Водолазно-спасательный глубоководный аппарат
DIVING AND RESCUE DEEP-SEA VEHICLE

Изобретение относится к области подводных судов, и более конкретно к глубоководным аппаратам, обеспечивающим водолазные и спасательные работы.
Уровень техники
Известен спасательный подводный аппарат (СПА) по патенту РФ №2615029 (МПК B63G 8/00, B63G 8/38, B63G 8/40, опубл. 03.04.2017, заявка №2016107049 от 26.02.2016). Он имеет движительно-рулевой комплекс, систему управления движением, аппаратуру подводного телевидения, стыковочный узел для стыковки с другим подводным объектом. На аппарате установлена система автоматической посадки, которая включает в себя видеодатчик, установленный на иллюминаторе крышки люка стыковочной камеры, подключенный к электронному вычислительному комплексу, обрабатывающему полученную информацию о расположении комингс-площадки аварийной подводной лодки относительно спасательного подводного аппарата и передающего управляющие сигналы в систему автоматического управления движением управляющих сигналов для движительно-рулевого комплекса на сближение и посадку спасательного подводного аппарата на комингс-площадку подводной лодки. Известный СПА позволяет повысить надежность узла стыковки СПА с ПЛ за счет повышения точности посадки СПА на комингс-площадку ПЛ и, соответственно, обеспечить достаточную герметизацию стыковочного узла.
Известен спасательный подводный аппарат, описанный в патенте РФ №2248300 (МПК B63G 8/00, B63G 8/38, опубл. 20.03.2005, заявка №2003119620 от 30.06.2003). Ивестный СПА включает корпус, размещенную в нем систему управления движением, установленные на прочном корпусе камеру присоса с опорным кольцом, вспомогательную систему маневрирования и динамического позиционирования, систему наружного освещения с осветительными элементами, оптически сопряженную с ней оптико-телевизионную систему наружного наблюдения и устройство отображения телевизионной информации. Система наружного освещения снабжена светомаркерами, оптико-телевизионная система наружного наблюдения выполнена в виде набора телевизионных камер, в котором, по крайней мере, часть телевизионных камер установлена для обеспечения дальнего обнаружения и размещена на корпусе спасательного подводного аппарата вблизи камеры присоса. Остальные телевизионные камеры установлены для обеспечения стыковки с аварийной подводной лодкой и размещены на камере присоса вокруг опорного кольца. Все телевизионные камеры размещены с возможностью образования многоракурсных стереопар. Устройство отображения телевизионной информации при этом выполнено автоматизированным и связано через систему управления движением со вспомогательной системой маневрирования и динамического позиционирования. Известным СПА достигается улучшение эксплуатационных характеристик аппарата.
Наиболее близким аналогом к заявляемому является спасательный подводный аппарат, описанный в патенте РФ №2334650 (МПК B63G 8/00, B63G 8/40, опубл. 27.09.2008, заявка №2007100599 от 09.01.2007). СПА включает герметичные отсек управления и спасательный отсек со средствами обеспечения жизнедеятельности, расположенные в прочном корпусе, камеру присоса с переходным люком, движительно-рулевой комплекс, средства стабилизации, функциональное электрооборудование и систему наддува. В районе центра тяжести СПА выполнен дополнительно малый герметичный отсек в виде водолазной камеры, которая соединена с камерой присоса посредством герметичного люка, выполненного в ее нижней части, а также сообщена со штатной системой наддува. Упомянутая водолазная камера расположена между отсеком управления и спасательным отсеком с возможностью сообщения с ними посредством герметичных люков, выполненных в ее переборках. В кормовой части прочного корпуса СПА за спасательным отсеком выделен герметичный необитаемый электромеханический отсек, в который вынесено функциональное электрооборудование, не нуждающееся в постоянном обслуживании и наблюдении. Камера присоса выполнена разъемной, со съемной наружной частью. В спасательном отсеке предусмотрены эластичные балластные емкости. СПА снабжен устройством закрепления на неподвижном объекте, расположенным в междубортном пространстве и выполненным в виде трособлочной связи, с возможностью регулировки натяжения ее троса. Такое выполнение известного СПА должно обеспечить возможность спасения личного состава аварийной ПЛ как традиционным «сухим» способом, так и «мокрым» способом при невозможности посадки СПА на комингс-площадку аварийной ПЛ.
Однако известные технические решения и близкий аналог не снабжены необитаемыми подводными аппаратами для обследования подводных объектов, а также устройством фиксации на грунте, и поэтому не обеспечивают возможность детального дистанционного обследования подводных объектов без участия водолазов и установки СПА на грунте с выключением движительно-рулевого комплекса.
Раскрытие изобретения
Заявляемое техническое решение обеспечивает выполнение задачи расширения возможностей водолазных работ или спасания подводников аварийных подводных средств «мокрым» и «сухим» способом в различных условиях и обстановке.
Техническим результатом заявляемого водолазно-спасательного глубоководного аппарата является повышение качества жизнеобеспечения, автономности и безопасности с возможностью самостоятельного поиска, наведения, дистанционного обследования подводного объекта, а также механизация, снижение энергозатрат, улучшение качества связи с пунктом управления судна-носителя при выполнении водолазных и спасательных работ без привлечения средств судна-носителя.
Это достигается тем, что водолазно-спасательный глубоководный аппарат включает расположенные в прочном корпусе отсек управления, водолазно-спасательный и энергетический отсеки, камеру присоса, движительно-рулевой комплекс, приборное и электрооборудование, средства жизнеобеспечения. Он включает устройство фиксации на грунте, содержащее установленные в нижней части корпуса убирающиеся опорные стойки. Водолазно-спасательный отсек расположен в центральной части корпуса. Он соединен со стороны носовой части с отсеком управления, с нижней стороны - с камерой присоса и со стороны кормовой части - с энергетическим отсеком. При этом водолазно-спасательный отсек снабжен спуско-подъемным устройством водолазов, которое закреплено внутри водолазно-спасательного отсека и выполнено с возможностью перемещения подводников из водной среды в водолазно-спасательный отсек. При этом средства жизнеобеспечения содержат размещенные в отсеке управления аппаратом и водолазно-спасательном отсеке поглотительное оборудование, оборудование контроля газовой среды. Средства жизнеобеспечения также содержат размещенные в водолазно-спасательном отсеке дыхательные маски и воздушные коллекторы с местами подключения дыхательных масок, связанные с поглотительным оборудованием. При этом в межбортном пространстве носовой части размещен телеуправляемый необитаемый подводный аппарат, который снабжен манипуляторным устройством, лебедкой и кабель-тросом. В межбортном пространстве носовой части размещен и радиосвязной блок, скомпонованный всплывающим буем, который снабжен приемо-передающей антенной, лебедкой и кабель-тросом. Причем кабель-тросы телеуправляемого необитаемого подводного аппарата и радиосвязного блока связаны с оборудованием отсека управления.
Краткое описание чертежей
Заявляемый водолазно-спасательный глубоководный аппарат поясняется на следующих фигурах:
фиг. 1 - общий вид водолазно-спасательного глубоководного аппарата в изометрии;
фиг. 2 - схема водолазно-спасательного глубоководного аппарата при виде сбоку;
фиг. 3 - схема водолазно-спасательного глубоководного аппарата при виде сверху.
Осуществление изобретения
Водолазно-спасательный глубоководный аппарат (ВСГА) предназначен для поиска и обследования подводных аварийных транспортных средств и объектов, стыковки с комингс-площадкой аварийного подводного средства, доставки и передачи на аварийный объект жизнеобеспечивающих и спасательных средств, спасания и эвакуации подводников из аварийных подводных средств, в том числе лежащих на грунте, «сухим» способом, в том числе из отсеков, находящихся под повышенным давлением, и «мокрым» способом с помощью водолазов, проведения подводно-технических работ и водолазных работ с использованием гидравлического инструмента, средств подводной сварки, резки металла, с возможностью использования высокоскоростной «онлайн» передачи на судно-носитель цифровой видео и аудио информации с места работ.
Заявляемый ВСГА конструктивно включает прочный корпус 1, в котором расположены три герметичных отсека: первый - отсек управления 2, второй - водолазно-спасательный отсек 3, третий - энергетический отсек 4. Кроме того, ВСГА включает камеру присоса 7, движительно-рулевой комплекс 8, внешние бортовые видеокамеры, приборное, видео и электрооборудование, и средства жизнеобеспечения.
В отсеке управления 2 ВСГА установлены приборное, видео и электрооборудование с пультом управления 9, в том числе аппаратура управления системой движения и техническими средствами (СУД и ТС), навигационная аппаратура, аппаратура гидроакустической станции (ГАС), проводной корабельной связи, радиосвязи, управления телеуправляемым необитаемым подводным аппаратом (ТИПА), носовая дифферентная цистерна 10, оборудование средств жизнеобеспечения, сжатого воздуха, погружения и всплытия (баллон с воздухом высокого давления) 27, герметичный выходной аварийный люк 11 с крышкой, связанный с водолазно-спасательным отсеком 3, резервный аппаратно-батарейный комплекс (АБК) 12 с устройством ввода-вывода, в котором размещены резервная и аварийная литий-ионные аккумуляторные батареи. Наличие резервного АБК повышает энерговооруженность и автономность ВСГА.
Водолазно-спасательный отсек 3 выполнен в виде сферы, обеспечивающей равномерное распределение силовых нагрузок на ее конструкцию, что повышает безопасность и позволяет исключить из конструкции ребра жесткости и увеличить полезную загрузку ВСГА. Отсек 3 расположен в центральной части корпуса и соединен со стороны носовой части с отсеком управления 2, с нижней стороны - с камерой присоса 7 и со стороны кормовой части - с энергетическим отсеком 4. В нем установлены сиденья 13 для размещения водолазов и спасаемых подводников, герметичные нижний переходной люк 14 с крышкой, связанный с камерой присоса 7 и верхний переходной люк 15 с крышкой, связанный с надстройкой ВСГА, средства жизнеобеспечения и декомпрессии методом поточной вентиляции, и средства абонентского командного пункта управления 16. При этом водолазно-спасательный отсек 3 снабжен съемным спуско-подъемным устройством водолазов, закрепляемым внутри водолазно - спасательного отсека 3 и содержащим лебедку 17, снабженную электроприводом, трос и закрепляемую к тросу карабинами площадку. Посредством лебедки 17 на площадке водолазы и спасаемые подводники осуществляют механизированное перемещение из водной среды в водолазно-спасательный отсек. Подъем водолазов посредством спуско-подъемного устройства повышает механизацию водолазных и спасательных операций.
Энергетический отсек 4 выполнен необитаемым в кормовой части прочного корпуса 1. Он снабжен герметичным люком 18 с крышкой, связанным с водолазно-спасательным отсеком 3. В нем установлено электрооборудование, в том числе преобразователи питания 22, блок преобразователей 23 движительно-рулевого комплекса (ДРК), аппаратура СУД и ТС 24. В отсеке 4 расположены кормовая дифферентная цистерна (КДЦ) 19, оборудование дифферентной системы 20, насос и дистанционно-управляемая арматура уравнительно-заместительной системы. В нем также расположены основной АБК 21 с устройством ввода-вывода, в котором размещены основные литий-ионные аккумуляторные батареи,
В межбортном пространстве 25 расположены уравнительные цистерны 26. При этом в межбортном пространстве 25 носовой части размещен съемный телеуправляемый необитаемый подводный аппарат (ТИПА) 29. ТИПА 29 снабжен видеокамерой, манипуляторным устройством 30, лебедкой и кабель-тросом, который связан с оборудованием отсека управления 2 ВСГА. ТИПА позволяет самостоятельно проводить поиск, наведение и дистанционное обследование аварийных подводных средств и объектов, что повышает автономность и безопасность при проведении водолазных и аварийно-спасательных работ. При этом съемный ТНПА обеспечивает возможность его установки и снятия в зависимости от вида работ и необходимости замены или ремонта. Также в межбортном пространстве 29 носовой части размещен радиосвязной блок. Он установлен на палубе 5 и скомпонован лебедкой 31, всплывающим буем 32 и кабель-тросом 33. Буй 32 снабжен приемо-передающей антенной и связан с оборудованием отсека управления 2 ВСГА кабель-тросом 33, позволяющим поддерживать с судном-носителем цифровой канал двухсторонней связи. Радиосвязной буй обеспечивает достаточную скорость передачи данных и улучшение качества связи с пунктом управления надводного/подводного судна-носителя
Устройство фиксации на грунте расположено в межбортном пространстве 29 нижней части ВСГА. Оно выполнено в виде убирающихся опорных стоек 35, шарнирно установленных на фундаменте 34 прочного корпуса 1. Опорные стойки 35 расположены парами побортно. Их может быть установлено, по меньшей мере, в количестве четырех. Каждая опорная стойка 35 содержит гидроцилиндр и на конце, соединенную с ней шарнирно, опорную площадку 36, которая необходима для увеличения площади опоры. Опорные площадки 36 присоединены к опорным стойкам 35 через шарниры для исключения перекоса на неровном грунте. Опорные стойки 35 убираются вверх и выпускаются вниз, поворачиваясь в вертикальной плоскости посредством гидроцилиндров с кривошипно-шатунными механизмами. Уборка опорных стоек 35 необходима для исключения препятствования выполнению спуско-подъемных операций ВСГА. Устройство фиксации на грунте позволяет ВСГА выполнять водолазные и подводно-спасательные работы, находясь на грунте с выключенным ДРК, что обеспечивает снижение энергозатрат ВСГА.
Средства жизнеобеспечения размещены в отсеке управления 2 и в водолазно-спасательном отсеке 3. Средства жизнеобеспечения содержат поглотительное оборудование, воздушные коллекторы 37 и оборудование контроля газовой среды, размещенные в отсеке управления 2 и в водолазно-спасательном отсеке 3. В составе средств жизнеобеспечения также находятся средства вентиляции, наддува и регулирования давления 38 в отсеках, баллоны с воздухом 28. Поглотительное оборудование служит для очистки атмосферы ВСГА от вредных примесей и диоксида углерода, выдыхаемых человеком. Оно включает поглотительные установки 39 и аварийные средства спасения 40, снаряженные поглотительными патронами.
Поглотительные установки 39 расположены в отсеке управления 2 и водолазно-спасательном отсеке 3. В водолазно-спасательном отсеке 3 также расположены поглотительные установки 39, работающие при повышенном давлении. Аварийные средства спасения 40 с поглотительными патронами, размещены в отсеке управления 2 и в водолазно-спасательном отсеке 3. Поглотительные патроны аварийных средств спасения рассчитаны на 20 спасаемых и 3 членов экипажа в течение 72 часов. При этом средства жизнеобеспечения содержат размещенные в водолазно-спасательном отсеке 3 дыхательные маски 41 и воздушные коллекторы 37. Воздушные коллекторы 37 выполнены из нержавеющей стали. Каждый коллектор снабжен 23 местами подключения дыхательных масок и связан с поглотительным оборудованием, Средства жизнеобеспечения, поддерживая вентиляцию, необходимое давление и обеспечивая очистку воздуха в отсеках, улучшают качество жизнеобеспечения и безопасность экипажа и спасаемых в ВСГА.
Заявляемый водолазно-спасательный глубоководный аппарат работает следующим образом. После погружения в воду ВСГА при помощи приборного оборудования, навигационной аппаратуры, СУД и ТС, аппаратуры ГАС производит самостоятельный поиск и наведение на искомый подводный объект. Чтобы детально обследовать подводный объект, исключив риск работы водолазов, вместо них используется ТИПА, имеющийся в составе ВСГА. ТИПА, снабженный видеокамерой и манипуляторным устройством, обладает небольшими габаритами и способен проникать в различные небольшие проемы и помещения обследуемого подводного объекта. Посредством кабель-троса ТИПА передает на ВСГА визуальную информацию о месте его нахождения и действиях, выполняемых посредством манипуляторного устройства.
В случае, если подводным объектом является аварийное подводное средство, подводная лодка (ПЛ), в том числе лежащее на грунте, спасание и эвакуация подводников из него, может осуществляться как «сухим» способом, в том числе из отсеков, находящихся под повышенным давлением, так и «мокрым» способом с помощью водолазов. Если к комингс-площадке аварийной ПЛ невозможно пристыковаться с помощью камеры присоса, ВСГА посредством устройства фиксации на грунте выпускает опорные стойки, устанавливается на грунт против течения с созданием отрицательной плавучести. С помощью изменения усилий на опорных стойках ВСГА выравнивается по крену и дифференту и выключает ДРК. Выключение ДРК дает возможность значительно снизить энергозатраты. Для установления качественной связи с командным пунктом судна-носителя посредством лебедки на кабель-тросе выпускается всплывающий буй с антенной. При этом в водолазно-спасательном отсеке с контролем параметров дыхательной газовой смеси из отсека управления устанавливается необходимое соответствующее глубине работ давление. После установки необходимого давления в водолазно-спасательном отсеке водолазы открывают крышку нижнего переходного люка и, используя для спуска в водную среду спуско-подъемное устройство, выходят из ВСГА.
Далее водолазы проводят требуемые подводно-технические работы с использованием гидравлического инструмента, средств подводной сварки, резки металла, или водолазно-спасательные работы, в том числе по доставке и передаче в случае необходимости на аварийный объект жизнеобеспечивающих и спасательных средств или работы по выводу спасаемых подводников из аварийной ПЛ на ВСГА. При проведении подводных работ постоянно ведется связь и видеоконтроль с передачей на ВСГА видео и аудио информации с места работ. В свою очередь из отсека управления ВСГА на командный пункт судна-носителя посредством буя радиосвязного блока передается информация о ходе выполнения подводно-технических или водолазно-спасательных работ.
При спасании подводников из аварийной ПЛ «мокрым» способом с помощью водолазов для ускорения процесса используется механизированная операция по поднятию спасаемых подводников из водной среды на площадке спуско-подъемного устройства посредством работы лебедки в водолазно-спасательный отсек ВСГА. При этом в случае загазованности в водолазно-спасательном отсеке и отсеке управления ВСГА посредством поглотительного оборудования средств жизнеобеспечения производится очистка газовой среды отсека, обеспечивающая дыхание спасаемых подводников, водолазов и экипажа воздухом без вредных примесей, что повышает качество жизнеобеспечения ВСГА.
По окончании работ и подъема всех спасаемых подводников и водолазов в водолазно-спасательный отсек крышка его нижнего переходного люка закрывается. ВСГА осуществляет подъем с грунта, уборку опорных стоек устройства фиксации на грунте и всплытие. После подъема ВСГА на судно-носитель производится декомпрессия средствами ВСГА.
Таким образом, предлагаемый ВСГА позволяет повысить качество жизнеобеспечения, автономность и безопасность с возможностью самостоятельного поиска, наведения, дистанционного обследования подводного объекта, а также обеспечить механизацию, снижение энергозатрат, улучшение качества связи с пунктом управления судна-носителя при выполнении водолазных и спасательных работ без привлечения средств судна-носителя.
Заявляемое техническое решение ВСГА может быть использовано в судостроении и производстве оборудования при изготовлении аварийно-спасательных глубоководных средств.