способ подъема затонувшего объекта

Формула изобретения

Способ подъема затонувшего объекта, заключающийся в соединении этого объекта с притопленными понтонами путем смораживания за счет подачи криогенной жидкости по трубопроводам со спасательного средства в трубчатые теплообменники, навешенные на понтон, и в вытеснении воды из понтонов отработанным в результате газификации криогенной жидкости в этих теплообменниках газом, отличающийся тем, что предварительно на разгерметизированные части корпуса затонувшего объекта устанавливают систему трубчатых теплообменников, в которые подают по трубопроводу криогенную жидкость, герметизируя поврежденную часть корпуса образовавшейся ледяной коркой, за исключением дренажного отверстия, выполненного в нижней части объекта, а газ, образовавшийся при этом в результате газификации криогенной жидкости, направляют внутрь затонувшего объекта для вытеснения из него воды через дренажное отверстие, при этом обеспечивают дифферент на оконечность, в которой расположено дренажное отверстие путем расположения понтонов на корпусе затонувшего объекта со смещением равнодействующей их подъемной силы относительно центра тяжести этого объекта в противоположную от дренажного отверстия сторону.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике судоподъемно-спасательного дела, преимущественно к технологии доставания из больших глубин крупных судов, надводных кораблей, подводных лодок и других объектов.

В настоящее время известны различные способы подъема затонувших объектов [1, 2, 3, 4 и 5], но наибольшее практическое применение нашли только два из них:

1. Механический способ - под затонувшим объектом заводят специальные стропы через заранее промытые под этим объектом тоннели, концы стропов закладывают на гаки грузоподъемных устройств плавучих кранов, с помощью которых поднимают объект на поверхность океана.

2. Способ с использованием сжатого воздуха. При этом возможны два варианта использования данного способа. Первый вариант - когда в качестве подъемной силы используют предварительно затопленные продуваемые сжатым воздухом судоподъемные понтоны после их остроповки на затонувшем объекте. Второй вариант - когда затонувший объект герметизируется с помощью подводного бетонирования, сварки мягких или жестких пластырей, затем корпус данного объекта продувается сжатым воздухом от компрессоров, установленных на спасательном судне. Данный способ является классическим при подъеме опрокинувшихся затонувших кораблей большого водоизмещения.

Основными недостатками известных способов являются ограничения как по весу затонувших объектов, ввиду ограниченности грузоподъемности плавучих кранов (для современной техники примерно - 3000 т.), так и по предельной глубине операции, которая ограничена возможностями человеческого организма. Предельная глубина работы водолазов в обычном снаряжении не превышает 60 метров. Для погружения на большую глубину требуется специальное водолазное оборудование, однако и в этом случае до настоящего времени практическая работа водолазов не выполнялась на глубинах более 300 м.

Заметным прорывом в судоподъемном деле стало изобретение криогенного способа подъема затонувших объектов [1]. При этом техническом решении для захвата и создания необходимой подъемной (Архимедовой) силы используют криогенные жидкости, которые при контакте с водой газифицируются и резко увеличивают свой объем, вытесняя воду из судоподъемных понтонов. Одновременно за счет низкой температуры кипения криогенных жидкостей, например для жидкого азота эта температура составляет около минус 196^oС, происходит смораживание затонувшего объекта с упомянутыми понтонами, что и обеспечивает захват затонувшего объекта. Этот способ позволяет поднимать затонувшие объекты практически неограниченного веса и с практически любых глубин, особенно он эффективен до глубин 2000-2500 м, когда в качестве криоагента может быть использовано достаточно дешевое и безопасное вещество - жидкий азот.

Данное техническое решение [1] принято в качестве наиболее близкого аналога заявленному способу.

Существенным недостатком прототипа является то, что для его реализации, особенно для подъема, например, подводных лодок большого водоизмещения (20 тыс. и более тонн), необходимо применение большого количества понтонов, максимальный объем которых не превышает 400 м³, и теплообменников для присоединения их к затонувшему объекту. При этом увеличивается собственный вес судоподъемного устройства и, соответственно, увеличивается количество криоагента, необходимого для выполнения судоподъемной операции.

Для увеличения эффективности криогенного способа подъема затонувших объектов путем уменьшения числа судоподъемных понтонов, применяемых для решения поставленной задачи; уменьшения собственного веса судоподъемного устройства, а также для снижения расхода криоагента, предлагается способ, согласно которому соединяют затонувший объект с притопленными понтонами путем смораживания за счет подачи криогенной жидкости по трубопроводам со спасательного средства в трубчатые теплообменники, навешенные на понтон, и вытесняют воду из понтонов отработанным в результате газификации криогенной жидкости газом.

Кроме того, предварительно на разгерметизированные части корпуса затонувшего объекта устанавливают систему трубчатых регистров, выполняющих функции пластырей, в которые подают по трубопроводу криогенную жидкость, герметизируя поврежденную часть корпуса образовавшейся ледяной коркой, за исключением дренажного отверстия, размещенного в нижней части объекта, а газ, образовавшийся при этом в результате газификации криогенной жидкости, направляют внутрь затонувшего объекта для вытеснения из него воды через дренажное отверстие, одновременно дифферент - на оконечность затопленного объекта, где расположено дренажное отверстие, обеспечивают установкой понтонов на корпусе объекта, смещая равнодействующую их подъемной силы относительно центра тяжести объекта в противоположную сторону от дренажного отверстия.

Новым в заявляемом изобретении является герметизация пробоин и штатных отверстий в корпусе затонувшего объекта путем их замораживания криогенными жидкостями, кипящими при весьма низких температурах, например для жидкого азота эта температура около минус 196^oС, что обеспечивает быстроту установки и прочность таких ледяных пластырей. Данное техническое решение позволяет образующийся в результате герметизации затонувшего объекта газ (газифицированный криоагент) использовать для продувки этого же объекта, при этом вес затонувшего объекта уменьшается на вес вытесненной воды.

В результате продувки затонувшего объекта и понтонов вся система, спаянная льдом, получает положительную плавучесть и начнет всплывать. Однако при этом следует учитывать то, что в процессе выполнения любой судоподъемной операции невозможно определить точно центр тяжести затонувшего объекта и, следовательно, совместить по вертикали этот центр с точкой приложения равнодействующей подъемной (Архимедовой) силы, создаваемой для подъема затонувшего объекта.

В результате изложенного подъем затонувшего объекта будет всегда проходить с дифферентом на одну из его оконечностей.

Большой дифферент нежелателен при любом способе подъема, но особенно он может быть опасен при реализации данного изобретения, если направление дифферента не будет совпадать с направлением оконечности объекта, где расположено дренажное отверстие. Так как в данном случае газ, поданный во внутрь корпуса затонувшего объекта, будет вытеснен водой, вес в воде всей системы (затонувшего объекта и подъемного устройства) увеличится и объект окажется вновь на дне океана.

Во избежание изложенного хода событий при использовании предлагаемого способа подъема затонувших объектов предусматривается специальная установка судоподъемных понтонов на корпусе объекта в строго определенном положении таким образом, чтобы равнодействующая подъемной силы этих понтонов была смещена относительно центра тяжести объекта в противоположную сторону от дренажного отверстия.

На практике это достигается разным количеством понтонов, установленных на каждой оконечности затонувшего объекта, а также смещением этих понтонов в противоположную сторону от дренажного отверстия. При этом исключается самопроизвольный выход газа из корпуса объекта при его всплытии на поверхность океана.

Указанные новые признаки не выявлены из существующего уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию "изобретательский уровень".

Указанные новые признаки в совокупности позволяют существенно повысить технико-экономические показатели криогенного способа подъема затонувшего объекта за счет:

- сокращения количества судоподъемных понтонов, необходимых для выполнения судоподъемной операции, так как в данном случае судоподъемные понтоны преимущественно используются только для целей обеспечения требуемого дифферента объекта при его всплытии и создания дополнительной подъемной (Архимедовой) силы при невозможности полной продувки газифицированным криоагентом затонувшего объекта;

- уменьшения собственного веса судоподъемного устройства, сокращения расхода криогенной жидкости и уменьшения в несколько раз объема работ для выполнения судоподъемной операции;

- низкой себестоимости криоагентов, особенно жидкого азота, который является бросовым продуктом сталеплавильного производства, производится в огромных количествах, его стоимость составляет около 45 рублей за тонну (в ценах до 1990 г.) [6].

Например, для подъема атомной подводной лодки "Курск" водоизмещением около 25 тыс. тонн, затонувшей на глубине 100 м, потребуется 300 т жидкого азота стоимостью 13,5 тыс. рублей (в ценах до 1990 г.). С учетом изложенного стоимость данной судоподъемной операции по предлагаемому способу будет по крайней мере на порядок ниже объявленной суммы (сначала 500, затем 100 миллионов долларов США), принятой исходя из условия применения традиционных технологий решения данной задачи.

Изобретение иллюстрируется следующим примером устройства, реализующим заявленный способ. В данном примере в качестве затонувшего объекта принята подводная лодка, а в качестве источника криоагента - криогенный резервуар с жидким азотом, установленный на судоподъем понтоне.

Схема осуществления заявляемого изобретения на примере судоподъемной операция по подъему затонувшей подводной лодки показана на чертеже.

Для подъема подводной лодки 1, имеющей дренажное отверстие 2, например открытый торпедный аппарат, используют понтон 3, обеспечивающий заданный в процессе этой операции ее дифферент, который снабжен горловиной 4. Кроме того, спасательное средство снабжают трубчатым регистром 5 для герметизации лодки и трубчатыми теплообменниками 6 для присоединения понтона 3 к ее корпусу 1. Трубчатые регистры и трубчатые теплообменники практически конструктивно между собой не отличаются, за исключением того, что последние дополнительно выполняют грузонесущую функцию, поэтому они должны быть выполнены из трубопроводов с более толстыми стенками.

В качестве источника жидкого азота предусматривается криогенный резервуар 7 с трубопроводами 8, 9, 10, 11 и 12 и запорной арматурой (вентилями) 13 и 14.

Способ осуществляется следующим образом. Судоподъемное устройство опускают и устанавливают на затонувшую подводную лодку 1, таким образом, чтобы ее корпус оказался под регистром 5 и теплообменником 6, причем судоподъемный понтон 3 устанавливается на кормовую оконечность этой лодки 1. После этого жидкий азот из криогенного резервуара 4 направляют по трубопроводу 8 в регистр 5, где, в результате контакта с океанской водой через стенки труб этого регистра 5, жидкий азот превращается в газ, поглощая при этом скрытую теплоту парообразования и снижая при этом температуру окружающей океанской воды до значений около минус 196^oС. Под воздействием такой низкой температуры вода между регистром 5 и корпусом лодки 1 превращается в лед, герметизируя при этом все отверстия в упомянутом корпусе, через которые может выйти газ при продувке подводной лодки. Образовавшийся из жидкого азота в регистре 5 газ по трубопроводам 10, 11 и открытый вентиль 14 направляют внутрь подводной лодки 1, вытесняя из нее воду через дренажное отверстие 2.

Одновременно продувка лодки осуществляется газифицированным азотом по маршруту: криогенный резервуар 7, трубопровод 9, теплообменник 6, трубопровод 12, через открытый вентиль 14 (при закрытом вентиле 13) и трубопровод 11. При этом происходит соединение путем смораживания корпуса подводной лодки 1 с судоподъемным понтоном 3. После продувки (вытеснения воды) из корпуса подводной лодки 1 вентиль 14 закрывают и открывают вентиль 13, при этом образовавшийся в регистре 5 и теплообменнике 6 газ поступает по трубопроводам 10 и 12 в понтон 3 и вытесняет из него воду через горловину 4.

Вся система, спаянная льдом, получает положительную плавучесть и всплывает на поверхность океана дифферентом на нос подводной лодки. Установка на корме подводной лодки понтона 3 обеспечивает требуемый дифферент (на нос) затонувшего объекта.

При выполнении реальной судоподъемной операции число понтонов, обеспечивающих заданный дифферент подводной лодки может быть больше одного (как это показано на чертеже из условия простоты изложения сути предложения). При необходимости применения нескольких судоподъемных понтонов часть из них, чтобы избежать чрезмерных изгибных усилий в корпусе подводной лодки, может быть установлена и на носовой оконечности лодки. Однако число понтонов, установленных на кормовой оконечности, должно быть большим числа понтонов, установленных в ее носовой оконечности, при условии, разумеется, что дренажное отверстие находится в носовой оконечности подводной лодки.

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ

1. Авторское свидетельство 1785948 СССР, МКИ В 63 С 7/06. Способ подъема затонувшего судна /Седых Н.А. и Седых А.Н. - прототип.

2. Авторское свидетельство 109222 СССР, МКИ 63 b, 14. Способ подъема затонувших судов /Бирюков Н.Н.

3. Джозеф Н. Горз. Подъем затонувших кораблей. - Л.: Судостроение, 1978.

4. Молчанов В.А. Возвращение из глубин. - Л.: Судостроение, 1983.

5. Патент 2009954 РФ, МКИ В 63 С 7/06. Устройство для подъема затонувших объектов /Седых Н.А. и Седых А.Н.

6. Архаров А.М. Криогенные системы. Основы теории и расчета. - М.: Машиностроение, 1988.