ПОДВОДНО-СПАСАТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС С ВЛОЖЕННЫМИ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫМИ КАПСУЛАМИ
UNDERWATER RESCUE COMPLEX WITH BUILT-IN MULTIFUNCTIONAL CAPSULES

Подводно-спасательный комплекс с вложенными многофункциональными капсулами относится к средствам спасения людей из затонувших надводных судов и подводных лодок. Предлагаемое изобретение, далее именуемое комплекс, может устанавливаться в корпусе подводной лодки или надводного судна, а также доставляться и стыковаться к затопленной лодке для спасения людей «сухим способом».
Известны разные средства спасения из затонувших подлодок. Англичанин Дэвис в 1912 г. запатентовал подводную наблюдательную камеру, а в 1931 г. получил патент на индивидуальный дыхательный аппарат для спасения подводников. С конца 1920-х годов на подводных лодках устанавливают "камеры Дэвиса" - своеобразные аварийно-спасательные люки. В 1930-е годы появились "капюшоны Беллони", а также индивидуальные дыхательные аппараты Мамсена. В это же время начато изготовление спасательной камеры Мак-Кенна. В 1960-е годы получили развитие спасательные подводные аппараты. На подлодках стали устанавливать всплывающие спасательные камеры многоразового и одноразового действия, автономные и привязные, появились подводные привязные рабочие камеры, управляемые подводные снаряды и спасательные подводные лодки.
За прототип примем спасательную камеру или колокол Мак-Кенна http://ru.wikipedia.org/wiki/Спасательная камера Мак-Кенна. Колокол Мак-Кенна - это прочная цилиндрическая конструкция, спускаемая на тросе с борта спасательного судна. Внутренняя часть колокола от нижней открытой части защищается переборкой с люком. В верхней части колокола есть другой люк, через него можно попасть внутрь колокола или из него. После затопления лодки, подводники отдают буй, поднимающий направляющий трос, закрепленный у специального ровного участка палубы над входным люком подлодки, называемого комингс-площадкой. Колокол опускаться под воду на собственном тросе, а направляющий трос спасателями закрепляется на лебедке и выбирается ею при погружении. Колокол подтягивается к входному люку подлодки и встает на комингс. Операторы, находящиеся внутри колокола, откачивают воду из нижней части колокола, в результате под действием гидростатического давления он придавливается к комингс-площадке. Открываются нижний люк колокола и входной люк лодки, и подводники переходят в колокол. Люки задраиваются, нижняя часть колокола заполняется водой, и он, отделившись от комингс-площадки, поднимается на поверхность. При большем числе подводников операция повторяется и не один раз.
К недостаткам колокола относятся: большое время для доставки колокола к затопленной лодке и совершение нескольких рейсов колокола, сложность проведения спасательных работ из затонувших лодок с большим креном и дифферентом.
Предлагаемый комплекс устраняет названные недостатки. Заявленное изобретение решает задачу получения средства спасения, позволяющего принципиально уменьшить время спасения людей из затопленных лодок и судов.
Сущность изобретения состоит в том, что конструкция комплекса состоит из функциональных модулей, стыкуемых между собой, при этом капсульный модуль содержит несколько вложенных друг в друга многофункциональных капсул. Благодаря сравнительно небольшим габаритам модули можно встраивать в корпус лодки и/или доставлять к месту спасения спасательными судами или авиатранспортом, сбрасывая на парашютах с экипажем внутри. Количество вложенных капсул и возможность транспортировки на авиатранспортах значительно сокращает время проведения спасательной операции.
Техническим результатом будет создание средства спасения людей из затонувших лодок, позволяющее сократить время проведения спасательных операций.
На фиг.1 капсульный модуль из трех вложенных многофункциональных капсул с отдающими люками. Во внешнюю капсулу 1 с закрепленным на ней отдающим люком 2 вложена внутренняя капсула 3 с закрепленным на ней отдающим люком 4, в которую в свою очередь вложена еще одна малая капсула 5 без отдающего люка.
На фиг.2 тот же капсульный модуль в разрезе, с входным люком 6 малой капсулы, входным люком 7 внутренней капсулы и входным люком 8 внешней капсулы, и оболочкой 9 стыкового узла. Показана также часть стыковочного модуля, встроенного в корпус лодки, здесь стыковой узел из оболочки 10 и переходного люка 11. Между капсулами имеются герметичные переборки 12.
На фиг.3 стыковочный модуль, не встроенный в лодку, а доставляемый к ней. Корпус 13 имеет несколько идентичных стыковых узлов, в составе оболочек и герметичных люков с иллюминаторами или без них, например узел 10 для стыковки с капсульным модулем, узел 14 для стыковки с лодкой и узел 15 для стыковки с другими модулями. На корпусе крепятся съемные 16 и/или несъемные 17 ходовые винты.
На фиг.4 вариант стыковочного модуля, на его корпусе 18 конусный стыковой узел 19 для стыковки к трубам торпедных аппаратов.
Оси узлов 10, 14, 15 и 19 могут иметь разные углы наклона к оси корпуса 18 и располагаться в разных плоскостях.
На фиг.5 фиксирующие приспособления для закрепления стыкового узла 14 стыковочного модуля к входному люку 20 лодки по типу струбцины 21 и кронштейнов 22 болтовым крепежом 23 в разрезе.
На фиг.6 стыковой конусный узел 19, выполненный в виде герметичной трубы из скрепленных поочередно сменяющихся цилиндрических и конических колец, введенный в трубу торпедного аппарата 24 в разрезе. К корпусу стыковочного модуля закреплены кольца наибольшего диаметра, далее к ним присоединены трубы и конусы с меньшим диаметром, и в конце узла кольцо имеет наименьший диаметр, оно, например, должно быть заведомо меньше 533 мм. На внешней поверхности конусного узла крепятся кольцевые или сегментные уплотнители 25 на основе прочных эластичных материалов, обеспечивающих герметизацию зазора между трубой торпедного аппарата 24 и введенным в него конусным узлом 19. Внутри конусного узла крепится трубопровод 26, по которому через отверстия 27 в конусном узле в вышеупомянутый зазор подается быстротвердеющая смесь 28.
На фиг.7 корпус 29 затонувшей лодки, лежащей на грунте с креном 90°, к ее входному люку 20 состыкован комплекс из состыкованных двух стыковочных модулей 30 с тремя капсульными модулями 31. Повернув фиг.5 против часовой стрелки на 90°, получим изображение лодки без крена. Как видно, спасение людей возможно из лодки с креном или дифферентом более 90°.
На фиг.8 в трубу 24 торпедного аппарата лодки 29 введен конусный стыковой узел стыковочного модуля 30, состыкованного с одним капсульным модулем 31.
ВАРИАНТ КОМПЛЕКСА, ВСТРОЕННОГО В ЛОДКУ
Капсульный модуль размещается и крепится в шлюзовой отсек с большим наружным люком и клапанами для принятия и удаления забортной воды, на чертежах не показан. Между капсулами имеются переборки 12, закрепленные за одну из капсул неразъемным герметичным соединением, за другую герметичным разъемным, за счет наличия уплотнителя, закрепленного на кромке переборки и/или на капсуле. Капсулы крепятся и фиксируются между собой с помощью замков, защелок или фиксаторов управляемых дистанционно, далее именуемых фиксаторы капсул. Фиксаторы капсул в открытом состоянии освобождают меньшие капсулы для выхода и всплытия. Все люки герметичны, открываются, закрываются и фиксируются в открытом и закрытом положениях изнутри капсул и/или из стыковочных модулей замками с помощью дистанционно управляющих устройств, далее именуемыми управляемыми замками. Отдающие люки капсул обеспечивает монтаж и отдачу или выход вложенных капсул. Внутри капсул могут крепиться кронштейны для установки усиливающих сборно-разборных переборок и дополнительных силовых элементов, крепления страховки для людей по типу ремней безопасности или аналогичных и других предметов, например баллончиков с дыхательной смесью или аптечки. В капсулах или люках герметично закреплены трубопроводы, проникающие внутрь капсул, соединенные штуцерами с перекрывающими кранами, клапанами, насосами, автономными источниками питания и другими элементами снаружи и/или внутри капсул, для удаления воды из каждой капсулы по одному трубопроводу и травления или запуска воздуха по другому, далее именуемые насосным устройством. Внутри шлюзового отсека лодки, внешней и внутренней капсул, крепятся направляющие баллоны со сжатым воздухом и другое оборудование, обеспечивающее отдачу или выпуск вложенных капсул, аналогичное устройствам торпедных аппаратов, далее именуемое устройством отдачи. В разных частях корпуса лодки могут устанавливаться несколько капсульных модулей, например в носовом, кормовом и/или иных отсеках. Капсульные модули многофункциональны, до применения по прямому назначению их можно использовать как балластные цистерны, как хранилище питьевой воды, как баллоны сжатого воздуха для продувки балласта, как баллоны с дыхательными смесями для заправки индивидуальных дыхательных аппаратов. Включение модулей в конструкцию лодки с уменьшением объема и веса вышеназванных устройств не повлияет принципиально на объем и вес лодки. Наиболее важными аргументами для установки нескольких модулей будет возможность спасения людей из разных отсеков, если между ними по известным причинам не будет прохода, и возможность использования других модулей, если один из модулей или отсек, где он установлен, будут разрушены.
Возможен вариант без стыковочного модуля и без входных люков в капсулах. В этом случае входной люк шлюзового отсека располагается вблизи отдающих люков, через которые можно входить в капсулы.
Капсульные модули и отдающие люки могут быть различных форм и располагаться в лодке под разными углами к оси лодки. Если все же в капсулах мест для эвакуации всего экипажа лодки недостаточно, можно возвращать капсулы, для чего применять трос с лебедкой.
Устройства отдачи, насосные устройства, фиксаторы капсул, управляемые замки, герметичные люки и переборки, кронштейны, лебедки, тросы, страховка и др. не описываются и на чертежах не показываются, т.к. известны специалистам из уровня техники и не являются отличительными признаками предлагаемого изобретения.
После принятия решения о покидании лодки необходимо: войти в стыковочный модуль, открыть клапана шлюзового отсека и отдающие люки 2 и 4, принять забортную воду в шлюзовой отсек и капсулы 1 и 3 с одновременным травлением воздуха через насосные устройства или без травления; открыть переходный люк 11 стыкового узла 10 и поочередно входные люки 8, 7 и 6; параллельно, после выравнивания давления, открыть наружный люк лодки; войти в малую капсулу 5; закрыть люки 6 и 7, включить устройство отдачи для выпуска малой капсулы. Далее малая капсула выходит и всплывает. После выхода малой капсулы закрыть люк 4, откачать воду из капсулы 3, открыть входной люк 7, войти в капсулу 3, закрыть люки 7 и 8, отдать капсулу 3, которая также всплывает сама. Затем закрыть люк 2, откачать воду из капсулы 1, открыть входной люк 8, войти в капсулу 1, закрыть люки 8 и 11, принять заборную воду внутрь отсека между узлами 9-10 или, как альтернатива, подать туда избыточное давление воздуха и отдать капсулу 1. Как вариант капсула 1 может выходить без стыкового узла 9 или вместе с ним, для чего предварительно узел расстыкуется, или, другой вариант, капсула стыкуется к узлу 10, а узла 9 нет. Угол наклона капсул от вертикали при выходе может быть от 0° до 90° и более, поэтому выпуск или отдача капсул возможны как после затопления лодки, так и/или в момент неуправляемого погружения лодки с дифферентом 90° и более.
Выигрыш времени очевиден, ведь не надо ждать возращения капсул, прием балласта для выравнивания давления и открытия люков происходит лишь один раз, интервал выхода капсул минимален и равен времени закрытия отдающего люка, удаления воды из капсулы, входа в нее людей, открытия и закрытия входных люков.
ВАРИАНТ КОМПЛЕКСА, ДОСТАВЛЯЕМОГО К ЛОДКЕ
Если в конструкции затонувшей лодки нет встроенных модулей, то спасти людей можно, доставив капсульные и стыковочные модули извне и состыковав их с лодкой. Доставляемый капсульный модуль не отличается от встроенных, не имеет принципиальных отличий и последовательности действий по выпуску капсул. Основные отличия имеют стыковочные модули, они могут быть самоходными или без хода. Самоходные стыковочные имеют возможность маневра для подхода и стыковки к капсульным модулям и лодке. Самоходный стыковочный модуль имеет двигатель, трансмиссию, съемные или несъемные рули, аккумуляторные батареи, балластные цистерны, трубопроводы, баллоны со сжатым воздухом, баллоны с дыхательной смесью, элементы управления, осветительные приборы, средства связи, приборы гидроакустики, якоря, тросы, лебедки и другое оборудование, необходимое для самостоятельного передвижения, стыковки с капсульным модулем на водной поверхности или под водой, управления капсульным модулем и его частями и спасения людей. Стыковочные модули без хода не имеют двигатель, рули и пр., и для их буксировки и стыковки с затонувшей лодкой привлекаются другие подводные аппараты или надводные суда.
Разделение комплекса на отдельные стыкуемые части позволяет создать модули сравнительно небольших габаритов, позволяющих осуществлять их транспортировку не только специальными судами, но и авиатранспортом. Стыковочный модуль может десантироваться с экипажем из 1-2 человек внутри, для чего в модуле необходимы специальные устройства, к которым пристегивается экипаж во время десантирования, далее именуемые десантные кресла. Все модули должны иметь крюки и проушины для крепления парашютной и тормозной систем, а также тросы для притягивания модулей друг к другу и стыковки в надводном или подводном положениях. В конструкции модуля необходимо иметь малые балластные цистерны, обеспечивающие модулям необходимые крен или дифферент при стыковке с затонувшей лодкой. Кромки стыковых узлов имеют специальный уплотнитель для герметичного контакта с корпусом лодки.
При поступлении информации об аварии, модули и экипажи погружаются в транспортные самолеты на ближайшей авиабазе, если расстояние до затонувшей лодки большое, или в спасательные суда в ближайшем порту, если расстояние небольшое. Модули из самолетов сбрасываются на парашютах с экипажем внутри или спускаются спасательными суднами в непосредственной близости к месту затопления. Выигрыш времени очевиден.
Если обстановка на море спокойная, модули стыкуются между собой в надводном положении, если на море большая волна или шторм, модули сцепляются тросами и автономно погружаются до глубины, где воздействие шторма незначительное, и стыкуются в подводном положении. Далее состыкованный комплекс своим ходом приближается к затонувшей лодке. Для уменьшения воздействия подводного течения стыковочный модуль бросает якорь выше по течению от лодки для устранения воздействия течения на проведение стыковки и спасательных работ.
Используя малые балластные цистерны, обеспечиваются требуемые крен и дифферент стыковочного модуля, а его ходовые винты создают усилие и прижимают один из его стыковочных узлов вплотную к входному люку лодки. Далее откачивается вода из полости стыкового узла. Под усилием ходовых винтов и/или гидростатического давления стыковочный модуль прижимается к лодке. Экипажем открываются люки в модуле и лодке, затем фиксирующими приспособлениями закрепляется модуль на лодке. Закрепление должно быть основательным, чтобы обеспечить длительное сообщение комплекса с лодкой. При большом крене и дифференте и провисание комплекса следует компенсировать продувкой малых балластных цистерн. Далее можно проводить спасение людей, которые могут поочередно входить в капсулы и всплывать в них.
Для надежной стыковки к трубе торпедного аппарата необходимо, чтобы длина конусного узла и его колец, угол наклона оси узла, диаметры колец должны быть в таком сочетании, чтобы была возможность входа стыкового конусного узла в торпедную трубу хотя бы одним цилиндрическим кольцом, даже если труба углублена в корпус лодки и поверхность корпуса лодки в этом месте не перпендикулярна с осью торпедной трубы.
Капсулы доставляемых спасательных модулей до применения в качестве спасения людей могут применяться в качестве контейнеров, в них можно доставить в затопленную лодку баллоны с дыхательными смесями, теплой одеждой и горячими напитками.
Кроме того, в состав комплекса может входить и надводный модуль, представляющий собой надводное судно малого водоизмещения с возможностью десантирования с экипажем, используемого как буксир для сбора и стыковки модулей в надводном положении. На надводном модуле могут иметься топливо, средства связи, надувные лодки, теплая одежда, вода, небольшие запасы пищи и медикаменты.
На больших глубинах давление воды значительное, и при необходимости можно укрепить конструкцию капсул либо установкой усиливающих сборно-разборных переборок с дополнительными силовыми элементами, либо повышением давления в капсуле. При этом необходимо соблюдать режим декомпрессии, и если всплытие прошло быстро, то людям необходимо продолжать находиться в капсулах и понижать давление в капсулах постепенно. В этом случае капсулы выполняют еще одну функцию - будут декомпрессионными камерами.
Упомянутые выше известные устройства не описываются и на чертежах не показываются, т.к. понятны специалистам.
Если габариты грузовых отсеков авиатранспортных самолетов позволяют, то целесообразно капсульные и стыковочные модули сбрасывать в состыкованном виде, что еще больше сократит время проведения спасательной операции.
Комплекс, имея в своем составе самоходный стыковочный модуль, может погружаться и стыковаться к лодке или судну без применения тросов и кабелей. Капсульный и стыковочный модули могут встраиваться в конструкцию другого судна, что делает возможным спасение людей не только из подводных лодок, но и из других судов без привлечения внешних спасательных средств.
Технический результат достигается, изобретение позволяет значительно сократить время проведения спасательных операций. Все элементы комплекса могут быть изготовлены промышленным способом.