Устройство для подводного пуска и приема автономного необитаемого подводного аппарата
DEVICE FOR UNDERWATER LAUNCH AND RECEPTION OF AUTONOMOUS UNMANNED UNDERWATER VEHICLE

Изобретение относится к области подводных пусковых установок, преимущественно для автономных необитаемых подводных аппаратов (АНПА) с возможностью последующего возвращения в пусковую установку.
Известно устройство для подводного пуска АНПА, использующее концепцию «сухого хранения» АНПА на борту судна-носителя (Илларионов Г.Ю., Сиденко К.С., Сидоренков В.В. Подводные роботы в минной войне. - Калининград: ОАО «Янтарный сказ», 2008. - 116 с.), которое принято в качестве аналога. Устройство содержит вертикальную шлюзовую камеру, установленную в нижней части прочного корпуса подводной лодки. Шлюзовая камера имеет несколько назначений и может использоваться, в том числе, для выпуска за борт (или возвращения) подводного аппарата.
Для осуществления пуска подводного аппарата необходимо выполнить следующее: заполнить шлюзовую камеру забортной водой, уравнять давления в шлюзовой камере с забортным давлением, открыть люк в корпусе плавучего средства; осуществить принудительный вывод подводного аппарата в пусковом устройстве за пределы корпуса судна с последующим разворотом подводного аппарата в плоскость направления пуска и выводом его на выполнение миссии.
Недостатком этого устройства является ограниченность его использования, связанная с большими материальными затратами при работе с подводным судном-носителем в арктических районах в условиях освоения нефтегазовых месторождений.
Недостатком устройства является также невозможность технологического обслуживания АНПА при его подготовке к целевому использованию, в связи с недоступностью аппарата, установленного в шлюзовой камере пускового комплекса.
Известно устройство для подводного пуска АНПА с плавучего объекта (Патент РФ №2654888, МПК F41F 3/07 (2006.01) опуб. 23.05.2018 Бюл. №15, - прототип), наиболее близкое по технической сущности к заявляемому устройству.
Известное устройство содержит АНПА, обслуживающий отсек для АНПА, разгонный блок для АНПА и шлюзовую камеру, расположенные в районе днища плавучего объекта. Разгонный блок с АНПА установлен в прочной переборке между обслуживающим отсеком и шлюзовой камерой и имеет возможность поворота в вертикальной плоскости. Для осуществления подводного пуска АНПА в «сухую» шлюзовую камеру нагнетают воздух до уравнивания давления с забортной средой, открывают крышку-обтекатель люка в днище корпуса плавучего объекта, в обслуживающем отсеке разгонный блок устанавливают в рабочее положение на величину угла вывода АНПА в забортную среду, фиксируют и системой формирования пускового импульса обеспечивают выход АНПА на выполнение миссии, после чего из шлюзовой камеры вытесняют водную среду и закрывают люк.
Недостатком этого устройства является ограниченность или невозможность его использования с плавучего надводного или подводного носителя АНПА при работе в арктических районах в условиях освоения нефтегазовых месторождений. Причина указанного ограничения при использовании надводного носителя АНПА заключается в характерных особенностях этого региона, где значительная часть акваторий в течение длительного периода покрыта льдом, зачастую также имеет место сложная метеорологическая обстановка. Использование подводного носителя сопряжено с большими материальными затратами.
Кроме этого в известном устройстве не предусмотрен прием АНПА после завершения его миссии.
В основу изобретения поставлена задача создать устройство для подводного пуска и приема АНПА в условиях сплошного ледового покрытия акватории, преимущественно, для мониторинга состояния элементов и систем подводного нефтегазового добычного комплекса.
Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для подводного пуска и приема АНПА, преимущественно в акватории, покрытой льдом, содержащем отсек для обслуживания АНПА, шлюзовую камеру с установленной на ней крышкой, отделяющей внутренний объем шлюзовой камеры от окружающей водной среды, отсек для обслуживания АНПА размещен на берегу акватории, внутренний объем отсека для обслуживания АНПА содержит технологический бассейн, пост подготовки АНПА, устройство контроля и управления, при этом шлюзовая камера выполнена в виде трубы, оконечность шлюзовой камеры в окружающей водной среде выполнена в виде причального конуса и располагается ниже максимальной толщины ледового покрытия в данном районе, ее вторая оконечность соединена с технологическим бассейном и снабжена второй крышкой, отделяющей внутренний объем шлюзовой камеры от технологического бассейна, обе крышки снабжены электромеханическими приводами с датчиками состояния крышек, а шлюзовая камера снабжена датчиками движения АНПА и устройством приведения АНПА к входу в шлюзовую камеру со стороны окружающей водной среды, при этом электромеханические приводы крышек, датчики состояния крышек, а также датчики движения АНПА и устройство приведения АНПА функционально связаны с устройством контроля и управления.
Выполнение поставленной задачи «создание устройство для подводного пуска и приема АНПА в условиях сплошного ледового покрытия акватории, преимущественно, для мониторинга состояния и обслуживания элементов и систем подводного нефтегазового добычного комплекса» обеспечивается следующими отличительными признаками предлагаемого решения.
Признак «… отсек для обслуживания АНПА размещен на берегу акватории, внутренний объем отсека для обслуживания АНПА содержит технологический бассейн, пост подготовки АНПА, устройство контроля и управления, при этом шлюзовая камера выполнена в виде трубы, оконечность шлюзовой камеры в окружающей водной среде располагается ниже максимальной толщины ледового покрытия в данном районе, ее вторая оконечность соединена с технологическим бассейном и снабжена второй крышкой, отделяющей внутренний объем шлюзовой камеры от технологического бассейна, обе крышки снабжены электромеханическими приводами с датчиками состояния крышек, а шлюзовая камера снабжена датчиками движения АНПА, … при этом электромеханические приводы крышек, датчики состояния крышек, а также датчики движения АНПА функционально связаны с устройством контроля и управления» - позволяет осуществить выпуск АНПА в водную среду при любых погодных условиях и состоянии ледовой обстановки.
Признак «… оконечность шлюзовой камеры в окружающей водной среде выполнена в виде причального конуса, … шлюзовая камера снабжена устройством приведения АНПА к входу в шлюзовую камеру со стороны окружающей водной среды, … устройство приведения АНПА функционально связано с устройством контроля и управления» - позволяет осуществить прием АНПА после выполнения миссии с возвращением его в обслуживающий отсек на исходное положение.
Технический результат, который достигается при решении поставленной задачи, выражается в следующем. Отличительные признаки предлагаемого решения обеспечивают пуск АНПА с берегового поста подготовки и обслуживания в водную среду для выполнения поставленной миссии, преимущественно, для мониторинга состояния и обслуживания элементов подводного нефтегазового добычного комплекса, а также прием АНПА с возвращением его на исходное положение на береговой пост, при этом обеспечивается выполнение миссии АНПА вне зависимости от погодных условий и состояния ледовой обстановки в месте проведения работ.
На основании изложенного можно заключить, что совокупность существенных признаков заявленного изобретения имеет причинно-следственную связь с достигнутым техническим результатом, т.е. благодаря данной совокупности существенных признаков изобретения стало возможным решение поставленной задачи. Следовательно, заявленное изобретение является новым, обладает изобретательским уровнем и пригодно для использования.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где приведена функциональная схема устройства для пуска и приема АНПА в условиях ледового покрытия акватории.
Устройство содержит АНПА 1, обслуживающий отсек 2 для АНПА 1, шлюзовую камеру 3, крышку 4, отделяющую внутренний объем шлюзовой камеры 3 от водной среды, устройство 5 контроля и управления, устройство 6 приведения АНПА 1 к входу в шлюзовую камеру 3 при приеме АНПА 1 после выполнения миссии, связанное с устройством 5 контроля и управления, вторую крышку 7, отделяющую внутренний объем шлюзовой камеры 3 от обслуживающего отсека 2, при этом крышка 4 и вторая крышка 7 шлюзовой камеры 3 имеют электромеханические приводы с датчиками технического состояния крышек 4 и 7, которые связаны с устройством 5 контроля и управления, датчики 8 движения АНПА 1, которые связаны с устройством 5 контроля и управления, при этом обслуживающий отсек 2 располагается на берегу ниже глубины максимального промерзания берегового грунта, во внутреннем объеме обслуживающего отсека 2 размещены устройство 5 контроля и управления, пост 9 подготовки и обслуживания АНПА 1 и технологический бассейн 10, который при открытых крышках 4 и 7 шлюзовой камеры сообщается с окружающей водной средой, при этом оконечность шлюзовой камеры в окружающей водной среде выполнена в виде причального конуса 11.
Устройство для пуска и приема автономного необитаемого подводного аппарата в условиях ледового покрытия акватории работает следующим образом.
В исходном положении АНПА 1 находится на посту 9 подготовки АНПА, оснащенным комплектом необходимого оборудования, например, устройствами для заряда аккумуляторных батарей АНПА, для ввода задания предстоящей миссии, для диагностики технического состояния АНПА и т.д., а также грузоподъемным устройством для установки АНПА 1 в технологическом бассейне 10 в исходное положение пуска. Перед установкой АНПА 1 в технологическом бассейне 10 в положение пуска от устройства 5 контроля и управления на электромеханические приводы крышек 4, 7 поступает команда открытия. После обработки сигналов от датчиков технического состояния крышек 4, 7 принимается решение о пуске АНПА 1. АНПА 1 в соответствии с программой функционирования входит в шлюзовую камеру 3 и, перемещаясь внутри нее, выходит в свободное пространство водной среды с последующим движением к элементам подводного добычного комплекса для мониторинга их состояния и выполнения иных операций, предусмотренных программой миссии АНПА 1.
Процесс движения АНПА 1 в шлюзовой камере 3 сопровождается обработкой в устройстве 5 контроля и управления сигналов от датчиков 8 движения АНПА 1, что позволяет делать заключение об успешном прохождении АНПА через шлюзовую камеру, выход его на выполнение миссии и, при необходимости, воздействия устройством 5 на электромеханические приводы крышек 4, 7 с целью их закрытия.
После выполнения миссии АНПА 1 возвращается к причальному конусу 11 шлюзовой камеры 3. Устройство 6 приведения АНПА 1 к входу в шлюзовую камеру 3 передает информацию об этом в устройство 5 контроля и управления, которое воздействует на электромеханические приводы крышек 4, 7 шлюзовой камеры 3 с целью их открытия. После получения сигналов от датчиков крышек 4, 7 об успешном выполнении этой операции, в устройстве 5 контроля и управления формируется и передается на устройство 6 приведения АНПА 1 сигнал о вводе АНПА 1 через причальный конус 11 в шлюзовую камеру 3 с последующим движением в ней до входа в объем технологического бассейна в отсеке обслуживания. Далее АНПА 1 помещается на пост 9 подготовки.
При необходимости проведения осмотровых или ремонтных работ в шлюзовой камере 3 крышки 4, 7 могут быть закрыты путем воздействия устройством 5 на электромеханические приводы крышек 4, 7 с последующим осушением технологического бассейна 10 и объема шлюзовой камеры 3.
Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает подводный пуск и прием автономного необитаемого подводного аппарата вне зависимости от состояния ледового покрытия акватории и погодных условий в зоне работы системы мониторинга подводного добычного комплекса.