ПОДВОДНОЕ СУДНО ДЛЯ ОБСЛУЖИВАНИЯ ПОДВОДНЫХ ДОБЫЧНЫХ КОМПЛЕКСОВ НА АРКТИЧЕСКОМ ШЕЛЬФЕ И ДРУГИХ ПОДВОДНО-ТЕХНИЧЕСКИХ РАБОТ
UNDERWATER VESSEL FOR MAINTENANCE OF UNDERWATER MINING COMPLEXES AT ARCTIC SHELF AND OTHER UNDERWATER ENGINEERING OPERATIONS

Изобретение относится к области судостроения, к подводным судам для подводно-технических работ, в частности, к подводным судам для технического обслуживания и ремонта подводных добычных комплексов на арктическом шельфе.
Известна система для обеспечения технического обслуживания и ремонта подводных добычных комплексов в ледовых условиях (RU, п. №2544045, д. пр. 05.09.2013), содержащая спускаемые с обеспечивающего судна подводный аппарат-носитель с установленным на нем подводным роботом, связанный с надводным обеспечивающим судном силовым кабелем, кабелем управления и страховочным тросом. В состав системы введены в форме кольцевых секторов в плане цистерны главного балласта с клапанами вентиляции в верхней их части и кингстонными решетками в нижней части и цистерны уравнительного балласта, причем указанные цистерны последовательно соединены друг с другом с помощью жестких разъемных креплений по периметру их смежных поверхностей, образуя тем самым кольцевой корпус подводного аппарата-носителя, и расположены они по окружности попеременно, преимущественно с равными интервалами и равноудаленными от центра упомянутого кольцевого корпуса. При этом аппарат-носитель оснащен баллонами сжатого воздуха, манипуляторами, блоком управления им, а также движительно-рулевым комплексом, состоящим из поворотных движительных устройств с приводами, системами сжатого воздуха и уравнительного балласта. В корпусе обеспечивающего судна выполнена шахта для спуска и подъема подводного аппарата-носителя вместе с подводным роботом или с оборудованием подводного добычного комплекса.
Недостатком являются ограниченные возможности комплекса. В частности, малый диапазон возможных горизонтальных перемещений из-за наличия вертикального кабель-троса и кругового расположения движителей, ограничение глубины использования комплекса.
Известно подводное судно для выполнения подводно-технических работ (RU, п. №2097262, д. пр. 18.05.1995), содержащее прочный корпус, разделенный на отсеки, один из которых выполнен с люком на днище для спуска и подъема водолазов. Судно снабжено установленными под палубой в отсеке с упомянутым люком рельсами для грузоподъемной тележки спуска и подъема оборудования для ремонта подводного трубопровода и якорной системой для позиционирования судна над дном. При этом длина рельс равна длине отсека с люком, а смежные с последним отсеки выполнены с расположенными на днище смотровыми иллюминаторами для наблюдения за ремонтом и освещения ремонтируемого участка трубопровода.
Недостатком является ограниченность функциональных возможностей. Применим только для ремонта подводных трубопроводов.
Известно подводно-надводное транспортное судно ледового плавания (RU, п. №2172698, д. пр. 24.01.2000), содержащее корпус клиновидной формы, заостренный кверху в поперечном сечении, с верхней частью носовой оконечности, имеющей конический участок, наклоненный в диаметральной плоскости к ватерлинии вниз с наибольшим сечением корпуса, расположенным на небольшом расстоянии от его крайней носовой точки и превышающим по ширине ватерлинии остальные сечения. Носовая оконечность представляет собой совокупность двух наклоненных к носу поверхностей, соединенных выше крейсерской ватерлинии, при этом носовая оконечность ниже крейсерской ватерлинии имеет ледокольные очертания.
Недостатком является ограниченность функциональных возможностей.
Известно подводное судно ледового плавания (RU, п. №2086460, д. пр. 08.02.1995), включающее корпус, обладающий запасом плавучести и имеющий профилированную носовую оконечность. Корпус в поперечном сечении имеет клиновидную форму, заостренную кверху, а носовая оконечность корпуса выполнена в виде конической поверхности, наклоненной в диаметральном сечении под углом 20-45° к ватерлинии и плавно сопряженной со сфероидальной поверхностью, имеющей наибольшую ширину на расстоянии 0,10-0,15 длины корпуса, и сопряженной в свою очередь с седловидной поверхностью, минимум которой расположен на расстоянии 0,16-0,20 длины корпуса. При этом ширина действующей ватерлинии в области сфероидальной поверхности в ее наибольшем сечении превышает ширину ватерлинии в области минимума седла на 3-6 м.
Недостатком является низкая ледовая проходимость, ограниченность функциональных возможностей.
Известна многофункциональная подводная станция (RU, п. №2436705, д. пр. 02.07.2010), используемая для работы в арктических условиях, имеющая отсеки, с размещенным в них научно-исследовательским оборудованием, водолазным комплексом, устройствами шлюзования и принятая за прототип. Многофункциональная подводная станция предназначена как для научно-исследовательских, так и для подводно-технических работ в круглогодичном режиме, для чего она снабжена атомной энергетической установкой, ангарами для выпуска и приема необитаемых подводных аппаратов, лебедками для выпуска и приема сейсмокос, расположенными в забортном пространстве, комплексами для подводно-технических работ, размещаемыми в грузовом трюме в виде сменного оборудования, принимаемого в зависимости от конкретных рейсовых заданий. Для увеличения безопасности экипажа при плавании под льдом предусмотрена самоходная спасательная камера, снабженная средствами поиска полыньи для всплытия. Также предусмотрено устройство для разрушения льда, обеспечивающее возможность выхода экипажа на лед при приледнении станции.
Недостатком является низкая ледовая проходимость станции в надводном положении, ограниченность функциональных возможностей, необходимость смены используемого оборудования. Известная лодка включает корпус цилиндрической формы, носовая часть лодки имеет традиционную форму сечения - окружность. Поэтому при движении в надводном положении во вскрытом канале велико трение корпуса о взломанные льдины. Полусферическая форма носовой оконечности и главный движительный комплекс МПС, включающий один гребной винт большого диаметра в насадке, а также заостренная по оси наружного корпуса кормовая оконечность с крестообразным оперением не позволяют станции плавать в надводном положении во льдах и в ледовый период обеспечивают только всплытие без хода в полыньях.
Задачей изобретения является создание подводного судна для обслуживания подводных добычных комплексов на арктическом шельфе и других подводно-технических работ с возможностью надводного хода во льдах за счет конструкции наружного корпуса и с возможностью выполнения широкого спектра подводно-технических и/или спасательных работ.
Техническим результатом является расширение функциональных и эксплуатационных возможностей.
Технический результат достигается тем, что в подводном судне для обслуживания подводных добычных комплексов на арктическом шельфе и других подводно-технических работ, выполненном в виде подводной лодки, двухкорпусным и содержащем наружный корпус и прочный корпус, разделенный на отсеки, ядерную энергетическую установку, движительно-рулевой комплекс, балластно-уравнительную систему, гидроакустическое оборудование, ангары для выпуска и приема необитаемых подводных аппаратов, водолазный комплекс, устройства шлюзования, носовая оконечность наружного корпуса снабжена форштевнем с углом наклона на уровне крейсерской ватерлинии 40-65°, обводы наружного корпуса в носовой оконечности выполнены с углом наклона крейсерской ватерлинии на носовом перпендикуляре в сечении по данной ватерлинии 35-50° и с углом наклоном шпангоута на уровне крейсерской ватерлинии в сечении по шпангоуту 20-30°, а обшивка наружного корпуса снабжена ледовым усилением, включающим сплошной продольный ледовый пояс на уровне крейсерской ватерлинии, ледовое усиление днища от носовой до кормовой оконечности и усиленные верхние части носовой оконечности и ограждения рубки, при этом гребная установка выполнена с двумя электродвигателями и двумя валами, кормовая оконечность выполнена Т-образной в поперечном сечении в районе винтов с верхней горизонтальной широкой частью выше крейсерской ватерлинии и нижней частью в виде вертикального стабилизатора, по обе стороны которого не менее 1,3 м вниз от крейсерской ватерлинии установлены два движителя с гребными винтами в насадке, а горизонтальные и вертикальные подруливающие устройства выполнены типа «винт в трубе» и установлены попарно в носовой и в кормовой оконечностях, при этом подводное судно снабжено обитаемым подводным аппаратом и ангаром для него обтекаемой формы, расположенным в кормовой части ограждения рубки, и захватным грузоподъемным устройством, установленным в нижней части носовой оконечности, а отдельные ангары для необитаемых подводных аппаратов выполнены в нижней части межбортного пространства в районе киля, в верхней части носовой оконечности выше крейсерской ватерлинии и в прочном корпусе и в межбортном пространстве с протяженностью до обшивки наружного корпуса, при этом указанные ангары снабжены открывающимися щитами-обтекателями, барабанами кабель-троса, устройствами раскрепления по-походному.
Угол наклона форштевня на уровне крейсерской ватерлинии может быть выбран 40-45°, угол наклона крейсерской ватерлинии на носовом перпендикуляре 35-40°, а угол наклона шпангоута на уровне крейсерской ватерлинии 25-30°.
Обшивка наружного корпуса в районе ледового усиления может быть выполнена увеличенной толщины и усиленного набора.
Обшивка наружного корпуса в бортовой части ледового пояса может быть выполнена по продольной системе набора с установкой рамных шпангоутов таврового профиля.
Ледовый пояс может быть выполнен с переменной по длине и высоте наружного корпуса толщиной 16-30 мм.
В районе ледового пояса шпангоуты прочного и наружного корпусов могут быть соединены продольными стрингерами, выполненными из сварного таврового профиля.
В районе ледового пояса листовые конструкции обшивки наружного корпуса могут быть подкреплены ребрами жесткости, установленными в направлении, близком к перпендикулярному к обшивке, с расстоянием между ребрами жесткости не более 400-500 мм.
Ледовое усиление днища от форпика до ахтерпика может быть выполнено в виде двойного дна с расстоянием между продольными ребрами жесткости не более 400 мм.
Верхние части носовой оконечности и ограждения рубки могут быть выполнены с возможностью статического проламывания льда толщиной до 0,7 м при всплытии.
Ангар для обитаемого подводного аппарата может быть выполнен в виде продолжения ограждения рубки со стенками и крышей-обтекателем.
Ангары для необитаемых подводных аппаратов могут быть снабжены устройствами вывода аппаратов за борт.
Ангар для необитаемого подводного аппарата может быть выполнен в виде горизонтальной трубы, расположенной в прочном корпусе и межбортном пространстве перпендикулярно диаметральной плоскости.
Устройство подъема барабана кабель-троса необитаемого подводного аппарата может быть выполнено в виде несущей штанги, например, телескопического типа и расположено в ангаре.
Устройства раскрепления аппаратов по-походному выполнены автоматическими с механическим, гидравлическим или электромагнитным зажимом.
Ангар в районе киля может быть выполнен с возможностью осушения на глубине менее 20 м, а прочный корпус снабжен люком для спуска в ангар.
В нижней части носовой оконечности, в районе ограждения рубки и в районе днища может быть установлено оборудование телевизионного наблюдения.
Изобретение поясняется чертежами. На фиг. 1 представлен продольный вертикальный разрез подводного судна по диаметральной плоскости. На фиг. 2 представлен вид подводного судна сверху. На фиг. 3, 4 и 5 схематично представлены параметры формы корпуса, а именно, соответственно, угол наклона форштевня на уровне крейсерской ватерлинии, угол наклона крейсерской ватерлинии на носовом перпендикуляре в сечении по данной ватерлинии и угол наклона шпангоута на уровне крейсерской ватерлинии в сечении по шпангоуту. На фиг. 6 представлены районы ледовых усилений подводного судна. На фиг. 7 схематично представлен поперечный разрез кормовой оконечности подводного судна в районе движителей. На фиг. 8, 9, 10 схематично представлены поперечные разрезы подводного судна по ангарам для подводных аппаратов, а именно, на фиг. 8 - по ангару для обитаемого аппарата и по ангару в киле, на фиг. 9 - по ангару для необитаемого аппарата в прочном корпусе и на фиг. 10 - по ангару в носовой оконечности и по захватному грузоподъемному устройству?
Подводное судно для обслуживания подводных добычных комплексов на арктическом шельфе и других подводно-технических работ выполнено в виде подводной лодки, двухкорпусным и включает наружный корпус 1 и прочный корпус 2, разделенный на отсеки, ядерную энергетическую установку 3, движительно-рулевой комплекс, балластно-уравнительную систему, гидроакустическое оборудование, ангары для выпуска и приема необитаемых подводных аппаратов на подводном кабеле, водолазный комплекс, устройства шлюзования. А также размещенные в подводном судне системы управления и жизнеобеспечения.
Подводное судно содержит наружный корпус 1 с ледовым усилением, повышающим его прочность, развитую носовую оконечность 4, предназначенную для разрушения ледяного поля, и кормовую оконечность 5, защищающую движители 16 от льда. Форма носовой оконечности 4 обеспечивает возможность надводного хода подводного судна при наличии льдов. Носовая оконечность 4 наружного корпуса 1 снабжена форштевнем 6 с углом наклона на уровне крейсерской ватерлинии 7 40-65° (фиг. 3). Наличие в носовой оконечности 4 наклонного форштевня 6 повышает ее мореходность и обеспечивает ледовую проходимость подводного судна в надводном положении во льдах. Чем меньше угол наклона форштевня 6, тем больше способность проламывать лед и ледовая проходимость, т.е. больше толщина проходимого ледового покрова. Но при этом за счет сужения носовой оконечности 4 уменьшается ее вместимость, размещение систем затруднено и остается неиспользованное пространство. Угол наклона форштевня 6 40-65° обеспечивает давление наружного корпуса 1 на льды и проходимость подводного судна при толщине битого льда до 1,2 м и достаточное носовое пространство. Угол наклона менее 40° уменьшает вместимость судна, угол наклона более 65° уменьшает ледовую проходимость менее 0,6 м.
Обводы наружного корпуса 1 в носовой оконечности 4 выполнены с углом наклона крейсерской ватерлинии 7 на носовом перпендикуляре НП в сечении по данной ватерлинии 35-50° и углом наклона шпангоута 8 на уровне крейсерской ватерлинии в сечении по шпангоуту в носовой оконечности 4-20-30° (фиг. 4 и 5). Угол наклона крейсерской ватерлинии 7 определяет объем носовой оконечности 4. Угол менее 35° уменьшает вместимость подводного судна, угол более 50° уменьшает ледовую проходимость менее 0,6 м.
Угол наклона шпангоута 8 на уровне крейсерской ватерлинии 7 определяет поперечные размеры наружного корпуса 1 и обеспечивает наименьшее расстояние между наружным 1 и прочным 2 корпусами с учетом величины ледовой проходимости. А также определяет угол наклона борта и исключает подъем льда на палубу. Угол более 30° увеличивает развал бортов и расстояние между корпусами 1 и 2, что нецелесообразно, т.к. требует увеличения ширины и водоизмещения цистерн главного балласта Угол менее 20° уменьшает ледовую проходимость менее 0,6 м.
Наличие развитой носовой оконечности 4 обеспечивает ледовую проходимость подводного судна в надводном положении при толщине битого льда не более 1,2 м, что расширяет его функциональные и эксплуатационные возможности. Одновременно, за счет обтекаемости наружного корпуса 1 сохранена возможность подводного хода.
Угол наклона форштевня 6 на уровне крейсерской ватерлинии 7 может быть принят 40-45°, угол наклона крейсерской ватерлинии 7 на носовом перпендикуляре НП 35-40°, а угол наклона шпангоута 8 на уровне крейсерской ватерлинии 7 25-30°. Такое исполнение носовой оконечности 4 позволяет подводному судну самостоятельно плавать в летне-осеннюю навигацию в разреженном среднем однолетнем льду толщиной 0,7-1,2 м, а в зимне-весеннюю навигацию - в разреженном среднем однолетнем льду толщиной до 0,8 м.
Угол наклона форштевня 6 на уровне крейсерской ватерлинии 7 может быть принят 55-65°, угол наклона крейсерской ватерлинии 7 на носовом перпендикуляре НП 40-50°, а угол наклона шпангоута 8 на уровне крейсерской ватерлинии 7 20-25°. Такое исполнение носовой оконечности 4 позволяет подводному судну самостоятельно плавать в летне-осеннюю навигацию в разреженном среднем однолетнем льду толщиной до 0,9 м, а в зимне-весеннюю навигацию - в разреженном тонком однолетнем льду толщиной до 0,7 м.
Наружный корпус 1 судна выполнен с ледовым усилением обшивки в зонах возможного прямого воздействия ледовых нагрузок. Исходя из условий надводного плавания во льдах, обшивка наружного корпуса 1 снабжена ледовым усилением, включающим сплошной продольный ледовый пояс 9 на уровне крейсерской ватерлинии 7 по всей длине наружного корпуса 1, ледовое усиление днища 10 от носовой 4 до кормовой оконечности 5 - для защиты от утопленных льдов и усиленные верхние части 11 носовой оконечности 4 и ограждения рубки 12 (фиг. 6).
Ледовое усиление обеспечивает повышение прочности наружного корпуса 1 и его защиту от истирания и ударов при контакте со льдами, что обеспечивает возможность плавания во льдах и ледовую проходимость подводного судна в надводном положении во льдах и расширяет функциональные и эксплуатационные возможности подводного судна. Обшивка наружного корпуса 1 в районе ледового усиления выполнена увеличенной толщины и усиленного набора. Толщину обшивки рассчитывают по условиям восприятия ледовой нагрузки и учитывают истирание при контакте со льдом, исходя из среднегодового уменьшения толщины обшивки вследствие коррозионного износа и истирания. Увеличенная толщина обшивки наружного корпуса 1 повышает прочность наружного корпуса 1 для восприятия ледовой нагрузки и защиту от истирания при контакте со льдом, что расширяет функциональные и эксплуатационные возможности подводного судна.
Ледовый пояс 9 выполнен с переменной по длине и высоте наружного корпуса 1 толщиной. В зависимости от района ледового пояса 9 толщина обшивки до 16-30 мм. Конструкция носовой оконечности 4 в районе ледового пояса 9 выполнена из листов толщиной до 30 мм, обшивка кормовой оконечности 5 до 16 мм. Обшивка наружного корпуса 1 подводного судна в бортовой части ледового пояса 9 быть может выполнена по продольной системе набора с установкой рамных шпангоутов таврового профиля (не показано). Листовые конструкции обшивки наружного корпуса 1 в районах ледового усиления могут быть подкреплены продольными ребрами жесткости, установленными в направлении, близком к перпендикулярному к обшивке, с расстоянием между ребрами жесткости не более 400-500 мм. Шпангоуты прочного 2 и наружного 1 корпусов соединены продольными стрингерами, выполненными из сварного таврового профиля.
Ледовое усиление днища 10 от форпика до ахтерпика выполнено в виде двойного дна с расстоянием между продольными ребрами жесткости не более 400 мм (не показано), что защищает наружный корпус 1 от утопленного битого льда. Конструкцию двойного дна усиливает киль и два стрингера по бортам от киля (не показано). Усиленные верхние части 11 носовой оконечности 4 и ограждения рубки 12 выполнены усиленными с увеличенной толщиной обшивки до 26 мм и рамным набором. Это обеспечивает возможность статического проламывания льда толщиной до 0,7 м при всплытии во льдах.
Прочный корпус 2 поперечными переборками разделен на функциональные отсеки. Межотсечные люки выполнены с возможностью обеспечения свободного прохода по всей длине подводного судна (не показано). Энергетическая установка подводного судна включает ядерную паропроизводящую установку 3 и две турбогенераторные установки (не показано). Ядерная энергетическая установка 3 обеспечивает подводную автономность с возможность длительного нахождения под водой до 30 суток, подводную скорость не менее 8-10 узлов, надводную скорость в чистой воде не менее 8-10 узлов В качестве аварийного источника энергии под водой служат аккумуляторные батареи, например, литий-ионные, расположенные в концевых отсеках подводного судна (не показано). Возможность пуска ядерной энергетической установки 3, подзарядки аккумуляторных батарей в надводном положении и надводного хода при расхоложенной ядерной энергетической установке 3 обеспечивают два дизель-генератора, один из которых является резервным (не показано).
Движительно-рулевой комплекс включает гребную установку, подруливающие устройства 13, крестообразно расположенные вертикальные и горизонтальные стабилизаторы и рули в кормовой оконечности 5. Гребная установка выполнена с двумя электродвигателями 14 и двумя гребными валами 15, что повышает ее надежность. Два движителя 16, расположенные побортно, выполнены в виде гребных винтов в насадках на гребных валах 15, выходящих из прочного корпуса 1 в кормовой оконечности 5.
Наличие двух движителей 16 с гребными винтами в насадке позволяет уменьшить диаметр гребного винта и избежать касания расчетного льда, а также повышает живучесть и безопасность движительного комплекса, позволяя сохранять ход на втором винте и подруливающих устройствах 13 при выходе из строя одного из винтов или одной из линий вала. Это обеспечивает расширение функциональных и эксплуатационных возможностей, в частности, повышение надежности эксплуатации.
Кормовая оконечность 5 подводного судна выполнена Т-образной в поперечном сечении в районе винтов с широкой верхней горизонтальной частью выше крейсерской ватерлинии 7 и зауженной нижней вертикальной частью с образованием вертикального стабилизатора 17. Движители 16 с винтами в насадках установлены по обе стороны вертикального стабилизатора 17 не менее 1,3 м вниз от крейсерской ватерлинии 7 (фиг. 7).
Форма кормовой оконечности 5 определена количеством гребных валов 15 и движителей 16. Широкая верхняя часть кормовой оконечности 5 на высоте крейсерской ватерлинии 7 и надводного борта подводного судна обеспечивает защиту от льдов двух винтов движителя 16 и верхнего вертикального стабилизатора, исключает взаимодействие льда и винтов и способствует движению льдин вдоль широкой части кормовой оконечности 5 за корму. Установка движителя не менее 1,3 м вниз от крейсерской ватерлинии позволяет избежать касания расчетного льда.
Горизонтальные и вертикальные подруливающие устройства 13 выполнены типа «винт в трубе» и установлены попарно в носовой 4 и в кормовой оконечностях 5 в трубах проницаемых частей.
Движительно-рулевой комплекс обеспечивает маневренность подводного судна в надводном и подводном положении. Движительно-рулевой комплекс обеспечивает расширение функциональных и эксплуатационных возможностей подводного судна за счет обеспечения маневренности подводного хода и надводного хода в битом и сплошном льду толщиной до 0,8-1,2 м, за счет обеспечения режима зависания над местом работы в подводном положении, разворота на месте, стойкости к повреждениям.
Подводное судно выполнено с возможностью выполнения широкого спектра подводно-технических работ на всех этапах жизненного цикла подводного добычного комплекса, а также спасательных работ. Для этого подводное судно снабжено обитаемым подводным аппаратом 18, тремя типами необитаемых подводных аппаратов 19, 20 и 21 и захватным грузоподъемным устройством 22.
Наличие указанных подводных аппаратов и захватного грузоподъемного устройства 22 расширяет функциональные и эксплуатационные возможности подводного судна. Подводные аппараты 18, 19, 20, 21 размещены в отдельных, автономных ангарах 23, 24, 25 и 26, а захватное грузоподъемное устройство 22 установлено в отдельном свободном пространстве носовой оконечности 4 (фиг. 1).
Обитаемый подводный аппарат 18 используют там, где недопустимо близкое нахождение крупного судна с ядерной энергетической установкой, где нужна работа мощных манипуляторов, где необходимо присутствие человека, а также для проведения подводных спасательных операций. Для выполнения широкого спектра подводных работ обитаемый подводный аппарат 18 снабжен манипуляторами, фото- и видеокамерами, светильниками, различного рода датчиками и приборами (не показано).
Подводное судно снабжено ангаром 23 для обитаемого подводного аппарата 18 обтекаемой формы, расположенным в кормовой части ограждения рубки 12. (Фиг. 2 и 8). В поперечном сечении обводы ангара 23 совпадают с обводами ограждения рубки 12, что придает конструкции обтекаемую форму. Ангар 23 для обитаемого подводного аппарата 18 может быть выполнен в виде продолжения ограждения рубки 12 с раскрывающимися в стороны бортов боковыми створками или со стенками и крышей-обтекателем, сдвигающимся в корму. В ангаре указанный аппарат 18 закреплен на комингсе по-походному.
Размещение обитаемого подводного аппарата 18 в закрытом ангаре 23 в кормовой части ограждения рубки 12 обеспечивает защиту указанного аппарата 18 от давления набегающего потока при движении подводного судна под водой и увеличивает скорость хода подводного судна с обитаемым подводным аппаратом 18 на борту, что расширяет функциональные и эксплуатационные возможности подводного судна, например, при выполнении спасательных операций.
В нижней части носовой оконечности 4, в нос от носовой переборки прочного корпуса 2, установлено захватное грузоподъемное устройство 22, например, грейферного типа грузоподъемностью до 4 тонн, для выполнения разгрузочно-погрузочных и/или спасательных работ.
Необитаемые подводные аппараты 19, 20 и 21 расположены в отдельных ангарах, которые выполнены: 24 - в нижней части межбортного пространства в районе киля, 25 - в верхней части носовой оконечности 5 выше крейсерской ватерлинии 7 и 26 - в прочном корпусе 2 и в межбортном пространстве с протяженностью до обшивки наружного корпуса 1. При этом указанные ангары 24, 25, 26 снабжены открывающимися щитами-обтекателями, барабанами кабель-троса 31, устройствами раскрепления по-походному. Ангары для необитаемых подводных аппаратов 19, 20, 21 могут быть снабжены устройствами вывода аппаратов за борт или выдвижной платформой (фиг. 8, 9 и 10).
Наличие отдельно расположенных ангаров 23, 24, 25, 26 позволяет распределить обитаемый 18 и необитаемые подводные аппараты 19, 20, 21 в межбортном пространстве подводного судна и не занимать грузовую камеру. Ангары 23, 24, 25, 26 обеспечивают защиту указанных аппаратов от набегающего потока и их безопасную транспортировку, повышают надежность работы указанных аппаратов за счет возможности их обслуживания и обеспечения надежной подачи подводного кабель-троса во время их работы, увеличивают стойкость подводного судна к авариям.
Раздельное расположение необитаемых подводных аппаратов 19, 20, 21 по сравнению с прототипом уменьшает длину носовой оконечности 4, что делает ее более прочной и позволяет подводному судну плавать в ледовых условиях. А также уменьшает вероятность повреждения сразу всех указанных аппаратов при авариях, например, при навигационных столкновениях, т.е. повышает долговечность и надежность эксплуатации указанных аппаратов.
На подводном судне могут быть расположены, например, следующие три типа необитаемых подводных аппаратов 19, 20, 21, размещенных в отдельных индивидуальных ангарах, - рабочий необитаемый подводный аппарат 19 тяжелого класса, поисково-осмотровый необитаемый подводный аппарат 20 с функцией детектирования, поисково-осмотровый необитаемый подводный аппарат 21 с повышенной автономностью и дальностью действия.
Выбор районов расположения ангаров для необитаемых подводных аппаратов 19, 20, 21 обусловлен моделью их использования и конструкцией устройства его вывода за габарит подводного судна. По данным критериям, рабочий НПА тяжелого класса 19 выдвигают вниз и размещают в нижней части подводного судна в районе киля. Поисково-осмотровый подводный аппарат 20 с функциями поиска и детектирования для выхода из подводного судна выдвигают с барабаном кабель-троса 31 на платформе вверх и далее указанный аппарат направляют вперед, поэтому ангар размещен в верхней части носовой оконечности 4. Подводный аппарат 21 повышенной автономности разработан с боковым ангаром 26, выходящим из прочного корпуса 1 перпендикулярно диаметральной плоскости подводного судна, поэтому выдвигают в борт.
Размещение носового ангара 25 в верхней части носовой оконечности 4 выше крейсерской ватерлинии 7 подводного судна дает возможность осмотра необитаемого подводного аппарата 20, кабелей и барабанов 31 и проведения требуемых профилактических работ и незначительных ремонтов в надводном положении без захода в пункт базирования. Устройство подъема барабана 31 кабель-троса с гидравлическим погружным приводом подводного аппарата 20 может быть выполнено в виде несущей штанги, например, телескопического типа, и расположено в ангаре 25 или рядом с ним (не показано). Устройства раскрепления могут быть выполнены автоматическими с механическим, гидравлическим или электромагнитным зажимом.
В нижней части межбортного пространства подводного судна в районе киля установлен нижний ангар 24 для необитаемого подводного аппарата 19. Ангар 24 в районе киля выполнен с возможностью осушения на глубине менее 20 м, а прочный корпус 2 снабжен люком для спуска в ангар 24 (не показано).
Подводное судно снабжено системой наружного освещения, неподвижными и подвижными телекамерами. Выдвижные устройства, обеспечивающие радиосвязь, опознавание и визуальное наблюдение на перископной глубине и в надводном положении могут быть выполнены телескопическими. В нижней части носовой оконечности 4 и в районе днища подводного судна установлено оборудование телевизионного наблюдения, в частности, подводные телекамеры и светильники (не показано).
Ниже уровня расчетного льда в носовой оконечности 4 установлена основная гидроакустическая станция и вспомогательные гидроакустические системы с обтекателями (не показано). В верхней части надстройки подводного судна по аналогии с подводными лодками установлен аварийный всплывающий буй (не показано). Подводное судно содержит барокамеру 27 с входным шлюзом 28 и комингсами. Входной шлюз 28 расположен в днище подводного судна, в его диаметральной плоскости и имеет прямой выход в барокамеру 27.
Подводное судно для обслуживания подводных добычных комплексов на арктическом шельфе и других подводно-технических работ работает следующим образом. В район размещения подводного добычного комплекса на арктическом шельфе подводное судно идет в надводном положении по чистой воде или в подводном положении со скоростью не менее 8-10 узлов. Подводное судно также осуществляет самостоятельное надводное плавание в летне-осеннюю навигацию в разреженном битом однолетнем льду толщиной до 1,2 м или в тонком сплошном льду толщиной до 0,6 м.
При ходе подводного судна в надводном положении в районе подводного добычного комплекса или в районе выполнения работ под водой осуществляют погружение. Подводное судно выполнено с возможностью длительного нахождения под водой не менее 30 суток, на глубине до 400 м и возможностью всплытия в критических условиях с разрушением ледяного покрова. Экстренное всплытие подводного судна в акваториях с ледовым покровом осуществляют путем проламывания льда. При толщинах льда до 0,7 м проламывание с нижней поверхности льда осуществляют носовыми частями 11 надстройки и ограждения рубки 12. При толщинах льда более 0,7 проламывание льда осуществляют с помощью необитаемого аппарата 20 и зарядов, срабатывающих от акустического импульса, а подводное судно отходит на безопасное расстояние. Далее осуществляют всплытие и устранение внештатной ситуации.
На подводном судне использован принцип электродвижения. Ядерная паропроизводящая установка 3 подает пар на две расположенные побортно турбины, вращающие роторы двух электрогенераторов. Вырабатываемую электроэнергию подают по кабелю на два гребных электродвигателя 14, которые вращают гребные валы 15 и винты движителей 16. Подводное судно размещают под водой на донную постель, организованную за периметром подводного добычного комплекса, с возможностью быстрого перемещения к любому объекту по мере выполнения работ и дальнейшей работы в режиме зависания. Подводно-технические работы осуществляют с помощью обитаемого подводного аппарата 18 и/или необитаемых подводных аппаратов 19, 20, 21, размещенных в ангарах подводного судна, и/или захватным грузоподъемным устройством 22. Выполнение работ на глубине до 100-150 м может быть осуществлена с присутствием водолазов.
Подводное судно с указанными подводными аппаратами 18, 19, 20, 21 используют на всех этапах жизненного цикла подводного добычного комплекса, а именно, монтаж на дне якорей буровой установки и наблюдение за ними и якорными линиями, наблюдение за подводной буровой колонной и завершением скважин при морском бурении, монтаж оборудования указанного комплекса на дне акватории, подключение подводных трубопроводов, подключение подводных кабелей, наблюдение за пуском оборудования комплекса и за работой оборудования, контроль за подводной обстановкой в районе комплекса и предотвращение несанкционированного доступа в районе его размещения, обеспечение проведения под водой требуемых регламентных работ, осуществление плановых замен отдельных составляющих оборудования комплекса и оборудования в целом, осуществление подводных ремонтно-восстановительных работ, контроль состояния морских магистральных трубопроводов и подводных кабельных линий, осуществление местного управления отдельным оборудованием, демонтаж подводного оборудования. А также выполнение подводных спасательных работ. Выполнение данных операций обеспечивают как возможностями подводных аппаратов 18, 19, 20, 21, носителем которых является подводное судно, так и возможностями самого подводного судна.
После открытия верхнего ангара 23, обитаемый подводный аппарат 18 с посадочного комингса с использованием его движительного комплекса и средств навигации поднимают над ограждением и направляют в зону работ, ангар 23 закрывают. Возвращение указанного аппарата 18 на подводное судно обеспечивают средствами навигации указанного аппарата 18 и возможностями гидроакустической связи судно - обитаемый подводный аппарат 18. На момент посадки указанного аппарата 18 створки верхнего ангара 23 с помощью гидропривода 29 раскрывают и после посадки аппарата 18 возвращают назад, закрывая указанный аппарат 18 и закрепляя его по-походному. В зависимости от дальности работ, подводное судно при этом позиционируют на донных опорах или в режиме зависания. Непрерывность работы обеспечивают за счет подзарядки батарей обитаемого подводного аппарата 18 на подводном судне.
При использовании необитаемых подводных аппаратов 19, 20, 21 подводное судно, переводят в режим зависания и позиционируют носом или бортом к месту выполнения работ указанных аппаратов 19, 20, 21. За ходом работ наблюдают с подводного судна с помощью телекамер указанных аппаратов 19, 20, 21. Электропитание и управление каждого необитаемого аппарата осуществляют с подводного судна по кабель-тросу, для которого установлено устройство подъема барабана кабель-троса 31. При использования каждого необитаемого аппарата сначала с помощью, например, гидропривода открывают щит-обтекатель его ангара, затем поднимают барабан кабель-троса 31 необитаемого аппарата и устройство вывода аппарата за борт также с помощью, например, гидравлического привода. Одновременно с отходом необитаемого аппарата от подводного судна производят травление его кабель-троса с барабана 31. При окончании работ, одновременно с движением необитаемого аппарата к подводному судну с находящимся на штанге барабаном 31, производят выбирание кабель-троса во избежание его запутывания. Окончательное выбирание кабель-троса производят после установки необитаемого аппарата в ангаре с одновременным опусканием барабана 31. Далее производят закрытие щита-обтекателя ангара необитаемого аппарата и подводное судно переходит к следующему подводному объекту или в точку дежурства, откуда можно достаточно быстро переместиться к любому подводному объекту обустройства морского арктического месторождения.
Предпочтительное расстояние от носа подводного судна до объекта работ то, которое обеспечивает дополнительное освещение объекта подводными светильниками подводного судна, но не менее 10 м. При достаточной прозрачности воды за необитаемыми аппаратами 19, 20, 21 и ходом работ можно наблюдать с помощью подводных телекамер подводного судна. Предпочтительное расстояние днища подводного судна от грунта во время использования необитаемого аппарата - 10-20 м, при этом подводное судно позиционируют вблизи объекта работ и исключают попадание песка и ила в циркуляционные трассы ядерной установки 3 подводного судна.
Для выполнения подводных работ с помощью, например, поисково-осмотрового подводного аппарата 20 с функцией детектирования, расположенного в носовой оконечности 4, с использованием штатной системы подводной навигации или с использованием системы гидроакустических маячков на подводном оборудовании, подходят в точку работ таким расчетом, чтобы производить работы со стороны носа подводного судна и зависают на точке, используя штатные подруливающие устройства 13 и движительный комплекс. Такое положение подводного судна относительно поисково-осмотрового аппарата 20 и объекта работ обеспечивает надежность работы аппарата 20, т.к. возможность запутывания и повреждения силового кабеля при этом минимальна. Оператор, управляющий аппаратом 20, подводит аппарат 20 к объекту работ, ориентируясь сначала на нос судна, далее на работу бесплатформенной инерциальной навигационной системы, размещенной на аппарате 20, далее на видео телекамер аппарата 20, на которых также установлены светильники. Работы на объекте выполняют либо с помощью фото-видео камер, либо записывают показания датчиков, установленных на указанном поисково-осмотровом аппарате 20. По окончании работ оператор приподнимает аппарат 20 в толще воды и разворачивает его и с помощью указанной навигационной системы аппарата 20 и маячков на подводном судне приближает до визуального контакта с носовой оконечностью 4 подводного судна, после чего аппарат 20 по видеоизображению с использованием оптических маркеров заводят в ангар 25 и закрепляют по-походному с помощью устройства автоматического закрепления.
Обслуживание поисково-осмотрового аппарата 20 с функцией детектирования, расположенного выше ватерлинии 7, осуществляют в надводном положении подводного судна у пирса, в бухте или в тихую погоду. В бухте щит-обтекатель ангара 25 может быть открыт для увеличения освещенности и для обеспечения возможности подъема аппарата 20 и установки его на палубу обслуживающего судна или на береговую площадку.
При использовании, например, рабочего аппарата 19 тяжелого класса из ангара 24 в центральной части подводного судна, в районе киля, позиционируют подводное судно над местом работы или сбоку, производят открытие щита-обтекателя ангара 24, и аппарат 19, управляемый оператором, находящимся на подводном судне, выводят из ангара 24 и направляют к объекту работ с использованием навигационной системы аппарата 19 и маячков. Выполняют работу, по окончании которой указанный аппарат 20 разворачивают и с использованием навигационной системы, маячков на подводном судне и оптических маркеров возвращают в ангар 24. Работы на объекте выполняют манипуляторами указанного аппарата 19.
Например, для визуального контроля протяженных объектов, таких как морские магистральные трубопроводы или подводные кабельные линии, а также для поиска и классификации предметов, находящихся на дне, используют поисково-осмотровый необитаемый аппарат 21, расположенный в боковом ангаре 26 в прочном корпусе 1. Снижают скорость подводного судна до скорости аппарата 26, с помощью выдвижного устройства выпускают из ангара 26 указанный аппарат 21, который двигается, например, вперед или в сторону. Опустившись на расстояние 3-5 м от дна или протяженного объекта, продолжают движение только вперед вдоль дна или объекта, поддерживая заданную глубину. Подводное судно в это время идет со скоростью аппарата 21 и движется сзади и сбоку, находясь на расстоянии не менее 30 м от дна. По окончании работ подводное судно переводят в режим зависания и возвращают аппарат 21 в ангар.
Захват объекта захватным грузоподъемным устройством 22 осуществляют сверху с помощью гидропривода, производят откачку воды из заместительной цистерны 30 подводного судна в количестве, близком весу предмета в воде и производят подъем объекта и его перенос и спуск в требуемое место, после чего вес объекта компенсируют приемом воды в заместительную цистерну 30.
Таким образом, изобретение позволяет расширить функциональные и эксплуатационные возможности подводных судов для обслуживания подводных добычных комплексов и других подводно-технических работ.