СПОСОБ УСТАНОВКИ КОМПЛЕКСА ДЛЯ ПОДВОДНО-ТЕХНИЧЕСКИХ РАБОТ НА ДНО АКВАТОРИИ И ЕГО ДЕМОНТАЖА И КОМПЛЕКС ДЛЯ ПОДВОДНО-ТЕХНИЧЕСКИХ РАБОТ
METHOD OF MOUNTING UNDERWATER OPERATIONS COMPLEX ON WATER AREA BED AND UNDERWATER OPERATIONS COMPLEX

Изобретение относится к глубоководной технике, в частности к способу организации обитаемых подводных лабораторий и станций, автономных и транспортируемых.
Известны способы транспортировки, установки и подъема на поверхность стационарных подводных обитаемых комплексов сооружений для проведения длительных подводных исследований и работ, связанных с многократным выходом из подводной лаборатории в море водолазов - членов экипажа (см. статью «Подводная лаборатория», Морской энциклопедический справочник в двух томах. Том 2. Под ред. Н.Н.Исанина. - Л.: Судостроение, 1986. С. 520, ил.).
Известны стационарные подводные лаборатории с длительным (до 6-7 недель) пребыванием экипажа в режиме «насыщенного» погружения (подводные лаборатории «Преконтинент-3», Франция; «Силаб-2», США; «Черномор», СССР). Они монтируются на понтоне или раме, буксируются (или транспортируются на борту) в район работ судном обеспечения подводно-технических работ, погружаются и устанавливаются на дне на глубинах до 150-200 м. Стационарная лаборатория имеет жилой и шлюзовой отсеки, научные лаборатории, системы жизнеобеспечения, отопления и влагопоглощения, управляемые специальным комплексом.
Экипаж такой лаборатории можно доставлять, заменять и эвакуировать с помощью транспортировочных камер или спасательных подводных аппаратов.
К недостаткам известного способа при его реализации в известных подводных лабораториях следует отнести обслуживание подводного оборудования вне прочного корпуса, связанное с многократными кратковременными выходами членов экипажа из помещения в море в легководолазном снаряжении. При этом энергооборудование, например, для геологоразведки находится в агрессивной среде под давлением и при низкой температуре, что обуславливает повышенные расходы для обеспечения его эксплуатации. Глубина установки таких станций ограничивается возможностью легководолазного снаряжения.
Известен способ производства нефтегазопромысловых работ в глубоководных районах мирового океана (заявка №97121167, E02D 29/09), заключающийся в том, что работы выполняют с платформы, размещенной в рабочем состоянии в толще воды, при сопровождении ее поверхностным комплексом со средствами связи с платформой.
Однако данный способ не позволяет проводить длительные подводно-технические работы на больших глубинах непосредственно на грунте, в том числе подо льдом.
Технический результат изобретения состоит в обеспечении длительных работ на донном грунте в условиях газовой среды. Обслуживающий персонал может работать в обычной спецодежде без дыхательных аппаратов при достаточном освещении в комфортных температурных условиях с использованием обычных приспособлений. Глубина установки глубоководной станции уже сегодня даже подо льдом может превышать 400 м.
Указанный результат достигается тем, что в способе установки подготовленному к погружению комплексу придают отрицательную плавучесть, с помощью тросовых связей с обеспечивающим судном ориентируют его продольную ось в двух взаимно перпендикулярных вертикальных плоскостях, позиционируют его относительно места установки и устанавливают на дно. Затем создают в верхней части комплекса воздушный колокол, внутри которого поддерживают давление газовой среды и одновременно откачивают воду из внутреннего объема корпуса комплекса, обеспечивая прижимающее усилие корпуса комплекса ко дну, пропорциональное разности внешнего переменного по высоте гидростатического давления и внутреннего давления в колоколе и корпусе комплекса, тем самым обеспечивают врезание нижней юбки станции в дно. При демонтаже комплекса осуществляют его постепенное затопление с одновременным перепуском воздуха (газовой среды) из корпуса комплекса в балластные емкости для придания ему плавучести, используя которую совместно с тросовыми связями с обеспечивающим судном выполняют отрыв комплекса от дна. Затем ориентируют его относительно поверхности воды и транспортируют к новому месту установки на дно акватории.
Известно устройство, предназначенное для проведения буровых работ на дне морей и океанов (патент №2108264, В63В 35/44). Подводная буровая платформа имеет прочный корпус, необходимые механизмы, системы и агрегаты, жилые отсеки для экипажа и вертикально расположенный прочный цилиндрический отсек для производства буровых работ. В нижней части цилиндрического отсека имеется камера присоса, которая устанавливается на грунт на дно моря, вода из которой в рабочем состоянии откачивается, обеспечивая доступ бурового инструмента к грунту. Однако известное техническое решение не позволяет обеспечить работы людей на больших глубинах в условиях газовой среды.
Техническим результатом изобретения является обеспечение длительных работ на дне в условиях газовой среды.
Технический результат достигается тем, что комплекс для подводно-технических работ, содержащий преимущественно круглого сечения с увеличивающейся к основанию площадью корпус с юбкой. В верхней части корпуса комплекса расположен воздушный колокол, причем верхний срез корпуса комплекса размещен в воздушной (газовой) среде колокола. В верхней части колокола установлены балластные цистерны (надувные емкости), также трубопровод связи внутренней газовой полости колокола с балластными цистернами с клапаном его открывания - закрывания, насос осушения корпуса комплекса, кингстон его затопления и автоматизированные системы - поддержания газового состава и давления внутри воздушного колокола и комплекса, а также система подачи воздуха (газовой среды) внутрь воздушного колокола и корпуса комплекса при его осушении. Воздушный колокол оснащен грузовой платформой с комингс-площадкой и частично расположенной в верхней части корпуса комплекса грузовой шлюзовой камерой. Воздушный колокол имеет убежище для обслуживающего персонала, выполненное в виде барокомплекса со шлюзовыми камерами и спасательными средствами.
Внутренний объем корпуса осушают за счет того, что в верхней части корпуса располагают воздушный колокол, давление в котором обуславливает давление внутри станции независимо от глубины установки ее основания. Сухой участок дна располагают внутри цилиндрического корпуса, в частности, круглого и переменного по высоте сечения.
Предлагаемое устройство позволит обслуживающему персоналу работать в обычной спецодежде без дыхательных аппаратов при достаточном освещении в комфортных температурных условиях с использованием обычных приспособлений. Глубина установки комплекса уже сегодня даже подо льдом может превышать 400 м.
Подводный комплекс можно быстро переустановить на другой участок дна шельфа вместе с оборудованием.
На чертеже представлен общий вид комплекса для подводно-технических работ.
Комплекс содержит прочный корпус 1 переменного по высоте круглого сечения с увеличивающейся к основанию площадью. Нижняя его часть оформлена в виде юбки 2, врезаемой в дно акватории глубиною Н.
В верхней части корпуса комплекса расположен воздушный колокол 3, причем верхний срез 4 корпуса комплекса размещен в воздушной (газовой) среде колокола. В верхней части колокола установлены балластные цистерны (надувные емкости) 5, трубопровод 6 связи внутренней газовой полости колокола с балластными цистернами с клапаном 7 его открывания-закрывания. В состав оборудования комплекса включены: насос 8 с трубопроводом 9 осушения корпуса комплекса, кингстон 10 его затопления и автоматизированные системы - система 11 поддержания газового состава и давления внутри воздушного колокола 3 и комплекса, а также система 12 подачи воздуха (газовой среды) внутрь воздушного колокола и корпуса комплекса при его осушении. Воздушный колокол оснащен грузовой платформой 13 с комингс-площадкой 14, огражденной леерами 15. В верхней части корпуса комплекса частично расположена грузовая шлюзовая камера 16 с верхней 17 и нижней 18 крышками. Воздушный колокол имеет водолазный блок 19 для обслуживающего персонала, выполненный в виде барокомплекса со шлюзовыми камерами и спасательными средствами
Глубоководный комплекс работает следующим образом. По окончании его транспортировки к месту установки он предварительно позиционируется в надводном положении. За счет стравливания воздуха из балластной цистерны 5 комплекс переводится в подводное положение и после окончательного позиционирования устанавливается на дно на глубине Н. При этом воздух (газовая среда) не показанными на чертеже компрессорами или из баллонной станции подается в воздушный колокол 3 таким образом, чтобы граница воздух - вода была сформирована на глубине h, существенно меньшей Н. Разница между глубинами h и Н обуславливается высотой корпуса 1 станции.
С помощью насоса 8 через забортный патрубок 9 вода из внутренней полости корпуса 1 откачивается за борт. Одновременной подачей воздуха (газовой смеси) в воздушный колокол 3 с помощью автоматизированной системы 12 граница газ - вода поддерживается ниже верхнего среза 4 корпуса. За счет воздействия гидростатического давления на внешнюю сторону корпуса 1, которая сформирована так, что прижимающая комплекс сила будет нормирована по величине и точке приложения по высоте комплекса, юбка 2 корпуса будет врезаться в донный грунт на глубину, обеспечивающую герметичность внутреннего объема комплекса от забортного давления. Внутри комплекса будет давление, соответствующее глубине h и рассчитанное на пребывание обслуживающего персонала на дне акватории без водолазных гидрокостюмов и в комфортных температурных условиях.
Возможное частичное поступление забортной воды во внутренний объем комплекса легко откачивается насосом в автоматическом режиме из не показанного колодца. Состав газовой среды также автоматически поддерживается, например, системой 11, применяемой на подводных лодках или стационарной лаборатории - аналоге изобретения.
Учитывая возможность установки внутри комплекса бурового оборудования, разница между глубинами h и Н может достигать 100-200 метров, что позволит проводить геологические (и другие) исследования на глубинах Н, качественно больших, чем сегодня позволяет легководолазное снаряжение.
Водолазный блок 19 может быть выполнен в виде помещения - убежища с возможностью декомпрессии экипажа и его эвакуации на поверхность известными техническими средствами.
Шлюзовая камера 16 с верхней 17 и нижней 18 крышками может быть снабжена необходимыми грузовыми приспособлениями, например, для приема и кантования буровых труб, сменного оборудования и т.п., поставляемого с помощью внешних средств, базирующихся на комингс-площадку 14, огражденную леерами 15.
Демонтаж комплекса начинается с установки грузовых (не показанных на чертеже) связей станции с обеспечивающим судном и осуществляется перепуском воздуха (газовой смеси) из ее внутреннего объема при открытом положении клапана 7 по трубопроводу 6 в полость балластной цистерны 5 с одновременным затоплением внутреннего объема корпуса 1 через кингстон 10 и частично трубопровод 9 осушения. Комплекс приобретает малую отрицательную плавучесть.
За счет обеспечивающего судна комплекс отрывается от дна и может быть переведен в положение, позволяющее подводную транспортировку комплекса на сравнительно большие расстояния, что позволит проводить, например, геологические исследования на значительной площади шельфа без существенных затрат на организацию большого числа глубоководных станций.
Важной является также возможность функционирования комплекса подо льдом. Доставка и смена обслуживающего персонала могут быть организованы вахтовым методом со льда. Естественно, комплекс может быть установлен и на глубине, меньшей длины его корпуса. В этом случае в воздушном колоколе и внутри комплекса будет атмосферный воздух при нормальном давлении.