Способ эвакуации из буровой платформы и устройство его реализации
METHOD OF EVACUATION FROM DRILLING PLATFORM AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к способам и устройствам для аварийной эвакуации людей при возникновении пожарной опасности на буровых платформах, когда отсутствует энергопитание и доступ по воздуху сверху отрезан огнем, а специальные средства (раздвижные лестницы и коленчатые подъемники) не могут быть использованы из-за ограниченности своих возможностей.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известен способ эвакуации людей из многоэтажных зданий, высотных сооружений и буровых платформ, который позволяет быстро спустить людей с крыши на грунт. Это достигается тем, что эвакуация осуществляется вертикально вниз по тросам с торможением на спуске. Для этого на крыше многоэтажного здания установлен опорный узел для тросов, на которые нанизаны кольца для крепления спасаемых людей (в книге Н.В. Гулиа. «Инерция». - М: Наука, 1982. - 152 с. Патент RU 2056877 [1]).
Известный способ эвакуации [1] производится путем вертикального управляемого спуска и торможения с потерями энергии, которые используются для регулирования скорости спуска. Очередной спасаемый подсоединяется к кольцу и производится его спуск. Усилие торможения регулируют разведением спасателями двух тросов между собой.
Таким образом, известен способ эвакуации из буровой платформы, заключающийся в управляемом вручную спасателями спуске контейнера или кабины при потере энергии торможения по вертикали с торможением при помощи тросов или ленты.
Недостатками известного способа для эвакуации людей можно считать следующие: процесс спуска не автоматизирован, конструктивная сложность и необходимость энергопитания привода перемещения тормозных тросов; относительно большое время на осуществление цикла спуска.
Известно спасательное устройство для эвакуации людей из высотных зданий и сооружений при пожарах, содержащее маховичный накопитель энергии (Гулиа Н.В., Очан М.Ю., Юдовский И.Д. А.с. СССР №827082. Спасательное устройство. БИ №17. 1982 г. [2]). Известное спасательное устройство [2] содержит спускаемую кабину, соединенную с тросом или лентой, навитой в рулон на барабан, который жестко связан валом с маховиком. Механизмы рекуперации энергии в виде барабана и маховика установлены на крыше многоэтажного здания или на буровой платформе. Спускаемая кабина крепится к концу ленты или троса. Передаточным механизмом к маховику является навитый на барабан рулон ленты, служащий одновременно грузонесущим элементом. За счет изменения в процессе сматывания радиуса намотки ленты и передаточного отношения передаточного механизма происходит кинематическое торможение кабины при переходе ее потенциальной энергии в кинетическую энергию маховика.
Таким образом известно спасательное устройство, включающее буровую платформу с установленными на ней узлом крепления троса или ленты и с механизмом рекуперации энергии торможения в виде соединенных между собой передаточного механизма - барабана с намотанной лентой или тросом, и маховика, а также контейнера или кабины с корпусом и люком для размещения людей, соединенным тросом или лентой с барабаном.
Недостатками известного спасательного устройства для эвакуации людей из высотных зданий и буровых платформ можно считать следующие: процесс спуска не автоматизирован, конструктивная сложность установки спасательного, устройства на крыше высотного здания или платформы и необходимость энергопитания привода перематывания ленты на барабан; относительно большое время на осуществление цикла спуска.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Цель изобретения способа эвакуации из буровой платформы и устройства его реализации заключается в автоматизации спуска, комфортной посадки и спуска людей в герметичном контейнере, повышении безопасности с одновременным сокращением времени эвакуации.
В аварийной ситуации эвакуации людей при возникновении пожарной опасности на буровых платформах, когда отсутствует энергопитание и доступ по воздуху сверху буровой платформы отрезан огнем, установка энергосберегающего оборудования на крыше в зоне огня не имеет смысла. Поэтому энергосберегающее оборудование необходимо установить внутри спускаемого контейнера.
Предлагаемый способ эвакуации из буровой платформы отличается тем, что с целью автоматизации спуска, комфортной посадки и спуска людей в герметичном контейнере, повышение безопасности с одновременным сокращением времени эвакуации, что управляемый автоматически спуск контейнера по вертикали производится с запасением энергии торможения внутри спасательного устройства с помощью маховичного аккумулятора, которая после окончания спуска используется для последующего горизонтального перемещения и удаления контейнера от места катастрофы буровой платформы.
1. Способ эвакуации из буровой платформы, заключающийся в управляемом вручную спасателями спуске контейнера или кабины при потере энергии торможения по вертикали с торможением при помощи тросов или ленты, отличающийся тем, что с целью автоматизации спуска, комфортной посадки и спуске людей в герметичном контейнере, повышение безопасности с одновременным сокращением времени эвакуации, управляемый автоматически спуск контейнера по вертикали осуществляется с запасением энергии торможения внутри спасательного устройства с помощью маховичного аккумулятора, которая после окончания спуска используется для последующего горизонтального перемещения и удаления контейнера от места катастрофы буровой платформы.
Общим признаком известного и предлагаемого способа эвакуации является то, что эвакуация осуществляется в контейнере или кабине, производится вертикально вниз по двум тросам с торможением на спуске, но это совпадение признаков наблюдается у всех способов спасения из высотных сооружений и буровых платформ.
Существенное отличие предлагаемого способа от известного заключается в том, что управляемый автоматически спуск контейнера по вертикали осуществляется с запасением энергии торможения внутри контейнера спасательного устройства, которая после окончания спуска используется для последующего горизонтального перемещения и удаления людей от места катастрофы.
С целью автоматизации спуска, комфортной посадки и спуска людей в герметичном контейнере, повышение безопасности с одновременным сокращением времени эвакуации, предлагается спасательное устройство эвакуации из буровой платформы, отличающееся тем, что механизм рекуперации энергии торможения размещен внутри корпуса контейнера или кабины.
2. Спасательное устройство, включающее буровую платформу с установленными на ней узлом крепления троса или ленты и с механизмом рекуперации энергии торможения в виде соединенных между собой передаточного механизма - барабана с намотанной лентой или тросом, и маховика, а также контейнера или кабины с корпусом и люком для размещения людей, соединенным тросом или лентой с барабаном, отличающееся тем, что с целью автоматизации спуска, комфортной посадки и спуске людей в герметичном контейнере, повышение безопасности с одновременным сокращением времени эвакуации, механизм рекуперации энергии торможения размещен внутри корпуса контейнера или кабины.
Общим признаком известного и предлагаемого спасательного устройства является то, что эвакуация осуществляется в контейнере или кабине, подвешенной на тросах, но это совпадение признаков наблюдается у всех способов спасения из высотных сооружений и морских буровых платформ.
Существенное отличие предлагаемого спасательного устройства от известного заключается в том, что управляемый автоматически спуск контейнера по вертикали осуществляется с запасением энергии торможения внутри контейнера маховичным аккумулятором, которая после окончания спуска используется для последующего горизонтального перемещения и удаления людей от места катастрофы.
Существенное отличие предлагаемого способа эвакуации из буровой платформы и спасательного устройства поясняется структурной схемой, изображенной на фиг. 1. Спасательное устройство выгодно отличается от известных тем, что позволяет рекуперировать часть энергии торможения в маховичном аккумуляторе энергии, расположенном в спускаемом контейнере, и использовать накопленную энергию на другие цели, например, для горизонтального перемещения спасательного устройства и удаления его от места аварии или пожара буровой платформы. С этой целью под буровой платформой 1 размещается узел крепления троса 2, который прикреплен автоматическим разъемом к барабану 4, находящемуся внутри контейнера 3, оборудованного люком 19 для посадки людей. Барабан 4 с намотанным тросом 2 соединен входным валом с муфтой 6, управляемой рычагом управления 7. С другой стороны муфта 6 соединена с механизмом рекуперации энергии торможения, включающим мультипликатор 8, имеющим в своем составе планетарный механизм 18, и маховиком 9. Муфта, в зависимости от положения рычага управления 7, соединяет тягой 20 входной вал 5 или выходной вал 15 с корпусом контейнера 3. В начальном положении рычага управления контейнер удерживается в неподвижном состоянии. Операции спуска контейнера 3 и его горизонтального перемещения в воде вызываются перемещением рычага управления 7. Начальное перемещение рычага управления 7 вызывает опускание контейнера 3, вращение барабана 4 и маховика 9, запасающего энергию торможения и снижающего скорость спуска. Планетарный механизм 18 имеет число степеней свободы w=2 и три входа, описание его общеизвестно [3]. Он кинематически соединен с муфтой 6, с маховиком 9 и выходным валом 15 с винтом 10. Конечное перемещение рычага управления 7 вызывает горизонтальное перемещение контейнера с помощью энергии, запасенной в маховике при торможении на спуске.
Дополнительные отличия предлагаемого спасательного устройства от известного заключаются в том, что механизм рекуперации энергии торможения дополнительно оснащен мультипликатором, состоящим из двух зубчатых передач с неподвижными осями и планетарным механизмом, соединенных с маховиком и с механизмом управления рекуперации энергии и винтом, соединенными между собой входным и выходным валами, а также тем, что механизм управления рекуперации энергии торможения в виде муфты, соединяющей попеременно входной и выходной валы с корпусом оснащен рычагом управления, имеющего три последовательных положения: посадки людей в контейнер, спуска контейнера по вертикали и горизонтального перемещения, а соединение троса и барабана дополнительно оснащено автоматическим разъемом.
Дополнительные отличия предлагаемого спасательного устройства от известного заключаются также в том, что:
3. механизм рекуперации энергии торможения дополнительно оснащен мультипликатором, состоящим из двух зубчатых передач с неподвижными осями и планетарным механизмом, соединенных с маховиком и с механизмом управления рекуперации энергии и винтом, соединенными между собой входным и выходным валами.
Дополнительные отличия предлагаемого спасательного устройства от известного заключаются также в том, что:
4. что механизм управления рекуперации энергии торможения в виде муфты с рычагом управления, соединяющей попеременно входной и выходной валы с корпусом, оснащен рычагом управления, имеющего три последовательных положения: посадки людей в контейнер, спуска контейнера по вертикали и горизонтального перемещения.
Дополнительные отличия предлагаемого спасательного устройства от известного заключаются также в том, что:
5. соединение троса и барабана дополнительно оснащено автоматическим разъемом. Дополнительные отличия предлагаемого спасательного устройства от известного заключаются также в том, что:
6. дополнительно оснащено устройством выдвижения контейнера из-под буровой платформы, имеющим в своем составе кривошипно-шарнирный механизм с узлом крепления троса, противовесом и его фиксатором.
Целью предложенного способа эвакуации и устройства его реализации - спасательного устройства является устранение указанных недостатков известных, возможность автоматизации спуска, комфортной посадки и спуска людей в герметичном контейнере, повышение безопасности с одновременным сокращением времени эвакуации за счет удобства посадки и автоматизации спуска, последующее удаление людей от места катастрофы по горизонтали за счет автономного источника энергии внутри контейнера - маховичного накопителя энергии, являющегося одновременно тормозным устройством при спуске.
Дополнительные отличия предлагаемого спасательного устройства от известного заключаются в том, что эти признаки отсутствуют у известного устройства.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг. 2 представлена кинематическая схема спасательного устройства. Под буровой платформой 1 размещается узел крепления двух тросов 2, которые прикреплены автоматическими разъемами к барабанам 4, находящимися внутри контейнера 3, оборудованного люком 19 (фиг. 1) для посадки людей. Наличие двух тросов требуется для обеспечения устойчивости контейнера при посадке людей. Барабаны 4 с намотанным тросом 2 соединены между собой входным валом 5 с муфтой 6, управляемой рычагом управления 7. Рычаг управления 7 имеет два положения, в которых входной 5 или выходной вал 15 соединяются с корпусом контейнера 3 тягой 20. Устройство муфты 6 общеизвестно, аналогичное устройство имеют муфты переключения передач коробок скоростей автомобилей [3]. С другой стороны муфта 6 соединена с мультипликатором 8, имеющим в своем составе планетарный механизм 18, и маховиком 9. Муфта 6, в зависимости от положения рычага управления 7, соединяет тягой 20 входной вал 5 или выходной вал 15 с корпусом контейнера 3, рычагом управления, имеющего три последовательных положения: посадки людей в контейнер, спуска контейнера по вертикали и горизонтального перемещения. В начальном положении рычага управления 7 в рабочем состоянии посадки людей в контейнер осуществляется соединение входного вала 5 с корпусом контейнера 3 и удержание контейнера в неподвижном состоянии. Перемещение рычага управления 7 из начального положения удержания контейнера для посадки людей в контейнер вызывает разъединение входного вала 5 от корпуса контейнера 3, кинематическое соединение входного вала 5 зубчатой передачей 17 с коронным колесом 13, сателлитом 12 и солнчным колесом 11 и зубчатой передачей 16 маховика 9 обеспечивает спуск кнтейнера с передачей энергии торможения в маховик 9. При неподвижном положении водила 14, вызванном переключением муфты 6 на спуск, происходит опускание контейнера 3, вращение барабана 4 и маховика 9, запасающего энергию торможения и снижающего скорость спуска. Перемещение рычага управления 7 в обратном направлении соединяет кинематически через зубчатую передачу 16 винт 10 с маховиком 9 и вызывает горизонтальное перемещение контейнера в воде.
Планетарный механизм 18 имеет число степеней свободы w=2 и три входа, описание его общеизвестно [3]. Он включает солнечную шестерню 11, сателлит 12, коронное колесо 13 и водило 14. Планетарный механизм 18 кинематически соединен с муфтой 6, с маховиком 9 и выходным валом 15 с винтом 10, осуществляющим горизонтальное перемещение контейнера с помощью запасенной в маховике энергии при торможении на спуске. Операции спуска контейнера 3 и его горизонтального перемещения в воде вызываются перемещением рычага управления 7.
На фиг. 3 представлена кинематическая схема устройства выдвижения контейнера 3 в рабочее положение посадки людей. Корпус контейнера 3 тросами 2 подсоединен к кривошипно-шарнирному механизму 21, соединенному с противовесом 22, который при посадке людей удерживается фиксатором 23 в неподвижном состоянии. Выдвижение корпуса контейнера 3 в рабочее состояние посадки людей вызывается отсоединением фиксатора 23 от кривошипно-шарнирного механизма 21.
Работа по способу эвакуации из буровых платформ и спасательного устройства
На фиг. 3 представлена кинематическая схема устройства выдвижения контейнера 3 в рабочее положение посадки людей. Корпус контейнера 3 тросами 2 подсоединен к кривошипно-шарнирному механизму 21, соединенному с противовесом 22, который при посадке людей удерживается фиксатором 23 в неподвижном состоянии. Выдвижение корпуса контейнера 3 в рабочее состояние посадки людей вызывается отсоединением фиксатора 23 от кривошипно-шарнирного механизма 21.
Под буровой платформой 1 размещается спасательное устройство. Корпус контейнера 3 тросами 2 подсоединен к кривошипно-шарнирному механизму 21, соединенному с противовесом 22, который при посадке людей удерживается фиксатором 23 в неподвижном состоянии. В нормальных условиях спасательное устройство не требует энергопитания и технического обслуживания. При возникновении аварийной ситуации производится выдвижение корпуса контейнера 3 из-под платформы в рабочее состояние посадки людей с отсоединением фиксатора 23 от кривошипно-шарнирного механизма 21. При этом противовес 23 опускается и перемещает корпус контейнера 3 из-под платформы и вверх на уровень платформы. После открытия люка производится посадка людей и люк закрывается изнутри. Перемещая рычаг управления 7 из начального положения вправо, производится освобождение входного вала от корпуса контейнера и под действием силы тяжести контейнера с людьми осуществляется спуск до касания контейнера с водой. При этом часть энергии торможения за счет вращения барабанов 4 со сматываемыми тросами 2 переходит в маховик 9, привод которого при неподвижном вале 15 производится через зубчатую передачу 17 к коронному колесу 13 планетарного редуктора. При неподвижном водиле 14 вращение передается через сателлит 12, солнечное колесо 11 и зубчатой передачей 16 маховику 9.
После перемещения рычага управления 7 обратно в начальное левое положение муфта 6 освобождает вал 15 и стопорит входной вал 5. Барабаны 4 останавливаются и тросы с помощью быстросъемного зажима автоматически отсоединяются.
Вращающийся маховик 9 через зубчатую передачу 16 передает вращение винту 10 и спасательное устройство удаляется от места аварии.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
Заявляемые способ работы и устройство его реализации позволяют повысить безопасность аварийно-спасательных работ на морских буровых платформах тем, что спасательное устройство не требует обслуживания и энергообеспечения при его эксплуатации [4] и всегда находится в состоянии, готовом к его аварийному запуску.
Повышение безопасности обеспечивается наличием управляющих и энергозапасающих устройств внутри спасательного контейнера.
Литература
1. Н.В. Гулиа. «Инерция». - М.: Наука, 1982. - 152 с.
2. Гулиа Н.В., Очан М.Ю., Юдовский И.Д. А.с. СССР №827082. Устройство спуска людей из зданий. БИ №17. 1982 г.
3. Леонов И.В., Д.И. Леонов. Теория механизмов и машин. Учеб. пособие для втузов. - М.: Высшее образование, 2014, - 239 с.
4. Леонов И.В. Барбашов Н.Н. «Энергетическая модель передаточного механизма с маховичным аккумулятором энергии». Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. №4. - 2010.