды;

- большие силовые воздействия на конструкции шлюпки;

- высокая вероятность разрушения шлюпки при умеренной ее массе;

- высокие перегрузки, испытываемые спасаемым персоналом при ударах;

- высокая вероятность гибели персонала при попытке спасения из высокорасположенных помещений;

- невозможность функционирования системы спасения в условиях выхода из строя системы электроснабжения;

- невысокая надежность устройства при пожарах и авариях.

Известно устройство для экстренной эвакуации персонала с бурового судна в ледовых условиях, включающее установленные в кормовой оконечности судна лотки под углом к горизонту с расположенными на них спасательными шлюпками. Устройство расположено в судовом помещении, находящемся внутри корпуса судна выше ватерлинии. Высота, с которой спускаются шлюпки, выбирается из условия обеспечения безопасного съезда по лотку на ледовую поверхность спасательной шлюпки с персоналом через выполненный в судовом корпусе проем, а выход шлюпок из помещения на лоток осуществляется с помощью откидной аппарели (патент на полезную модель RU №122364 U1, 27.11.2012 [2]). Недостатком такого устройства является возможность спасения персонала только при низком расположении помещения, поскольку его высокое расположение приводит к большим скоростям соударения шлюпки о лед, появлению больших нагрузок на ее конструкции, развитию высоких ускорений шлюпки и риску гибели спасаемого персонала. Применение устройства возможно только при условии создания дополнительной системы быстрой эвакуации персонала с высокорасположенных помещений в низкорасположенные в аварийных условиях, что ведет к существенному снижению скорости проведения спасательной операции и возможному ее срыву.

Такие же недостатки имеют также известные аналогичные устройства (авторские свидетельства SU №1791273 А1, 30.01.1993 [3], SU №1743985 А1, 30.06.1992 [4], патенты RU №16488 U1, 10.01.2001 [5], ЕР №2692625 А1, 05.02.2014 [6]).

Устранение перечисленных недостатков известных устройств [1-6] предусмотрено в известном устройстве быстрой эвакуации персонала с надводных объектов океанотехники в ледовых условиях, включающем спасательную шлюпку с полозьями и соединенные с объектом океанотехники спусковые устройства с расположенными под углом к горизонту направляющими лотками для скольжения полозьев спасательной шлюпки с находящимся в ней персоналом, тормозную систему, обеспечивающую снижение скорости спуска шлюпки при движении ее по лотку, в котором тормозная система состоит из закрепленных на спусковом устройстве двух изгибаемых полос, расположенных параллельно направляющим брусьям и соединенных с ними, и содержит с каждой стороны шлюпки не менее двух рядов упоров, вызывающих при входе в контактное взаимодействие с полосами деформирование расположенных между ними изгибаемых полос (патент RU №2575367 С2, 20.02.2016 [7]).

При этом предлагаются два варианта конструкции устройства эвакуации, отличающиеся расположением амортизирующего устройства, обеспечивающего снижение интенсивности удара спасательной шлюпки о ледовую поверхность.

В данном устройстве для быстрой эвакуации персонала с надводных объектов океанотехники в ледовых условиях ориентировано на обеспечение в аварийной ситуации безопасного спуска на лед (воду) нескольких спасательных шлюпок с одного спускового устройства в виде стрелы ферменной конструкции, шарнирно закрепленной на морской платформе. С помощью шарнирных опор, трособлочной системы и привода, установленного на платформе, стрела может поворачиваться в вертикальной плоскости. В рабочем положении она располагается над поверхностью льда (воды) и опирается на два выдвижных регулируемых упора, закрепленных на стене платформы. Стрела содержит два направляющих бруса, по которым скользят полозья спасательной шлюпки. Шлюпка с обеих боковых сторон опирается полозьями на направляющие брусья спускового устройства.

Шлюпка снабжена амортизатором, расположенным со стороны днища и представляющим собой, по крайней мере, две гибкие оболочки из полимерных материалов - тканей из полиамидных волокон, пропитанных эластомерами (резиной или полиуретаном). Внутри гибких оболочек содержится деформируемый пенополиуретановый заполнитель. Гибкие оболочки выполнены в виде соединенных между собой цилиндрических и конических частей, ориентированных вдоль днища шлюпки. В носовой части шлюпки гибкие оболочки закреплены на жестких конструкциях шлюпки с помощью прижимных планок. Перемещения гибких оболочек в поперечном направлении ограничены гибким кожухом из таких же полимерных материалов, охватывающим гибкие оболочки с деформируемым заполнителем и закрепленным на корпусе шлюпки с помощью прижимных планок.

Спусковое устройство и спасательная шлюпка содержат элементы тормозной системы. Тормозная система состоит из расположенных в два ряда на каждом борту шлюпки в шахматном порядке упорных элементов цилиндрической формы, неподвижно соединенных с полозьями спасательной шлюпки с помощью усиленной пластины, и двух изгибаемых полос, каждая из которых соединена с одним из направляющих брусов спускового устройства. Толщина изгибаемых полос является переменной как по длине, так и по ширине. Утолщенная (по ширине) часть изгибаемой полосы на большей части ее длины находится в контакте с упорными элементами движущейся шлюпки. Продольная кромка изгибаемой полосы, расположенная со стороны ее тонкой части, неподвижно соединена со стенкой бруса спускового устройства. Конец изгибаемой полосы в верхней части спускового устройства по всей ее ширине имеет одинаковую толщину, равную толщине тонкой части полосы в ее средней (по длине) части.

Уменьшение интенсивности удара спасательной шлюпки о ледовую поверхность достигается за счет торможения шлюпки, снижения скорости ее соударения, амортизации удара и увеличения площади действия нагрузок, возникающих при ударе шлюпки о лед. Такое увеличение площади достигается благодаря положению основной плоскости шлюпки в момент удара, близкому к горизонтальному. Это положение обеспечивается, если углы наклона полозьев спасательной шлюпки к ее основной плоскости отличаются от угла наклона направляющих плоскостей лотков к горизонту не более чем на 10°.

Для обеспечения сброса шлюпок в зоне, расположенной за пределами возможного нагромождения льда перед объектом океанотехники, подхода судов к этим объектам и снижения вероятности обледенения низкорасположенных частей спускового устройства, возможного при действии ветра и волнения в условиях низких температур и отсутствия ледового покрова, спусковое устройство выполняется в виде стрелы ферменной конструкции. Его фиксация в верхнем (нерабочем) положении, в котором вероятность обледенения мала, и поворот в вертикальной плоскости осуществляются с помощью трособлочной системы.

На начальном участке сброса шлюпки между опорными элементами располагается конец изгибаемой полосы с малой толщиной, равной толщине тонкой части изгибаемой полосы. При положении шлюпки на этом участке полоса не деформируется. При последующем продвижении шлюпки вниз в контакт с упорными элементами вступает утолщенная часть полосы. При этом происходит упругопластический изгиб утолщенной части полосы и упругое деформирование ее тонкой части. В процессе такого изгиба возникают силы сопротивления движению шлюпки, вызванные трением и пластическим деформированием материала полосы, снижающие скорость спуска шлюпки по спусковому устройству. В конце спуска шлюпки в контакт со льдом (водой) вступает ее амортизатор. Благодаря амортизатору и тормозному устройству, уменьшающему скорость спуска шлюпки, интенсивность удара ее о ледовую поверхность (поверхность воды) снижается, уменьшаются силы, действующие на конструкции шлюпки.

По второму варианту исполнения спусковое устройство в нижней части содержит съемный амортизатор для безопасного спуска шлюпок. Амортизатор устанавливается на стрелу только при наличии ледового покрова водной поверхности. При этом оснащение спасательных шлюпок амортизатором не требуется. В этом варианте для исключения забрызгивания амортизатора морской водой и покрытия его льдом стрела спускового устройства и амортизатор при отсутствии аварийной обстановки переводятся в верхнее положение, при возникновении аварийной ситуации - в нижнее положение, обеспечивающее спуск шлюпок.

В таком варианте спусковое устройство снабжено амортизатором, расположенным на опорной раме, закрепленной на спусковом устройстве. Этот амортизатор по своему конструктивному оформлению подобен амортизатору, используемому в первом варианте устройства для быстрой эвакуации персонала, и содержит, по крайней мере, две гибкие оболочки из полимерных материалов - тканей из полиамидных волокон, пропитанных эластомерами (резиной или полиуретаном). Внутри оболочек содержится деформируемый заполнитель, выполненный из пенополиуретана. Перемещения этих гибких оболочек в поперечном направлении ограничиваются гибким кожухом, охватывающим гибкие оболочки с заполнителем и закрепленным на опорной раме.

В конце спуска шлюпка вступает в контакт с амортизатором, происходит их ударное взаимодействие, приводящее к снижению вертикальной скорости шлюпки и ее движению по инерции в горизонтальном направлении с последующим мягким контактом с ледовой поверхностью и скольжением по льду.

Таким образом, предлагаемые варианты устройства для быстрой эвакуации персонала с надводных объектов океанотехники в ледовых условиях позволяют:

- существенно ускорить проведение операции спасения персонала из высокорасположенных помещений объектов,

- снизить интенсивность удара спасательной шлюпки о ледовую поверхность (поверхность воды),

- уменьшить силы, действующие на ее конструкции, снизить вероятность разрушения, а также уменьшить перегрузки, испытываемые спасаемым персоналом при ударе, и вероятность гибели людей,

- обеспечить возможность надежного функционирования системы в условиях выхода из строя системы электроснабжения, при пожарах и авариях.

Однако данное устройство обладает и рядом существенных недостатков, к которым могут быть отнесены: наличие спускового устройства, которое крепится на корпусе объектов океанотехники, что при наличии возможных разрушений корпуса объекта океанотехники при техногенных авариях может привести к выходу из строя спускового устройства и, как следствие этого, к невозможности спуска на воду спасательной шлюпки, наличие тормозной системы, выполненной в виде механических элементов, что при наличии торосистых льдов может привести к аварийной ситуации самой спасательной шлюпки.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение надежности спасательной операции при нахождении объекта океанотехники в сложных ледовых условиях.

Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве для эвакуации персонала с морских буровых сооружений, включающем средство для спуска спасательной шлюпки на воду, состоящее из, по крайней мере, одной опорной балки, которая одним концом соединяется шарнирно с надстройкой платформы, а на другом конце несет одну опорную люльку для размещения шлюпки, балка способна поворачиваться и благодаря этому повороту ее конец с опорной люлькой переводится из верхнего положения в нижнее и наоборот; средство управления перехода этого устройства из верхнего положения в нижнее; герметически закрытый и соединенный со спасательной шлюпкой сходный трап от жилой зоны платформы к месту загрузки персонала в шлюпку; бортовой компьютер на шлюпке для мониторинга внешних условий, состояния платформы и управления процессом спуска шлюпки на воду, в отличие от прототипа [1], опорная люлька выполнена в виде понтона, спасательная шлюпка дополнительно снабжена колесами с металлическими шипами и движителем, герметически закрытый и соединенный со спасательной шлюпкой сходный трап снабжен телескопическим устройством, и внутри которого размещен ступенчатый травалатор, сочлененный с электроприводом, размещенным в спасательной шлюпке.

В отличие от прототипа [1], опорная люлька выполнена в виде понтона, спасательная шлюпка дополнительно снабжена колесами с металлическими шипами, герметически закрытый и соединенный со спасательной шлюпкой сходный трап снабжен телескопическим устройством, и внутри которого размещен ступенчатый травалатор, сочлененный с электроприводом, размещенным в спасательной шлюпке.

Опорная люлька выполнена в виде понтона, на котором размещена спасательная шлюпка, снабженная колесами с металлическими шипами.

Герметически закрытый и соединенный со спасательной шлюпкой сходный трап снабжен телескопическим устройством.

Внутри герметически закрытого и соединенного со спасательной шлюпкой сходного трапа размещен ступенчатый травалатор, сочлененный с электроприводом, размещенным в спасательной шлюпке.

Электропривод выполнен двухступенчатым.

Движитель представляет собой двигатель авиационного типа и установлен на корме спасательной шлюпки.

Устройство для эвакуации персонала с морских буровых сооружений работает следующим образом.

При возникновении аварийной ситуации, связанной с эвакуацией личного состава, спасательная шлюпка, находящаяся на понтоне, спускается на воду или лед. Посредством телескопического устройства, сочлененного со спасательной шлюпкой, герметически закрытый и соединенный со спасательной шлюпкой сходный трап заводится к месту эвакуации персонала с буровой платформы. Посредством электропривода запускается ступенчатый травалатор, на котором поочередно размещается персонал и перемещается в спасательную шлюпку. По заполнению спасательной шлюпки персоналом спасательная шлюпка посредством колес, запускаемых от электропривода, сходит с платформы и продолжает самостоятельное движение под действием движителя по чистой воде или при наличии ледового покрытия по льду.

В материалах исследований российско-норвежского проекта «Баренц 2020», задачей которого является оценка существующих стандартов, в том числе по промышленной безопасности и охране окружающей среды, отмечено, что сложные гидрометеорологические, в том числе ледовые условия, включая возможные айсберги в Арктической зоне, сделают применение спасательных средств, существующих в настоящее время и широко используемых на нефтегазодобывающих платформах незамерзающих морей, не эффективным.

Опыт проведения поисково-спасательных операций свидетельствует о том, что, как правило, гибель экипажа и персонала морских объектов происходит до прибытия сил ПСО. Следовательно приоритет в развитии поисково-спасательной техники должен быть отдан созданию эффективных индивидуальных и коллективных средств самостоятельного спасания, размещаемых на морских объектах.

Поэтому перспективное коллективное спасательное средство должно оперативно обеспечивать эвакуацию персонала и экипажа аварийного объекта при возникновении чрезвычайных ситуаций не только на воду или лед, но и на удаление на безопасное расстояние от аварийного объекта для передачи спасенных прибывшим поисково-спасательным силам.

Предлагаемое спасательное средство может быть использовано не только как средство эвакуации с морского объекта в ледовых условиях, но и как средство доставки спасаемых в безопасный район.

При этом оно может эксплуатироваться по воде, заболоченной местности, любой твердой относительно ровной поверхности, в том числе заснеженной или поросшей травой и мелким кустарником, по гладкому и торосистому льду (с высотой препятствия до 0,5 м), эксплуатироваться до скорости ветра 20 м/с, преодолевать кромку ледяного поля при выходе с воды на лед и обратно.

Эти преимущества выгодно отличают предлагаемое устройство от прототипа.

Источники информации

1. Патент US №4781144, 1988.

2. Патент RU №122364 U1, 27.11.2012.

3. Авторское свидетельство SU №1791273 А1, 30.01.1993.

4. Авторское свидетельство SU №1743985 А1, 30.06.1992.

5. Патент RU №16488 U1, 10.01.2001.

6. Патент ЕР №2692625 А1, 05.02.2014.

7. Патент RU №2575367 С2, 20.02.2016.