Комплекс аварийной эвакуации на лёд персонала и экипажа морских платформ
COMPLEX EMERGENCY EVACUATION TO ICE OF PERSONNEL AND CREW OF OFFSHORE PLATFORMS

Изобретение относится к средствам спасания на море. Более конкретно - к средствам эвакуации людей с аварийных морских объектов.
Известно, что существующие в настоящее время средства спасания и эвакуации не всегда обладают должной эффективностью.
Так, например, для условий Арктической зоны, которые характеризуются наличием ледового покрова, низкими температурами воздуха и воды, при скоротечности аварийных ситуаций вопросы эффективности эвакуации персонала стоят очень остро.
В ледовых условиях спасание с морских объектов, например, с плавучих сооружений для добычи, подготовки и отгрузки углеводородов, плавучих буровых установок, морских стационарных платформ и буровых судов и морских нефтегазовых платформ (МНП) и других сооружений высотой до 20-30 м над уровнем моря с использованием существующих коллективных средств спасания (КСС) и эвакуации (спасательные плоты, спасательные шлюпки, вертолеты) не только не гарантирует успех спасательной операции, но и в ряде случаев практически не осуществимо.
Основными недостатками известных коллективных средств спасания являются:
- невозможность использования в сложных ледовых условиях;
- низкая надежность в условиях низких и крайне низких температур;
- сложность конструкции, обусловленная требованиями безударного спуска спасательных средств на лед и обеспечения безопасности эвакуированных людей;
- низкая вероятность гарантированного отхода КСС на безопасное расстояние от аварийного объекта в сжатые сроки. Например, канадская спасательная шлюпка «TEMPSC» во льдах сплоченностью более 7 баллов практически передвигаться не может;
- необходимость размещения на КСС достаточно мощной энергетической установки для движения в ледовых условиях, что в свою очередь ведет к увеличению водоизмещения КСС, усложнению и ряда других эксплуатационных характеристик (Сазонов Н.Е. «Спасательные средства для ледовых условиях: состояние вопроса и возможные пути решения. Журнал «Арктика: экономика и экология», №4(12). - 2013, с. 32-39 [1]).
Также известные аналогичные технические решения (патенты RU №2288132 С2. 27.11.2006 [2], RU№43467 U1, 27.01.2005 [3], RU №2574673 С1, 10.02.2016 [4], RU№2574674 С1, 10.02.2016 [5], авторское свидетельство SU №1625776 А1, 07.02.1991 [6], заявка RU №2009146819 А, 27.06.2011 [7], патенты US №4639229 А, 27.01.1987 [8], US №6678395 В2, 13.01.2004 [9]) имеют ограничения по их применению в высоких широтах.
Так, например, известное устройство для приема на борт спасательного судна спасательных средств, содержит выполненный в кормовой оконечности корпуса судна слип, буксирную лебедку с буксирным тросом, а также узел захвата спасательного плавсредства, связанный с буксирным тросом, снабженное беспилотным летательным аппаратом с дистанционным управлением, движителем и грузовой лебедкой, смонтированной на корпусе этого летательного аппарата, и узлом дистанционного управления беспилотным летательным аппаратом, а узел захвата спасательного плавсредства выполнен в виде сетчатой сачкообразной браги с гибким эластичным опорным кольцом в нижней части, сетчатым куполом в верхней части и со стяжными кольцами, установленными по периметру эластичного опорного кольца на стяжном тросе, при этом стяжной трос на гибком эластичном опорном кольце сетчатой сачкообразной браги связан с ходовым концом буксирного троса буксирной лебедки, а купол сетчатой сачкообразной браги связан посредством грузового троса с грузовой лебедкой беспилотного летательного аппарата и с узлом дистанционного управления беспилотным летательным аппаратом, а узел дистанционного управления беспилотным летательным аппаратом связан с органами управления беспилотного летательного аппарата радиоканалом и выполнен в виде системы автоматического управления движением беспилотного летательного аппарата по углам крена, тангажа, скорости, курсу и высоты движения, в котором узел дистанционного управления беспилотным летательным аппаратом содержит комплекс спутниковой радионавигационной системы типа GPS или ГЛОНАСС, посредством которого вырабатывают сигналы управления для беспилотного летательного аппарата с учетом окружающей гидрометеорологической обстановкой в районе проведения спасательных операций и текущих параметров движения беспилотного летательного аппарата [4].
Также известное устройство для спасения на воде, используемое на месте катастроф и доставляемое к нему авиационными носителями, выполненное в форме самонаводящегося подводного аппарата, в состав которого входит акустическая система обнаружения и пеленгования терпящегося бедствие на воде человека с размещенным на нем гидроакустическим маяком, сеть - трал в сложенном виде, связанная кабель-тросом с самонаводящимся подводным аппаратом, и емкость-плот, выполненная из герметичного эластомерного материала, на которой заранее установлен источник газа, который также содержит параметрический гидролокатор, работающий в диапазоне разностных частот от 5 до 50 кГц, гидролокатор шагового поиска с горизонтальным и вертикальным сканированием с использованием высокочастотного и низкочастотного каналов (60/153 или 85/215 кГц), тепловизир, информационными выходами соединенные с информационным входом акустической системы обнаружения и пеленгования терпящего бедствие на воде человека, приемоиндикатор спутниковой радионавигационной системы, информационным входом-выходом соединенный с информационным входом-выходом акустической системы обнаружения и пеленгования терпящего бедствие на воде человека. [5].
Данные устройства [4, 5] не являются средствами коллективного спасения при эвакуации на лед с высоты 20-30 метров и обладающими способностью быстрого отхода от аварийного морского объекта.
Кроме того, в соответствии с действующими нормативными документами аварийно-спасательного обеспечения (АСО) плавучих сооружений для добычи, подготовки и отгрузки углеводородов, плавучих буровых установок, морских стационарных платформ и буровых судов осуществляется по объектовому принципу путем нахождения судна АСД в зоне деятельности МНП.
В настоящее время средств коллективного спасения при эвакуации на лед с высоты 20-30 метров и обладающих способностью быстрого отхода от аварийного морского объекта практически не существует.
В настоящее время средства аварийной эвакуации и коллективного спасания персонала и экипажа (далее персонала) морских платформ (МП) - стационарных и плавающих нефтегазодобывающих комплексов, в основном комплектуются из надувных плотов и спасательных шлюпок. Эти средства ориентированы на чистую водную поверхность.
В ледовых условиях арктических морей, наличия торосистого барьера из мелких по площади льдин, битого льда, торосов, больших ледовых полей, у подножия МП такие средства спасания малоэффективны, а в ряде случаев и бесполезны. При этом большие ледовые поля не позволяют дежурному аварийно-спасательному судну подойти к МП.
Примеры ледовой обстановки (ландшафта ледовой поверхности) вблизи МП показывают, что абстрактный термин - лед в реальных условиях конкретизируется в торосы, ледовые гребни, шатры, валуны, льдины различного размера и сплоченности, поля. Высота торосов может достигать 20 м (интернет-источник- http://shelf-neft.gazprom.ru/d/blockonthemainpage/04/4/prezentatsiya-proekta-prirazlomnoe.-final.-04.07_edit2.pdf. [10]). В арктических морях средняя высота торосов лежит в пределах 7-8 м. Для их преодоления спасательные средства должны обладать высокой маневренностью.
Работы по созданию средств спасения персонала МП в ледовых условиях ведутся с переменным успехом различными организациями, фирмами и предприятиями промышленности. Созданные образцы спасательных средств имеют свои плюсы и минусы, но реальных достижений в настоящее время практически нет.
Как, пример, можно рассмотреть спасательное судно IBEEV (интернет-источник- http://www.ibrae.ac.ru/docs/4/2812/29/032_039_ARKTIKA_4/2812/29_12_2013.pdf [11]). Судно предназначено для преодоления торосистых участков льда в акватории Каспийского моря. Известно, что в арктических морях толщины льда значительно больше толщин льда в Каспийском море и составляют более 1,5 м. При этом арктические МП находятся на больших расстояниях от пунктов базирования сил аварийно-спасательного обеспечения и преодолеть несколько сотен километров судну IBEEV невозможно.
Для акваторий Каспийского моря используется спасательное средство тракторного типа ARCTOS спроектированное в Канаде (интернет-источник- http://forum.zr.ru/forum/topic/387987-arktos-kanadskij-variant-vsedorozhnika/ [12]). Однако оно обладает низкой остойчивостью и большой вероятностью опрокидывания при выходе из воды на лед.
Спуск подобного средства на лед с палубы МП высотой около 20 м приводит к значительным ударным нагрузкам на корпус, механизмы и персонал находящегося внутри спасательного средства. Снижение ударных нагрузок требует усложнения конструкции демпфирования перегрузок и т.п. технических решений, схожих с воздушным десантированием бронетанковой техники.
Проблемой является также реализация быстрого отхода спасательного средства от аварийной МП. Требуется не только быстрый отход, но и гарантии этой операции. Битый лед создает очень большое гидродинамическое сопротивление движению спасательного средства. Так например, шлюпка спроектированная для передвижения в битом льду при сплоченности льда 7 баллов перемещаться не может. Проработка отечественного образца спасательного средства, основанная на использовании роторно-винтового движителя показала невозможность преодоления торосов высотой более 3-4 м из-за низкой маневренности.
Для обеспечения гарантированного спасения персонала должны быть обязательно реализованы два сценария покидания МП - это спуск персонала в коллективных спасательных средствах (КСС) на ледовое покрытие различного рельефа, а также быстрый отход КСС от аварийной МП.
При пожаре на МП время выполнения этих двух основных сценариев очень критично. В определенных условиях спасение (эвакуация) персонала МП возможно дежурным аварийно-спасательным судном. Однако наличие большого по площади и толщине ледового покрова между МП и спасательным судном не всегда может обеспечить выполнение этой операции.
В качестве прототипа выбраны КСС и средства эвакуации МП «Приразломная» (интернет-источник- https://docviewer.yandex.ru/view/58042574/?*=XQD4Q62U41Q58yaCOSXx8tMLCWp7InVybCI6Imh0dHA6Ly9zaGVsZiluZWZ0LmdhenByb20ucnUvZC9ibG9ja29udGhlbWFpbnBhZ2UvMDQvNC9wcmV6ZW50YXRz [13]), посредством которых предусмотрена экстренная эвакуация персонала. При этом при эвакуации на чистую водную поверхность предусмотрены спасательные шлюпки, а для эвакуации персонала на лед предусмотрены надувные плоты.
Для перемещения персонала с палубы МП в спасательный плот предусмотрены эвакуационные мосты со спусковыми рукавами. В проекте не предусмотрено наличие барьера торосов определенной площади, который является непреодолимым препятствием для надувных плотов. Кроме того, в отпущенное время эвакуации (до 120 минут по степени огнеустойчивости помещений) операция спуска с палубы МП на лед 240 человек может оказаться невыполнимой. Спущенное у борта МП (ледовый дефлектор) средство не располагает возможностью отойти от него в битом льду. Своевременное оказание помощи от дежурного аварийно-спасательного судна может не состояться из-за возможного развития пожара на МП. Таким образом, возможные сценарии спасания персонала МП «Приразломная» ориентированы на чистую воду и не обеспечивают спасение персонала в ледовых условиях. В таких условиях более предпочтительным является эвакуация персонала посредством канатных технологий перемещения.
Известен также «Канатный комплекс для эвакуации людей с морского объекта на судно аварийно-спасательного обеспечения» (заявка RU №2017113802 от 20.04.2017 [14]).
Известный канатный комплекс для эвакуации людей с морского объекта на судно аварийно-спасательного обеспечения [14] содержит грузонесущий канат и тяговый трос, коренные концы которых заведены на лебедки судна, причем свободный конец грузонесущего каната жестко закрепляется на объекте, а свободный конец тягового троса пропущен через лебедку (шпиль), судовая лебедка грузонесущего каната дополнительно снабжена вьюшкой, свободные концы каната и троса последовательно соединены с проводниками для доставки их на объект, комплекс снабжен квадрокоптером, несущим вытяжной шнур, соединяемый со свободными концами проводников, тяговый трос формируется в виде замкнутой петли, заводимой на лебедку объекта и последовательно на судовую накопительную приводную вьюшку с лебедкой, управляемой совместно с лебедкой грузонесущего каната блоком синхронизации, а для эвакуации людей в состав комплекса включены комплекты индивидуальных страховочных подвесных снаряжений с закрепляемыми для транспортировки людей по грузонесущему канату каретками и тормозными зажимами для тягового троса.
При этом комплекс снабжен линеметом, несущим вытяжной шнур, соединяемый со свободными концами проводников, тяговый трос формируется в виде замкнутой петли, заводимой на лебедку объекта и последовательно на судовую накопительную приводную вьюшку с лебедкой, управляемой совместно с лебедкой грузонесущего каната блоком синхронизации, а для эвакуации людей в состав комплекса включены комплекты индивидуальных страховочных подвесных снаряжений с закрепляемыми для транспортировки людей по грузонесущему канату каретками и тормозными зажимами для тягового троса.
Недостатком известного устройства [14] является сложность конструкции канатного комплекса, которая включает грузонесущий канат, тяговый трос, лебедку грузонесущего каната, вьюшку грузонесущего каната, лебедку тягового троса, накопительную приводную вьюшку, блок синхронизатора, шпиль, еще одну лебедку, проводник, вытяжной шнур, квадрокоптер, каретку, тормозной зажим. Кроме того безопасная работа такой конструкции ограничена благоприятными погодными условиями.
В настоящее время существуют различные классы амфибийных судов, которые в качестве вездеходов выполняют многоцелевые работы в условиях, где невозможно использование других видов транспорта.
Такие проекты, как амфибийные суда «Север», «Кайман», «Ирбис» и др. (интернет-источник- http://activeplanet.ru/content/doc111.html [15]) обеспечивают доставку людей и грузов (с высокой скоростью и на большие расстояния), маневрируя между торосами высотой около 0,8 м, преодолевая торосистый лед, полыньи, ледовые поля и т.п. препятствия. Работа таких судов ориентирована на природно-климатические условия северных широт.
Однако ввиду ограниченного моторесурса такие средства амфибийного класса размещают на ледоколах типа ЛК-16 и ЛК-60 при выполнении поисково-спасательных операций в северных широтах.
Задачей настоящего изобретения является повышение безопасности при эвакуации персонала с аварийной МП и его доставку воздушным путем на спасательное судно, с последующей доставкой персонала на безопасное расстояние от МП в ледовых условиях.
Поставленная задача достигается за счет того, что в комплексе аварийной эвакуации на лед персонала и экипажа морских платформ, содержащий коллективные спасательные средства, включающие спусковые устройства для доставки персонала на спасательное судно, спусковые устройства для доставки персонала на спасательное судно размещены на нижней палубе, поворотная грузовая стрела с кареткой перемещения груза размещена вдоль борта платформы, снабженной механизмом расцепления с ним и шкивом, через который заведен кабель-трос, соединенный коренным концом с палубной лебедкой (вьюшкой), снабженным электроразъемом подачи электроэнергии в кабель-трос, а ходовой конец соединен со спасательным судном. При этом спасательное судно выполнено в виде амфибийного судна, размещенным на площадке борта ниже палубы платформы, ходовой конец кабель-троса соединен через станцию управления электроприводом воздушного винта, размещенного в насадке с механизмом регулирования воздушного потока в поперечном направлении движения судна и закрепленной в его носовой оконечности, ходовой конец кабель-троса закреплен на судне посредством сцепки, на спасательном судне размещена площадка приема эвакуированного персонала платформы при спуске по ходовому концу кабель-троса в индивидуальном спасательном средстве.
Поставленная задача достигается тем, что эвакуация персонала осуществляется воздушным путем.
Спуск с палубы МП на ледовую поверхность выполнен при помощи кранового оборудования, а транспортировка персонала от аварийной МП осуществляется при помощи амфибийного судна.
Чтобы продемонстрировать отличительные особенности заявленного технического решения в качестве примера, не имеющего какого либо ограничительного характера, описан предпочтительный вариант его реализации на МП стационарного типа.
На фиг. 1, 2, 3 показан комплекс аварийной эвакуации на лед персонала МП, где позициями обозначены: морская платформа 1, грузовая стрела 2, каретка 3, механизм расцепления 4, шкив 5, кабель-трос 6, палубная лебедка 7, электроразъем 8, амфибийное судно 9, площадка 10 для размещения амфибийного судна 9, станция 11 управления электроприводом воздушного винта в насадке, сцепка 12, площадка 13 приема, индивидуальное спасательное средство 14, подстилающая поверхность 15.
Принцип действия комплекса аварийной эвакуации на лед персонала и экипажа морских платформ.
В предполагаемой заявке описано техническое решение для построения комплекса аварийной эвакуации персонала МП.
На нижней палубе 1 МП размещена грузовая стрела 2 с возможностью разворота вдоль борта МП. По грузовой стреле 2 перемещается каретка 3 посредством транспортировочной лебедки 7 с кабель-тросом 6. Ходовой конец кабель-троса 6 снабжен механизмом расцепления 4 груза. На каретке 3 смонтирован шкив 5 («плавающий») как направляющий узел кабель-троса 6. Коренной конец кабель троса 6 заведен в палубную лебедку 7 с электроразъемом 8 для передачи электромощности на ходовой конец кабель-троса 6. Ниже палубы МП закреплена площадка 10 для размещения амфибийного судна (судна на воздушной подушке) 9. На судне 9 размещена станция управления электроприводом 11 воздушного винта в насадке закрепленного в носовой оконечности судна 9 в поперечном направлении движению. В кормовой оконечности судна 9 оборудована площадка 13 приема эвакуированного с МП персонала. Электроэнергия с ходового конца кабель-троса 6 подается на судно 9 через сцепку 12, в том числе как резервное электроснабжение. Спуск персонала по кабель-тросу 6 осуществляется и использованием общеизвестных ИСС 14 на площадку 13.
В аварийной ситуации каретка 3 перемещается вдоль развернутой по борту МП грузовой стрелы 2. Механизм расцепления 4 заводится в огон тросов подвески судна 9, снимает его с площадки 10, поднимая до уровня палубы МП. Персонал МП размещается на судне (количество эвакуированных определяется пассажировместимостью судна) (фиг. 1). Затем каретка 3 возвращается к основанию грузовой стрелы 2 посредством транспортировочной палубной лебедки. Грузовая стрела 2 разворачивается в рабочее положение от борта МП (фиг. 2). Каретка 4 перемещается на оконечный участок грузовой стрелы 2. Так как ролик каретки 3 плавающий, то под воздействием нагрузки он перемещается в крайнее положение кабель-троса 6 (фиг. 3).
Длина грузовой стрелы 2 существующих крановых установок достигает 50 м, что позволяет отвести по воздуху судно от участка торосистого льда или выбрать участок ледового поля с минимальной торосистостью. Опустив судно 9 на ледовую поверхность, огон механизма расцепления 4 переносится на сцепку 12 размещенной в районе площадки 13.
Спуск судна 9 на ледовую поверхность может быть осуществлен как с эвакуируемым персоналом, так и без него. В последнем случае персонал может перемещается по кабель-тросу 6 в ИСС 14.
При этом принимаются организационные меры по исключению возможности передачи электроэнергии по кабель-тросу.
Так как в настоящее время пассажировместимость амфибийных судов значительно меньше общего количества персонала МП, то возможно размещение несколько амфибийных судов 9 на борту МП, обслуживаемых единой грузовой стрелой 2. Амфибийное судно «отстегивается» от ходового конца кабель троса 6 и маневрируя между торосами амфибийное судно 9 (с использованием станции управления электроприводом воздушного носового подруливающего устройства 11) отходит от аварийной МП. Эвакуируемый персонал МП переходит с амфибийного судна 9 на обеспечивающее аварийно-спасательное судно. Возможен возврат амфибийного судна 9 к МП за следующей партией персонала. Их прием осуществляется по вышеописанной технологии.
Положительный эффект предлагаемого изобретения заключается в том, что эвакуация и гарантированный отход от аварийной МП по ледовой поверхности на амфибийном судне, спуск персонала на ледовую поверхность за пределы пояса торосистого льда, быстрый отход предлагаемого КСС - амфибийного судна (по сравнению с существующими КСС) от аварийной МП, подача на амфибийное судно резервной электроэнергии в случае отказа основного источника, наличие на амфибийном судне дополнительной накопительной площадки для увеличения пассажировместимости сокращения времени покидания аварийной МП, обеспечение эвакуируемого по наклонному кабель-тросу персонала индивидуальным страховочным снаряжением для перемещения с регулируемой скоростью и использованием тормозного зажима. Исключение срыва эвакуируемого персонала с кабель-троса.
Источники информации.
1. Сазонов Н.Е. «Спасательные средства для ледовых условиях: состояние вопроса и возможные пути решения. Журнал «Арктика: экономика и экология», №4(12). - 2013, с. 32-39.
2. Патент RU №2288132 С2. 27.11.2006.
3. Патент RU №43467 U1, 27.01.2005.
4. Патент RU №2574673 С1, 10.02.2016.
5. Патент RU №2574674 С1, 10.02.2016.
6. Авторское свидетельство SU №1625776 А1, 07.02.1991.
7. Заявка RU №2009146819 А, 27.06.2011.
8. Патент US №4639229 А, 27.01.1987.
9. Патент US №6678395 В2, 13.01.2004.
10. Интернет-источник-
http://www.ibrae.ac.ru/docs/4/2812/29/032_039_ARKTIKA_4/2812/29_12_2013.pdf.
11. Интернет-источник- http://forum.zr.ru/forum/topic/387987-arktos-kanadskij-variant-vsedorozhnika/).
12. Интернет-источник- http://forum.zr.ru/forum/topic/387987-arktos-kanadskij-variant-vsedorozhnika/
13. Интернет-источник-
https://docviewer.yandex.ru/view/58042574/?*=XQD4Q62U41Q58yaCOSXx8tMLCWp7InVy
bCI6Imh0dHA6Ly9zaGVsZiluZWZ0LmdhenByb20ucnUvZC9ibG9ja29udGhlbWFpbnBhZ2UvMDQvNC9wcmV6ZW50YXRz.
14. Заявка RU №2017113802 от 20.04.2017.
15. Интернет-источник- http://activeplanet.ru/content/doc111.html.