ГРУЗОПОДЪЕМНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДЪЕМА ЗАТОНУВШИХ ОБЪЕКТОВ
LIFTING DEVICE FOR LIFTING SUNKEN OBJECTS

Изобретение относится к области средств для судоподъемных и аварийно-спасательных работ.
Известны различные комплексы:
Согласно патенту RU 2205769 С2 (изобретение, В63С7/00, приоритет 18.10.2000 г. Комплекс для подъема затонувших судов, известен комплекс для подъема затонувших судов, опубл. 20.06.2001 г.), содержащий надводное судно катамаранного типа и погружные аппараты с клещевыми захватами, соединенные грузовым силовым канатом с надводным судном с продольной фермой, несущей погружные аппараты, перемещающиеся вдоль фермы с помощью лебедок, обслуживаемые двумя мостовыми кранами каждый.
Согласно авторскому свидетельству SU №885101 (изобретение, В63С 7/02, приоритет 13.06.1977 г. Грузоподъемное судно катамаранного типа, опубл. 30.11.1981 г.) известно 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.
Согласно патенту RU 2390460 С1 (изобретение, В63С 7/02, В66С 23/52, приоритет 24.03.2009 г., Комплекс для подъема и транспортирования затонувших подводных лодок и других судов, опубл. 27.05.2010 г.) известен комплекс, содержащий 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 судна к самоходным плавучим подъемным средствам присоединяются носовая и кормовая приставки-обтекатели и днищевые приставки, образуя осушаемое пространство в виде плавучего самоходного дока.
Согласно патенту RU 2 406 681 С1 (изобретение, В66С 23/52, приоритет 01.04.2009 г., Плавучее подъемное средство, опубл. 20.12.2010 г.) известно плавучее подъемное сооружение, используемое для подъемных, монтажных и перегрузочных работ, состоящее из плавучего основания, поворотной платформы, лебедки наклона грузовой стрелы, вспомогательной стрелы противовеса и основной грузовой лебедки. Противовес выполнен в виде полого сосуда, перевернутого вверх дном в форме чаши и/или половины цилиндра, и снабжен в верхней части воздушным краном.
Известны плавучие краны большой грузоподъемности, которые включают в себя плавучее основание и установленное на нем поворотное стреловое грузоподъемное устройство с постоянным противовесом, вылет которого ограничен шириной понтона, и снабжены системой водяной балластировки (Справочник по кранам, т. 2, Машиностроение, 1988). Такие краны грузоподъемностью более 100 тонн имеют ширину плавучего основания более 20-33 метров.
Во всех выше рассмотренных случаях глубина подъема ограничена канатоемкостью барабанов используемых кранов. Увеличение канатоемкости сопряжено с увеличением габаритов крановых механизмов и мощностью используемых приводов.
Известен шаговый подъемник, содержащий вертикальные стойки с направляющими, на которых с возможностью перемещения установлен грузонесущий элемент с использованием в качестве подъемного механизма гидродомкратов (Патент РФ на изобретение №2260561, кл. B66F 7/00, приоритет 27.05.2003 г., Подъемник, опубл. 20.09.2005, бюл. №26).
Также известен подъемник, использующий в качестве грузоподъемного элемента гидроагрегат, разработанный фирмой «VSL International Ltd" Швейцария (http://www.vsl.com), опубликованный в России ООО «Следящие тест-системы» («СТС») (http://www.sts-hydro.ru).
В качестве рабочего органа в прототипе для подвешивания груза используется пучок из стальных канатов (прядей), пропускаемый через гидроагрегат, который путем поочередного заклинивания в подвижном полом штоке передвигает пряди вверх либо вниз, производя соответственно подъем или опускание подвешенного груза.
Недостатком данных устройств является быстрый износ рабочих элементов заклинивателя, а также основных грузонесущих прядей, что обусловлено сравнительно малым рабочих ходом гидроагрегата, как следствие - частыми местами фиксации прядей заклинивателем по рабочей длине, что делает невозможным многократное использование прядей по причине возможного попадания заклинивателя в одно и то же место несколько раз при повторных подъемах и обрыве (перекусывании) прядей, что недопустимо при подъеме объектов.
Целью изобретения является создание унифицированного грузоподъемного устройства для подъема затонувших объектов (н-р, подводных лодок и/или судов) с различных глубин, конструкция которого исключает вышеуказанные недостатки аналогов.
Задачей является разработка конструкции грузоподъемного устройства для подъема затонувших объектов, обеспечивающего плавный подъем объектов различных габаритов и масс с широкого диапазона глубин (с возможностью реализации различных компоновочных решений по оснащению комплекса грузоподъемными механизмами), отличающегося от имеющихся аналогов расширенными эксплуатационно-техническими возможностями. Общая грузоподъемность комплекса обеспечивается расчетным количеством устанавливаемых грузоподъемных устройств, описываемой конструкции. Рекомендуемая грузоподъемность описываемых устройств до 500 т.
Техническим результатом является повышение надежности, компактность, многофункциональность и расширение эксплуатационно-технических возможностей грузоподъемных механизмов.
Грузоподъемное устройство представляет собой мобильный многофункциональный комплект механизмов, основное предназначение которых - подъем затонувших объектов. Устройство(а) может(гут) быть смонтированы на плашкоуте или самоходном или несамоходном плавсредстве (модуле или т.п.), а также быть использовано(ы) на объектах для подъема и монтажа конструкций различного типа и назначения., в т.ч. и установок подводной добычи углеводородов. Представляет собой крановый механизм, являющейся основным силовым агрегатом, обеспечивающим подъем объекта. Крановые механизмы является эффективным и широко распространенным техническим решением проблемы подъема тяжелых габаритных объектов. Однако известные способы применения крановых механизмов ограничивают функционал грузоподъемных комплексов в рамках работ по подъему объектов с больших глубин, а также характеризуются большими габаритами пространственных ферменных конструкций. Предлагаемая конструкция грузоподъемного устройства позволяет расширить функционал за счет применения шаговой стратегии подъема. Компактность устройства (в сравнении с крановыми аналогами) позволяет реализовывать различные компоновочные решения с применением плавсредств различного типажа и габаритов для подъема затонувших объектов и реализации иных технологических процессов по подъему и монтажу объектов.
Отличительной особенностью устройства является возможность реализации двух стратегий подъема объекта: непрерывной и шаговой. Непрерывная стратегия подъема применяется при малых глубинах (рекомендуется не более 50 м) с использованием исключительно кранового механизма и присоединением грузозахватных приспособлений непосредственно к подвеске крана.
Шаговая стратегия применима при необходимости подъема объектов с больших глубин и реализуется посредством совместного использования кранового механизма и цанговых зажимных механизмов, работающих с п количеством грузонесущих прядей, к которым прикреплена дополнительно грузонесущая платформа с жесткой заделкой концов прядей, которая оснащена универсальным креплением любого типа для различных устройств и грузозахватных приспособлений. При этом имеется механизм, обеспечивающий предварительное натяжение прядей при подъеме с больших глубин с целью реализации равномерной нагрузки на каждую прядь. Данный механизм представлен гидроцилиндром (электрифицированным приводом или иным исполнительным органом), обеспечивающим перемещение вдоль прядей блока цанг, гладкого или синусоидального с малой амплитудой и большим периодом профиля, что обеспечивает равномерное натяжение прядей в процессе работы. Натяжение каждой пряди обеспечивается за счет проскальзывания рабочих элементов заклинивателя по уже натянутой пряди и удержания прослабленной пряди до ее натяжения.
Цанговые зажимные механизмы (заклиниватели) представляют собой гидроцилиндры (электрифицированные привода или иные исполнительные органы), который обеспечивает фиксацию и раскрепление прядей цанговыми зажимами, оснащенными в отличие от ранее упомянутых цанг зубцами на внутренней поверхности с целью реализации надежной фиксации прядей. При этом один цанговый зажимной механизм устанавливается на корпусе плавсредства, на котором размещено(ы) устройство(а), а другой крепится к подвеске кранового механизма подъема.
Кроме того обязательным элементом конструкции является компенсатор вертикальной качки, который является промежуточным звеном, представленным в виде пружинно-демпферной системы на основе давления газа и гидравлической жидкости, между подвеской и грузозахватным устройством в случае подъема затонувших объектов с малых глубин или между грузонесущей платформой и грузозахватным устройством в случае реализации шаговой стратегии подъема.
Данная конструкция грузоподъемного устройства позволяет производить подъем с малых (рекомендуется не более 50 м.) без применения цанговых зажимных механизмов, это исключает применение цанг и специальных прядей, что значительно повышает их долговечность и снижает переменные затраты аварийно-спасательных работ. При этом при подъеме с больших глубин основным силовым механизмом также остается крановый механизм, который обеспечивает синхронность (в случае использования нескольких грузоподъемных устройств одновременно посредством автоматизированной системы управления) и плавность подъема. В сравнении с выше рассмотренными аналогами, которые также реализуют шаговую стратегию подъема разработанное устройство характеризуется значительно большим рабочих ходов основного силового механизма (известные гидроагрегаты - ≈ не более 1 м; рекомендуемая величина хода кранового механизма - 50 м). Таким образом, количество мест фиксации прядей заклинивателем значительно снижается, что предопределяет повторное использование прядей с обязательным промежуточным контролем состояния пряди перед очередным подъемом.
При этом в качестве прядей среди отечественных аналогов возможно применять Канаты стальные арматурные семипроволочные стабилизированные типа К7 согласно ГОСТ Р 53772, которые обладают сравнительно высокими механическими свойствами, что определяет оптимальные соотношения компактности и высокой грузоподъемности устройства.
При этом рекомендуется организация на используемых плавсредствах специальных сухих проветриваемых трюмов или отсеков, в которых исключены перепады температур (с целью предотвращения образования конденсата), с установленными в них приводными барабанами для хранения (в процессе транспортировки) и подмотки прядей при реализации шаговой стратегии подъема. Приводные барабаны обеспечивают постоянное расчетное натяжение холостых ветвей прядей при любых режимах работы и ведут укладку всей длины пучка прядей.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежами:
Фиг. 1 - Общий вид грузоподъемного устройства, смонтированного на плашкоуте;
Фиг. 2 - Выносной элемент А Фиг. 1;
Фиг. 3 - Общий вид грузоподъемного устройства, смонтированного на плашкоуте, в транспортном положении;
Фиг. 4 - Цанговый зажимной механизм (заклиниватель);
Фиг. 5 - Рекомендуемая форма цанг для цанговых зажимных механизмов;
Фиг. 6 - Рекомендуемая форма цанг для механизмов предварительного натяжения прядей.
Представлен вариант использование разработанных грузоподъемных устройств для подъема затонувших объектов с применением грузозахватных приспособлений согласно патенту RU 2613181 С1 (фиг. 1 - фиг. 3). Рассмотрен вариант подъема затонувшего объекта с большой глубины с реализацией шаговой стратегии подъема.
Устройство смонтировано на плашкоуте 1, который оснащен опорными колоннами 2, необходимыми для реализации технологических операций по доставке грузозахватных приспособлений и монтаже их на подъемном комплексе. С целью обеспечения равномерной нагрузки на плашкоут лебедки 3 кранового механизма расположены на противоположном борту плавсредства. Плашкоут оснащен сухим проветриваемым трюмом 4, в котором установлены приводные барабаны 5, предназначенные для хранения и подмотки прядей 6 при реализации шаговой стратегии подъема. На опорных колоннах 2 установлены механизмы предварительного натяжения прядей 6, которые представлены в виде гидроцилиндров 7, являющихся исполнительными органами, которые реализуют продольное перемещение вдоль прядей 6 заклинивателя 8. Рекомендуемая форма цанг для заклинивателя 8 представлена на фиг. 6. Усилие обжатия цангами прядей расчетное и назначается исходя из необходимости удержания определенной длины каната (определяется конструктивно). При ходе рабочего органа (гидроцилиндра 7) вверх удерживающиеся пряди, которые изначально имели прославления и провисы, начинают подниматься. При этом уже натянутые пряди под действием веса грузоне-сущей плиты 11 начинают проскальзывать в цанговых зажимах, а пряди имеющие провисы соответственно увлекаются вверх до необходимого уровня натяжения, после чего начинают также проскальзывать. Исходя из одинакового усилия зажатия все цанговых зажимов происходит ликвидация провисов и одинаковое натяжение всех прядей, что определяет обеспечение равномерной нагрузки на каждую прядь в процессе подъема объекта.
Цанговые зажимные механизмы (заклиниватели) 9 являются необходимыми элементами при реализации шаговой стратегии подъема. Один из механизмов устанавливается на опорной колонне 2, а другой на силовой плите 11, закрепленной к крановой подвеске 10. Концы прядей 6 жестко закреплены в грузонесущей плите 12, которая оснащена проушиной 13 для крепления компенсатора вертикальной качки. При этом имеется возможность фиксации крановой подвески с грузонесущей плитой на палубе плашкоута в транспортном положении при доставке плашкоута к месту проведения работ (фиг. 3).
Подробная конструкция возможного цангового зажимного механизма (заклинивателя) представлена на фиг. 4. В корпусе 14 установлена опорная плита 15, на которую устанавливаются исполнительные механизмы в виде гидроцилиндров 16, которые обеспечивают вертикальное перемещение подвижной плиты 17 с установленными в ней толкателями в виде патрубков 18 по числу используемых цанговых зажимов 19. При этом в «зажатом» состоянии фиксация прядей 6 обеспечивается цанговыми зажимами 19, поджатыми пружинами 20. При необходимости разжатия прядей штоки гидроцилиндров 16 поднимают подвижную плиту 17, патрубки 18 оказывают воздействие на цанговые зажимы 19, сжимая пружины 20, и происходит расфиксация прядей 6 ввиду снятия усилия воздействия цанговых зажимов на грузонесущие пряди. Рекомендуемая форма сегмента цангового зажима представлена на фиг. 5.
Общий порядок работ по эксплуатации грузоподъемного устройства следующий.
Происходит установка устройств на плавсредство с фиксацией необходимых механизмов и исполнительных элементов. В случае проведения подъема на небольших глубинах (рекомендуется не более 50 м.) для проведения работ применяется исключительно крановый механизм. Приспособления и механизмы для проведения глубоководных работ демонтируются с опорных колонн 2 и размещаются в трюмовых помещениях 4, условия которых соответствуют нормам хранения прядей. Крановая подвеска 10 устанавливается в транспортном положении, после чего судно готово к отправке к месту проведения работ и непосредственному подъему затопленных объектов.
В случае подъема с больших глубин необходимо проведение дополнительной технологической подготовке устройства, которую рекомендуется проводить в условиях порта (или иного места базирования комплекса). При этом устанавливаются приспособления и механизмы для проведения глубоководных работ (с использованием прядей).
Крановая подвеска 10 находится в рабочем положении. На ней осью фиксируется силовая плита 11 с установленными на ней заклинивателями 9. Грузонесущая плита 12 устанавливается вплотную к силовой плите 11, выбирая все имеющиеся зазоры. Заклиниватели 9 устанавливаются в положение «расфиксировано». Заклиниватели 8 переводятся в положение «зафиксировано» и посредством механизма предварительного натяжения производится натягивание прядей 6 с целью обеспечения равномерной нагрузки на пряди. Затем посредством крановой лебедки 3 подвеска опускается до уровня палубы, где фиксируется в транспортном положении. Производится транспортировка комплекса к месту проведения работ. По прибытии производится подвеска переводится в рабочее положение и производится установка компенсатора вертикальной качки и грузозахватных устройств с последующим опусканием к затопленному объекту посредством реализации шаговой стратегии. Производится расфиксация верхних заклинивателей 9, установленных на опорных колоннах 2. Зафиксированный заклиниватель 9, установленный на подвеске, опускается вниз посредством хода крановой подвески. После чего происходит фиксация верхних заклинивателей 9 и расфиксация нижних, подвеска поднимается и процедура повторяется. При подъеме объекта выше описанные операции повторяются в обратном порядке.
Заявляемое устройство для подъема затонувших объектов может быть смонтировано на плашкоуте или самоходном или несамоходном плавсредстве (модуле или т.п.), а также быть использовано на объектах для подъема и монтажа конструкций различного типа и назначения, в том числе и установок подводной добычи углеводородов.
Предлагаемая конструкция грузоподъемного устройства для подъема затонувших объектов позволяет расширить функционал за счет обеспечения возможности реализации как шаговой, так и непрерывной стратегий подъема объектов.