система обеспечения плавучести

Формула изобретения

1. Система обеспечения плавучести для перемещения объекта в толще воды, содержащая:

по меньшей мере одну надувную часть, которая в надутом состоянии увеличивает плавучесть объекта;

по меньшей мере одно накачивающее устройство, предназначенное для надувания по меньшей мере одной надувной части и содержащее систему генерации газа для подачи газа, причем указанная система генерации газа содержит вещество для генерации газа, при этом газ, генерируемый из указанного вещества, охлаждается до поступления в указанную по меньшей мере одну надувную часть;

систему активации для активации каждого из по меньшей мере одного накачивающего устройства,

причем при активации системы активации накачивающее устройство вызывает генерацию газа из системы генерации газа и его течение по меньшей мере в одну надувную часть, которая после надувания до заданного объема обеспечивает возможность перемещения объекта.

2. Система обеспечения плавучести по п.1, в которой указанная по меньшей мере одна надувная часть закреплена на объекте.

3. Система обеспечения плавучести по п.1, в которой надувание указанной по меньшей мере одной надувной части происходит снаружи объекта.

4. Система обеспечения плавучести по п.1, в которой указанная по меньшей мере одна надувная часть имеет высвобождающее средство, обеспечивающее возможность открепления указанной по меньшей мере одной надувной части от объекта.

5. Система обеспечения плавучести по п.1, в которой указанная по меньшей мере одна надувная часть содержит по меньшей мере один верхний клапан сброса давления для выпуска избыточного газа из надувной части.

6. Система обеспечения плавучести по п.5, в которой указанный клапан сброса давления выполнен с возможностью блокировки в закрытом положении при достижении объектом заданной глубины.

7. Система обеспечения плавучести по п.1, в которой указанная по меньшей мере одна надувная часть дополнительно содержит по меньшей мере один нижний клапан сброса давления, установленный снизу надувной части, причем указанный по меньшей мере один нижний клапан сброса давления может стравить любые повышения давления внутри надувной части.

8. Система обеспечения плавучести по п.5, в которой указанный клапан сброса давления имеет поршень клапана, смещенный в закрытое положение, причем давление, действующее на поршень клапана, вызывает перемещение поршня клапана, позволяющее стравить избыточный газ из надувной части, причем блокирующее средство, встроенное в клапан сброса давления, высвобождается при перемещении поршня клапана так, что при возврате поршня клапана в его закрытое положение указанное блокирующее средство фиксирует клапан в указанном положении.

9. Система обеспечения плавучести по п.1, в которой указанная по меньшей мере одна надувная часть дополнительно содержит обратный клапан между накачивающим устройством и отверстием в надувную часть.

10. Система обеспечения плавучести по п.1, в которой указанная по меньшей мере одна надувная часть по меньшей мере частично изготовлена из материала, который является теплостойким и имеет высокую прочность на разрыв.

11. Система обеспечения плавучести по п.1, в которой указанное накачивающее устройство содержит регулятор для регулирования количества газа, поступающего в указанную по меньшей мере одну надувную часть.

12. Система обеспечения плавучести по п.11, в которой указанный регулятор имеет гидростатическое управление, при этом указанный регулятор обеспечивает заданный объем газа для того, чтобы учесть внешнее давление, и позволяет надувной части надуваться для получения заданной величины плавучести.

13. Система обеспечения плавучести по п.1, в которой указанное накачивающее устройство дополнительно содержит систему хранения газа для подачи газа.

14. Система обеспечения плавучести по п.1, в которой указанное вещество для генерирования газа находится по меньшей мере в одном резервуаре и представляет собой взрывчатое, горючее или другое химическое соединение, вступающее в химическую реакцию для выработки газа.

15. Система обеспечения плавучести по п.14, в которой заряд активирует указанное вещество для получения газа по меньшей мере в одном резервуаре под давлением, причем активация указанного вещества происходит посредством по меньшей мере одного пускателя или по меньшей мере одного детонатора, соединенного с системой активации.

16. Система обеспечения плавучести по п.13, в которой указанная система хранения газа содержит баллон для хранения газа, в котором находится газ, причем баллон для хранения газа сообщается посредством текучей среды с указанной по меньшей мере одной надувной частью через выпускной канал, причем указанный выпускной канал имеет по меньшей мере один удерживающий давление диск, предотвращающий выход газа из баллона для хранения газа, причем указанный по меньшей мере один удерживающий давление диск выполнен с возможностью разрыва для обеспечения возможности течения газа в указанную надувную часть.

17. Система обеспечения плавучести по п.1, в которой указанное накачивающее устройство содержит резервуар для подачи газа в указанную по меньшей мере одну надувную часть, чтобы гарантировать сохранение ее в заданном надутом состоянии при опускании объекта на глубину.

18. Система обеспечения плавучести по п.17, в которой при достижении в указанном резервуаре заданного значения давления происходит активация источника газа или генераторов газа для подачи дополнительного газа с целью сохранения в указанном резервуаре давления на уровне, равном или превышающем заданное значение.

19. Система обеспечения плавучести по п.1, в которой при достижении объектом заданной глубины указанная система активации активируется автоматически.

20. Система обеспечения плавучести по п.19, в которой при достижении объектом заданной глубины происходит гидростатическая активация указанной системы активации, причем указанная автоматическая система активации содержит по меньшей мере одно гидростатическое устройство, установленное снаружи объекта.

21. Система обеспечения плавучести по п.1, в которой управление указанной системой активации осуществляется вручную изнутри и/или снаружи объекта.

22. Система обеспечения плавучести по п.21, в которой указанная система активации активируется посредством дистанционно-управляемого аппарата (ROV), причем внешняя ручная система активации содержит стыковочный узел снаружи объекта, с которым стыкуется указанный дистанционно-управляемый аппарат (ROV).

23. Система обеспечения плавучести для подъема к поверхности воды погруженного в воду объекта, например подводной лодки, добывающего оборудования, причем система содержит:

по меньшей мере одну надувную часть, которая в надутом состоянии увеличивает плавучесть погруженного в воду объекта;

по меньшей мере одно накачивающее устройство, предназначенное для надувания указанной по меньшей мере одной надувной части и содержащее систему генерации газа для подачи газа, причем указанная система генерации газа содержит вещество для генерации газа, при этом газ, генерируемый из указанного вещества, охлаждается до поступления в указанную по меньшей мере одну надувную часть для надувания указанной по меньшей мере одной надувной части;

систему активации для активации накачивающего устройства,

причем при активации указанной системы активации указанная система генерации газа вырабатывает газ для надувания по меньшей мере одной надувной части, которая после надувания до заданного объема обеспечивает возможность перемещения погруженного в воду объекта к поверхности воды, в которую он погружен.

24. Система обеспечения плавучести по п.23, в которой указанный объект соединен с направляющим тросом, протянутым от океанского дна до поверхности воды, причем при подъеме направляющий трос направляет подъем и позволяет предсказать местоположение всплытия указанного оборудования.

25. Система обеспечения плавучести для опускания на океанское дно элементов производственной инфраструктуры или бурового оборудования, причем данная система плавучести адаптирована для присоединения к указанному оборудованию и содержит:

по меньшей мере одну надувную часть, которая в надутом состоянии увеличивает плавучесть оборудования;

по меньшей мере одно накачивающее устройство, предназначенное для надувания по меньшей мере одной надувной части и содержащее систему генерации газа для подачи газа, причем указанная система генерации газа содержит вещество для генерации газа, при этом газ, генерируемый из указанного вещества, охлаждается до поступления в указанную по меньшей мере одну надувную часть для надувания указанной по меньшей мере одной надувной части;

систему активации для активации накачивающего устройства,

причем при активации указанной системы активации накачивающее устройство вызывает надувание указанной по меньшей мере одной надувной части, частично компенсируя вес оборудования и управляя скоростью его опускания на океанское дно.

26. Система обеспечения плавучести по п.25, причем данная система содержит резервуар с газом для подачи газа в указанную по меньшей мере одну надувную часть.

Описание изобретения к патенту

Область техники

Настоящее изобретение относится к системе обеспечения плавучести, предназначенной для подъема или опускания объектов в толще воды.

В соответствии с одним из вариантов изобретения предлагаемая система обеспечения плавучести выполнена с возможностью подъема неисправных или поврежденных объектов, например подводной лодки или самолета, с глубины и/или удержания их на поверхности.

В соответствии с другим вариантом изобретения предлагаемая система обеспечения плавучести выполнена с возможностью подъема объектов, находящихся на большой глубине, и/или опускания объектов, причем указанная система позволяет поднимать и возвращать объекты на поверхность воды или погружать их в определенное положение. К объектам в данном случае относятся погруженные на дно океана элементы инфраструктуры, такие как донная фонтанная арматура, манифольды и якоря для платформ.

Уровень техники

Работы, проводимые на больших глубинах, связаны с определенными трудностями, которые, как правило, обусловлены повышенным давлением, с которым приходится сталкиваться на значительных глубинах, а также обусловлены весом элементов инфраструктуры, например, кабелей. При этом, чем больше глубина, тем сложнее выполнить необходимые операции.

На больших глубинах восстановление объекта значительно усложняется. На это обратили внимание во время нескольких морских аварий, при которых аварийно-спасательное оборудование оказывалось непригодным в тех случаях, когда поврежденная подводная лодка или самолет погружались в воду на глубину, превышающую определенную величину. В результате, эти аварии повлекли за собой многочисленные человеческие жертвы.

В течение последних нескольких десятилетий широко развивались технологии по аварийному выходу из затонувшей подводной лодки, методы проведения спасательных работ и безопасной эвакуации с подводной лодки. К оборудованию первого поколения относятся спасательные средства, в частности спасательная рубка/люки, которыми оснащались подводные лодки, а также специально разработанные спасательные костюмы, обеспечивающие подводнику, покидающему подводную лодку, плавучесть и воздух для дыхания при всплытии на поверхность. Такое техническое оснащение имело, и до сих пор имеет, ограничение по глубине, на которой находится судно. К оборудованию второго поколения относится батискаф или спасательный колокол. Данное техническое решение значительно увеличивает глубину, на которой возможно извлечение экипажа из подводной лодки, причем оно намного безопаснее по сравнению с использованием спасательных костюмов.

Однако оба указанных способа имеют существенные ограничения. Если подводная лодка неисправна или повреждена на глубине, превышающей предельную/расчетную глубину погружения, то имеющиеся способы спасения невозможно использовать для спасения экипажа. Кроме того, потребуется много дней для выполнения спасательной операции. За это время повышение внутреннего давления в подводной лодке, расход жизненно важных запасов («кислородных свечей», устройств поглощения углекислого газа и прочее), а также ухудшение и загрязнение поддерживающей жизнь атмосферы (наличие сероводорода, хлора и прочее) могут привести к летальным последствиям.

Другой отраслью промышленности, в которой проводятся масштабные работы на значительных глубинах, является нефтегазовая промышленность.

В данной отрасли промышленности оборудование часто устанавливают на океанском дне для выполнения им различных задач и функций. Добыча нефти и газа в открытом море требует установки оборудования на морском дне для извлечения ископаемого топлива и подачи его на надводные платформы и в буровые вышки. Поскольку залежи нефти и газа на сравнительно небольших глубинах истощаются, разведка дополнительных залежей продвигается на глубоководные участки.

Размещение и подъем тяжелого оборудования с океанского дна является дорогостоящим процессом, требующим значительных средств. В настоящее время оборудование, используемое на океанском дне, размещают и позже поднимают на поверхность с помощью высокопрочных тросов и лебедок, установленных на сравнительно больших судах с динамическим позиционированием. Однако указанный способ ограничен определенной глубиной, зависящей от возможностей соответствующего ремонтно-восстановительного оборудования. С увеличением глубины, возрастают также проблемы и затраты на размещение и последующий подъем такого оборудования.

Описание уровня техники приведено выше лишь с тем, чтобы облегчить понимание принципов настоящего изобретения. Необходимо учитывать, что приведенная информация не является подтверждением или признанием того, что любой материал, на который даны ссылки, является частью общеизвестных сведений, доступных на дату приоритета заявки.

Раскрытие изобретения

Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить систему обеспечения плавучести и устранить по меньшей мере один из недостатков известных технических решений или по меньшей мере предложить полезную альтернативу известным техническим решениям.

В настоящем изобретении предложена система обеспечения плавучести для перемещения объекта в толще воды, содержащая:

по меньшей мере одну надувную часть, которая в надутом состоянии увеличивает плавучесть объекта;

накачивающее устройство, предназначенное для заполнения газом по меньшей мере одной надувной части;

систему активации для приведения в действие накачивающего устройства, причем при запуске системы активации накачивающее устройство обеспечивает подачу газа по меньшей мере в одну надувную часть, которая после надувания до заданного объема обеспечивает возможность перемещения объекта.

Система обеспечения плавучести предпочтительно обеспечивает перемещение объекта, по существу, в вертикальном направлении. Система обеспечения плавучести также обеспечивает возможность подъема или опускания объекта. При использовании предлагаемой системы для опускания объекта она позволяет управлять процессом опускания.

По меньшей мере одна надувная часть может быть закреплена на объекте. Между по меньшей мере одной надувной частью и объектом предпочтительно установлено демпфирующее устройство. Демпфирующее устройство обеспечивает относительно ровный подъем объекта, особенно на начальном и конечном этапах.

Накачивание каждой надувной части предпочтительно происходит вне объекта.

По меньшей мере одна надувная часть может иметь устройство для расцепления, обеспечивающее возможность открепления указанной по меньшей мере надувной части от объекта. Указанное устройство для расцепления можно задействовать в случае непреднамеренного запуска системы обеспечения плавучести.

По меньшей мере одна надувная часть содержит по меньшей мере один верхний клапан сброса давления для выпуска избыточного газа из надувной части. Выпуск избыточного газа необходим в том случае, если накачивающее устройство закачало излишний газ или если происходит расширение объема газа в надувной части, когда объект поднимается, а давление воды, действующее на надувную часть, уменьшается.

Как только объект достигает заданной глубины, клапан сброса давления блокируется в закрытом состоянии, в результате чего надувная часть останется в надутом состоянии. Благодаря этому объект удерживается на заданной глубине.

По меньшей мере одна надувная часть дополнительно может содержать по меньшей мере один нижний клапан сброса давления, установленный снизу надувной части. При этом указанный по меньшей мере один нижний клапан сброса давления обеспечивает возможность выпуска газа при повышении давления внутри надувной части, в том случае если по меньшей мере один верхний клапан сброса давления закрыт.Благодаря этому исключается вероятность создания избыточного давления в надувной части и. следовательно, предотвращается опасность ее разрыва.

Клапан сброса давления имеет поршень, смещенный в закрытое положение. Когда давление на внешнюю поверхность поршня возрастает, поршень перемещается, обеспечивая возможность выхода избыточного газа из надувной части. При начальном движении поршня клапана блокирующее устройство отключается, причем при возврате поршня в закрытое положение блокирующее устройство фиксирует клапан в указанном положении.

По меньшей мере одна надувная часть дополнительно содержит обратный клапан, установленный между накачивающим устройством и отверстием в надувной части. Благодаря этому газ, поступающий в надувную часть, не возвращается обратно в накачивающее устройство.

В соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения, по меньшей мере одна надувная часть закреплена на лебедке, причем с лебедки выведен трос к по меньшей мере одной надувной части. Это позволяет опускать объект, в то время как по меньшей мере одна надувная часть остается на поверхности. Когда объект требуется поднять, включается лебедка и объект движется вверх. Подобным образом лебедку можно использовать для опускания объекта на большую глубину при плохих погодных условиях или для управляемого позиционирования объекта на океанском дне.

По меньшей мере одна надувная часть предпочтительно изготовлена из теплостойкого материала, отличающегося высокой прочностью на разрыв. Внутренний слой по меньшей мере одной надувной части может быть изготовлен из теплостойкого материала с высокой прочностью на разрыв. Надувная часть предпочтительно выполнена в форме надувного мешка.

Система обеспечения плавучести предпочтительно содержит совокупность надувных частей.

Совокупность надувных частей предпочтительно расположена таким образом, чтобы при подъеме или опускании объект был ориентирован заданным образом.

Система обеспечения плавучести может дополнительно содержать средства управления для удержания объекта на заданном уровне, например, на поверхности воды. После накачивания надувная часть может оставаться в надутом состоянии в течение заданного периода времени.

В системе обеспечения плавучести каждая надувная часть предпочтительно имеет свое накачивающее устройство.

Накачивающее устройство предпочтительно содержит регулятор для регулирования количества газа, поступающего по меньшей мере в одну надувную часть.

Согласно одному из аспектов настоящего изобретения регулятор может быть гидростатическим, причем он обеспечивает заданный объем газа с учетом внешнего давления и позволяет накачивать надувную часть для достижения заданной величины плавучести. Поскольку давление, действующее на объект, возрастает по мере погружения объекта, давление, необходимое для накачивания надувной части, также растет.

Регулятор также может быть выполнен в виде гидростатического датчика давления.

Накачивающее устройство может содержать систему генерации газа, систему хранения газа или может быть соединено с активной системой генерации газа. Также накачивающее устройство может содержать комбинацию указанных систем.

Система генерации газа предусматривает наличие вещества для генерирования газа, например, взрывчатое, горючее или другое химическое соединение, которое находится по меньшей мере в одном резервуаре, причем заряд активирует указанное вещество, обеспечивая получение газа под давлением по меньшей мере в одном резервуаре. По меньшей мере один резервуар имеет совокупность каналов и/или разделительных перегородок, расположенных между веществом и выходным отверстием резервуара, так что полученный газ проходит через указанные каналы до выхода из по меньшей мере одного резервуара. Благодаря этому выход резервуара не подвергается воздействию силы, создаваемой веществом в начальный момент при генерации газа.

Вещество можно активировать с помощью пускателя или детонатора, соединенного с системой активации. Система генерации газа может содержать более одного пускателя или детонатора, что целесообразно в тех случаях, когда один или несколько из предусмотренных пускателей или детонаторов не работают исправно.

Молекулярный вес получаемого газа предпочтительно равен или близок к молекулярному весу воздуха.

Выходное отверстие резервуара предпочтительно соединено с регулятором подачи газа так, что газ, подаваемый в надувную часть, поступает в нее под заданным давлением.

До поступления по меньшей мере в один надувной мешок получаемый газ предпочтительно охлаждается.

Накачивающее устройство может быть оснащено резервуаром. При опускании объекта указанный резервуар обеспечивает подачу газа по меньшей мере в одну надувную часть для сохранения ее в заданном накаченном состоянии, что позволяет регулировать скорость опускания и компенсировать вес или поддерживать отрицательную плавучесть объекта. При достижении в резервуаре заданного давления предпочтительно происходит включение системы подачи или генераторов газа для подачи дополнительного газа.

В данном варианте применения система обеспечения плавучести закреплена на опускающем или направляющем тросе, причем предлагаемая система компенсирует большую часть веса или отрицательной плавучести объекта, позволяя легко и точно устанавливать объект на океанском дне. Раньше, допустимый вес объекта, размещаемого единовременно на океанском дне, был ограничен нагрузочной способностью троса. В случае использования предлагаемой системы обеспечения плавучести можно значительно увеличить вес объекта, поскольку система снижает нагрузку от веса по сравнению с той, которую должен выдерживать трос при отсутствии такой системы.

При достижении объектом поверхности воды, можно спустить газ по меньшей мере из одной надувной части для снижения и/или удаления газа, полученного в процессе производства. Возможно автоматическое включение данной функции с помощью гидростатических датчиков, а также вручную или дистанционно. Благодаря этому можно выпустить токсичные газы из надувной части до того, как ремонтная часть приступит к работе с объектом.

Система хранения газа может содержать баллон для хранения газа, в котором находится газ. Указанный баллон для хранения газа предпочтительно сообщается по текучей среде по меньшей мере с одной надувной частью через выпускной канал. Выпускной канал имеет по меньшей мере один удерживающий давление диск, предотвращающий выход газа из указанного баллона для хранения газа. Каждый удерживающий давление диск соединен с детонатором, причем каждый детонатор соединен с системой активации.

Активная система генерации газа может содержать источник газа, внешний относительно системы обеспечения плавучести. Если объектом является подводная лодка, то возможным источником газа является сжатый воздух, вырабатываемый для функционирования подводной лодки. Система активации может содержать трехходовой клапан, который соединяет по текучей среде систему обеспечения плавучести с источником газа.

Накачивающее устройство содержит по меньшей мере один гидростатический датчик или клапан сброса давления, который обеспечивает возможность прерывания подачи газа по меньшей мере в одну надувную часть после начала подъема объекта. После того как начнется подъем объекта, надувная часть продолжит раздуваться, даже если в нее больше не поступает газ, это связано с тем, что газ внутри надувной части расширяется из-за уменьшения внешнего давления.

Возможны различные способы запуска системы активации, которые в значительной степени зависят от конкретного варианта применения. Предлагаемая система обеспечения плавучести может содержать несколько систем активации. Это особенно важно в тех случаях, когда указанная система обеспечения плавучести установлена на подводной лодке или самолете, поскольку такая компоновка позволяет приводить в действие систему обеспечения плавучести независимо от возникшей ситуации.

Система активации может запускаться автоматически, когда объект находится на заданной глубине. Это целесообразно, когда подводная лодка повреждена и не способна подняться на поверхность или, когда самолет садится на воду.

При достижении объектом заданной глубины система активации может запускаться посредством гидростатического устройства. Автоматическая система активации содержит по меньшей мере одно гидростатическое устройство, установленное снаружи объекта. Если объектом является подводная лодка, то указанные устройства можно расположить снаружи прочного корпуса.

Гидростатическое устройство содержит, по существу, герметичный блок, имеющий подверженную атмосферным воздействиям внешнюю поверхность, в которой выполнена совокупность отверстий. Указанная внешняя поверхность примыкает к первой пластине. В нормальном режиме первая пластина смещена относительно второй пластины так, что между ними имеется зазор. При повышении гидростатическое давление через совокупность отверстий воздействует на первую пластину, вызывая ее перемещение в направлении второй пластины. При дальнейшем увеличении гидростатического давления первая пластина входит в контакт со второй, замыкая цепь запуска системы активации.

Система активации может содержать механизм переключения на ручное управление, обеспечивающий возможность блокировки автоматической работы системы активации, причем его задействуют в том случае, когда требуется опустить объект ниже заданной глубины.

Управление системой активации может осуществляться с помощью акустических средств.

В тех случаях, когда система обеспечения плавучести установлена на подводной лодке, ее можно объединить с системой аварийного продувания/выхода на поверхность, имеющейся на лодке.

Система активации имеет ручное управление.

В случаях, когда объектом является подводная лодка или подобное судно, в котором находится оператор, запуск системы активации может осуществляться внутренними средствами, имеющимися на самом объекте.

Внутренняя система активации с ручным управлением предусматривает наличие на подводной лодке пульта управления. Пульт управления оснащен кнопкой подготовки системы активации и кнопкой пуска системы активации. Кроме того, на пульте предусмотрена кнопка для проверки целостности системы активации и для инициирования последовательности ее запуска с пульта управления. Это гарантирует, что запуск системы обеспечения плавучести не произойдет случайно.

Пульт управления также содержит устройство расцепления, предназначенной для отсоединения по меньшей мере одной надувной части.

Система активации с ручным управлением может также запускаться внешними средствами, например с дистанционно-управляемого аппарата (ROV). Внешняя система активации с ручным управлением содержит крепежное приспособление, установленное снаружи объекта и предназначенное для стыковки дистанционно-управляемого аппарата. Дистанционно-управляемый аппарат выполнен с возможностью перевода указанного крепежного приспособления из обычного состояния в состояние зацепления, при котором происходит запуск системы активации. Внешняя система активации с ручным управлением сконфигурирована таким образом, что для доступа к ней необходим индивидуальный ключ.

После запуска системы активации с ручным управлением наполнение газом по меньшей мере одной надувной части предпочтительно происходит с задержкой, благодаря чему дистанционно-управляемый аппарат имеет достаточно времени для отцепления и удаления от объекта.

Система обеспечения плавучести питается от источника электроснабжения или аккумуляторной батареи.

Объект может быть оснащен несколькими системами обеспечения плавучести. Предусмотренные в них системы активации могут быть синхронизированы так, что их запуск происходил одновременно или последовательно через заданный промежуток времени.

Система обеспечения плавучести предпочтительно содержит приводной радиомаяк, например аварийный радиомаяк АРМ (EPIRB), который приводится в действие при запуске системы обеспечения плавучести. Приводной радиомаяк может быть соединен по меньшей мере с одной надувной частью.

Система обеспечения плавучести может также содержать двигательное устройство, используемое для перемещения, направления или ориентирования объекта в различных направлениях. Для управления двигательным устройство возможно использование газа. Газ получают в процессе генерирования газа.

В одном из вариантов осуществления изобретения объектом является подводная лодка. Система обеспечения плавучести предпочтительно не оказывает существенного влияния на акустические характеристики и гидродинамику подводной лодки. Система обеспечения плавучести в незадействованном состоянии, по существу, полностью размещается в корпусе подводной лодки. По существу, она расположена между легким и прочным корпусами подводной лодки. Система обеспечения плавучести плотно закрыта в нише, простирающейся от легкого корпуса до прочного корпуса подводной ложки. Ниша закрыта поперечной крышкой. При запуске системы активации происходит отсоединение крышки.

В другом варианте осуществления изобретения объектом является летательный аппарат, например, вертолет или самолет. Летательный аппарат может содержать совокупность систем обеспечения плавучести. Каждая система обеспечения плавучести расположена в стратегически важном месте так, чтобы обеспечить подъем или подержание летательного аппарата в заданном положении.

В еще одном варианте осуществления изобретения объектом является скафандр или дистанционно-управляемый аппарат. В случае если объектом является дистанционно-управляемый аппарат, он может содержать средства, предназначенные для его отцепления от надводного судна.

В другом варианте осуществления изобретения объектом является декомпрессионная камера.

В еще одном варианте осуществления изобретения объект представляет собой элемент производственной инфраструктуры или буровое оборудование, такое как донная фонтанная арматура, манифольды и бустер-насосы. В данном случае система обеспечения плавучести дополнительно содержит по меньшей мере один направляющий трос, протянутый от поверхности воды до океанского дна. Направляющий трос обеспечивает оттяжку для управления подъемом объекта и указывает на место всплытия объекта на поверхность.

Система обеспечения плавучести может также содержать по меньшей мере один подъемный строп, закрепленный на объекте. Он позволяет извлечь объект при достижении им поверхности воды. Строп имеет положительную плавучесть, благодаря чему он остается в вертикальном положении при подъеме объекта.

При подъеме подводного манифольда с океанского дна, прежде чем запустить систему обеспечения плавучести, от указанного манифольда отсоединяют другие элементы подводной инфраструктуры, трубы, кабели и прочее связанное с ним оборудование, и закрепляют систему обеспечения плавучести на объекте посредством огона с коушем/монтажного узла.

Настоящее изобретение обеспечивает средства нового поколения, которые можно использовать для проведения глубоководных тяжелых восстановительных, спасательных и монтажных работ. В основе новой технологии глубоководных восстановительных работ лежит принцип «плавания» объекта на поверхности независимо от глубины, который позволяет ремонтировать объект на борту надводного судна или буксировать его в ближайший порт. Данный принцип позволяет также осуществлять управляемое опускание и установку объекта на океанском дне.

Кроме того, в настоящем изобретении предложена система обеспечения плавучести для подъема погруженного на глубину объекта к поверхности воды, причем указанная система содержит:

по меньшей мере одну надувную часть, которая в надутом состоянии увеличивает плавучесть погруженного в воду объекта;

накачивающее устройство, предназначенное для заполнения газом по меньшей мере одной надувной части;

систему активации для приведения в действие накачивающего устройства, причем при запуске системы активации накачивающее устройство заполняет газом по меньшей мере одну надувную часть, которая после накачивания до заданного объема обеспечивает возможность перемещения погруженного в воду объекта к поверхность воды.

Кроме того, в настоящем изобретении предложена система обеспечения плавучести для подъема подводной лодки к поверхности воды, причем указанная система содержит:

по меньшей мере одну надувную часть, которая в надутом состоянии увеличивает плавучесть погруженного в воду объекта;

накачивающее устройство, предназначенное для заполнения газом по меньшей мере одной надувной части;

систему активации для приведения в действие накачивающего устройства, причем при запуске системы активации накачивающее устройство заполняет газом по меньшей мере одну надувную часть, которая после надувания до заданного объема обеспечивает возможность перемещения подводной лодки к поверхности воды.

Система обеспечения плавучести предпочтительно содержит средства для удержания подводной лодки на поверхности воды в течение времени, достаточного для эвакуации членов команды с подводной лодки.

В настоящем изобретении предложена система обеспечения плавучести для подъема с океанского дна элементов производственной инфраструктуры или бурового оборудования для их ремонта, причем система скомпонована с возможностью присоединения к указанному оборудованию и содержит:

по меньшей мере одну надувную часть, которая в надутом состоянии увеличивает плавучесть оборудования;

накачивающее устройство, предназначенное для заполнения газом по меньшей мере одной надувной части;

систему активации для приведения в действие накачивающего устройства, причем при запуске системы активации накачивающее устройство заполняет газом по меньшей мере одну надувную часть, которая после надувания до заданного объема обеспечивает возможность перемещения оборудования к поверхности воды.

Система обеспечения плавучести может быть установлена на платформе, выполненной с возможностью крепления к оборудованию. Платформа имеет положительную плавучесть, причем, когда платформа прикреплена к оборудованию, система обеспечения плавучести сохраняет заданное положение. Платформа крепится к оборудованию перед его подъемом на поверхность воды.

При этом к оборудованию может быть подсоединен строп, облегчающий подъем оборудования на поверхность.

Оборудование может быть также соединено с направляющим тросом, протянутым от океанского дна до поверхности воды, причем при подъеме направляющий трос обеспечивает направленное движение оборудования вверх и указывает на место подъема оборудования на поверхности.

Оборудование может оставаться ниже поверхности воды до тех пор, пока на судне не закрепят строп на кране, чтобы поднять оборудование из океана или отбуксировать объект в порт, оснащенный крановым оборудованием.

В настоящем изобретении предложена система обеспечения плавучести для опускания на океанское дно элементов производственной инфраструктуры или бурового оборудования, причем система скомпонована с возможностью присоединения к указанному оборудованию и содержит:

по меньшей мере одну надувную часть, которая в надутом состоянии увеличивает плавучесть оборудования;

накачивающее устройство, предназначенное для заполнения газом по меньшей мере одной надувной части;

систему активации для приведения в действие накачивающего устройства, причем при запуске системы активации накачивающее устройство заполняет газом по меньшей мере одну надувную часть, частично компенсируя вес оборудования и регулируя скорость его опускания на океанское дно.

Система предпочтительно содержит резервуар с газом для подачи газа по меньшей мере в одну надувную часть.

При перемещении оборудования к океанскому дну оборудование поднимают над водой или буксируют плавающим на поверхности к точке развертывания, причем по меньшей мере одна надувная часть полностью надута, а указанный резервуар с газом, в случае его наличия, обеспечивает повышение давления. При опускании оборудования система активации приводит в действие накачивающее устройство, благодаря чему надувная часть остается надутой, а объект перемещается к океанскому дну легко и точно.

Краткое описание чертежей

Изобретение станет более понятным при прочтении приведенного ниже описания предпочтительных вариантов его осуществления, проиллюстрированных на прилагаемых чертежах.

На фиг.1 подводная лодка показана на дне океана, причем подводная лодка оснащена системой обеспечения плавучести согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.2 аналогична фиг.1, но на ней показана система обеспечения плавучести в развернутом виде.

На фиг.3 схематично показана система обеспечения плавучести в соответствии с ее монтажом на подводной лодке.

На фиг.4 схематично показана система обеспечения плавучести согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.

На фиг.5а и 5b схематично показана система активации, предусмотренная в предлагаемой системе обеспечения плавучести.

На фиг.6а и 6b на виде сверху и виде сбоку, в поперечном разрезе показан гидростатический датчик системы обеспечения плавучести.

На фиг.7 схематично, в поперечном разрезе изображена система генерации газа накачивающего устройства, содержащегося в системе обеспечения плавучести.

На фиг.8 схематично, в поперечном разрезе показана система хранения газа накачивающего устройства, содержащегося в системе обеспечения плавучести.

На фиг.9а и 9b на виде сверху и виде сбоку показан надувной мешок системы обеспечения плавучести в надутом состоянии.

На фиг.10 в поперечном разрезе изображен клапан сброса давления.

На фиг.11 схематично показан надувной мешок и соединенные с ним резервуары согласно второму варианту осуществления изобретения, проиллюстрированному на фиг.4.

На фиг.12 схематично показана система обеспечения плавучести в соответствии с третьим вариантом осуществления изобретения.

На фиг.13 схематично представлена система обеспечения плавучести согласно четвертому варианту осуществления изобретения.

На фиг.14 схематично изображена система обеспечения плавучести в соответствии с пятым вариантом осуществления изобретения, устанавливаемая на вертолете.

На фиг.15 схематично представлена система обеспечения плавучести согласно шестому варианту осуществления изобретения, устанавливаемая на самолете.

На фиг.16 схематично показана система обеспечения плавучести в соответствии с седьмым вариантом осуществления изобретения, устанавливаемая в камере аварийного жизнеобеспечения.

На фиг.17 на виде сверху схематично представлена система обеспечения плавучести согласно восьмому варианту осуществления изобретения, предназначенная для подъема оборудования с океанского дна.

На фиг 18 представлен тот же вид, что и на фиг.17, но со снятой верхней частью.

На фиг.19 на виде сбоку показана система с фиг.17.

На фиг.20 схематично изображена система обеспечения плавучести с фиг.17-19, на двух этапах подъема оборудования с океанского дна.

На фиг.21 схематично на виде сбоку показана система обеспечения плавучести согласно девятому варианту осуществления изобретения, соединенная с объектом и предназначенная для опускания объекта на океанское дно.

На фиг.22 схематично на виде сверху показана система с фиг.21, но без надувных частей.

На фиг.23а и 23b схематично проиллюстрированы альтернативные способы развертывания на океанском дне системы обеспечения плавучести с фиг.21.

Варианты осуществления изобретения

Настоящее изобретение применимо во многих отраслях промышленности. Безусловно, предлагаемая система может найти применение во множестве сфер, которые будут открыты в будущем благодаря свойственному человеку стремлению исследовать океанские глубины.

Ниже кратко описано несколько возможных вариантов использования предлагаемого изобретения в различных отраслях промышленности. В большинстве из представленных ниже вариантов осуществления изобретения рассмотрены области применения, связанные с подъемом затопленных объектов на поверхность океана. Однако возможно также использование изобретения для управляемого снижения объектов на океанское дно, удержания объектов на заданной глубине и перемещения объектов через океан.

Предлагаемое изобретение представляет собой систему 11 обеспечения плавучести, которая позволяет поднимать объект 12 к поверхности 15 воды или опускать объект 12 на океанское дно 14, или удерживать объект на поверхности 15 или на заданной глубине.

Система 11 обеспечения плавучести содержит по меньшей мере одну надувную часть 16, по меньшей мере одно накачивающее устройство 19 и по меньшей мере одну систему 21 активации. В зависимости от области применения предлагаемую систему 11 обеспечения плавучести можно скомпоновать так, чтобы она содержала требуемое количество указанных выше элементов, расположенных заданным образом.

Согласно первому варианту осуществления изобретения, как показано на фиг.1 и 3, предлагаемая система 11 обеспечения плавучести установлена на подводной лодке 13. Как видно на фиг.1, подводная лодка 13 находится на океанском дне 14. Подобная ситуация может возникнуть в том случае, если лодка неисправна или повреждена. Активировав предлагаемую систему 11 обеспечения плавучести, можно быстро поднять подводную лодку 13, показанную на фиг.1, на поверхность 15 воды.

На фиг.2 показана подводная лодка 13 после приведения в действие системы 11 обеспечения плавучести и развертывания совокупности надувных частей 16, выполненных в виде надувных мешков 17. Как видно на чертеже, подводная лодка 13 поднимается на поверхность 15 воды в вертикальном положении, благодаря чему экипаж имеет возможность покинуть подводную лодку 13.

Как правило, подводная лодка 13 имеет прочный корпус 81 и наружный легкий корпус 83, причем они расположены на определенном расстоянии друг от друга. Благодаря этому между указанными корпусами формируется пространство для хранения надувных мешков 17 в модулях 18. Кроме того, указанное пространство позволяет установить предлагаемую систему 11 обеспечения плавучести так, чтобы она не оказывала неблагоприятного воздействия на гидродинамические и акустические характеристики подводной лодки 13.

В подводных лодках, не содержащих легкий корпус 83, надувные мешки 17 можно хранить в модулях 18, вмонтированных в прочный корпус 81.

Элементы системы 11 обеспечения плавучести согласно данному варианту осуществления изобретения подробно показаны на фиг.3.

Система 11 обеспечения плавучести содержит накачивающее устройство 19, которое в соответствии с рассматриваемым вариантом изобретения, содержит активную систему 23 генерации газа, причем газ для заполнения надувных мешков 17 поступает из источника 25 газа, установленного отдельно от предлагаемой системы 11. Указанный внешний источник 25 газа получает воздух от внутреннего источника 27 воздуха в подводной лодке.

Накачивающее устройство 19 приводится в действие посредством системы 21 активации. Согласно данному варианту изобретения система 21 активации содержит внешнюю систему 21а активации с ручным управлением, внутреннюю систему 21b активации с ручным управлением и автоматическую систему 21с активации. Таким образом, предусмотрено несколько вариантов запуска системы 12 обеспечения плавучести, что позволяет поднимать подводную лодку 13 на поверхность воды независимо от обстоятельств. Очевидно, что возможны случаи, когда достаточно наличия только одной из указанных систем активации.

Элементы системы 21 активации, используемые в данном варианте изобретения, подробно показаны на фиг.5.

Управлять указанной внешней системой 21а активации можно посредством дистанционно-управляемого аппарата, здесь не показанного. Указанный дистанционно-управляемый аппарат выполнен с возможностью зацепления с крепежным приспособлением 29 для стыковки, через которое обеспечивается возможность запуска системы 21 активации.

Управлять внутренней системой 21b активации можно из подводной лодки 13, с одного из трех пультов 31 управления.

Автоматическая система 21 с активации содержит гидростатическое устройство 33, установленное снаружи прочного корпуса 81. В данном варианте изобретения предусмотрено шесть гидростатических устройств 49, закрепленных на прочном корпусе 81.

Каждое гидростатическое устройство 49 содержит, по существу, герметичный блок, имеющий подверженную атмосферным воздействиям внешнюю поверхность 51, в которой выполнена совокупность отверстий 53, как показано на фиг.6а. Внешняя поверхность 51 примыкает к первой пластине 55 (фиг.6b). Первая пластина 55 смещена относительно второй пластины 57 посредством пружины 59 так, что в нормальном режиме пластины 55 и 57 разнесены на некоторое расстояние.

Когда подводная лодка при погружении достигает заданной глубины, давление, действующее через отверстия 53, приводит к тому, что первая пластина 55 перемещается в направлении второй пластины 57 до тех пор, пока контактная щетка 61а на нижней стороне пластины 55 не войдет в соприкосновение с контактной щеткой 61b на верхней стороне второй пластины 57. В результате, происходит замыкание цепи, приводящей в действие накачивающее устройство, что вызывает развертывание надувных мешков 17.

Внешняя система 21 а активации с ручным управлением, показанная на фиг.5, содержит крепежное приспособление 29 для стыковки, в котором предусмотрена гайка 69, которую можно поворачивать с дистанционно-управляемого аппарата. Гайка 69 закреплена в корпусе 71 крепежного приспособления 29 посредством резьбы. Гайка 69 изготовлена таким образом, что ее поворот можно осуществить только с дистанционно-управляемого аппарата, содержащего соответствующим образом сконструированную рукоятку. Гайку 69 можно снять с корпуса 71 и, тем самым, обеспечить для дистанционно-управляемого аппарата доступ к винту 73 активации, также ввинченному в корпус 71. При повороте винта 73 активации указанный аппарат входит в соприкосновение с пусковой пластиной 75. При этом происходит замыкание цепи и система 21 активации приводит в действие накачивающее устройство 19. Для того чтобы обеспечить возможность отцепления дистанционно-управляемого аппарата и возможность его отплытия от подводной лодки 13, наполнение газом надувных мешков 17 и движение подводной лодки вверх происходит с задержкой.

Что касается внутренней системы 21b активации с ручным управлением, показанной на фиг.5, то следует отметить, что пульт 31 управления оснащен кнопкой 77 подготовки системы активации и кнопкой 79 пуска системы активации. Кроме того, на пульте управления предусмотрена кнопка 85 для проверки целостности системы активации и для инициирования последовательности запуска системы 21b активации с пульта 31 управления. Пульт 31 управления также содержит устройство 87 для расцепления, предназначенное для открепления надувных мешков 17 при случайном приведении в действие системы 11 обеспечения плавучести.

Пульт управления имеет также переключатель 89 на ручное управление, позволяющий блокировать автоматическую систему 21с активации в тех случаях, когда необходимо опустить подводную лодку ниже заданной глубины.

Надувной мешок 17 в надутом состоянии подробно показан на фиг.9а и 9b. Каждый надувной мешок 17 имеет четыре верхних клапана 91 сброса давления, предназначенных для выпуска избыточного газа из мешка, а также выпуска газа для уменьшения объема мешка, когда подводная лодка поднимается, а давление воды, действующее на мешок, снижается. Как только подводная лодка 13 поднимается до заданной глубины, клапан 91 сброса давления закрывается, предотвращая дальнейшее прохождение газа через него, чтобы сохранить надувной мешок 17 надутым.

Надувные мешки 17 также оснащены двумя нижними клапанами 93 сброса давления, расположенными в нижней части надувных мешков 17. Указанные нижние клапаны 93 снижают давление внутри надувного мешка 17 в случае его повышения, когда верхние клапаны 91 сброса давления закрыты.

Как видно из фиг.10, каждый клапан 91 сброса давления имеет поршень 95, смещенный в закрытое положение. Когда давление на внешнюю поверхность 97 поршня 95 клапана возрастает из-за давления внутри мешка 17, поршень 95 перемещается, обеспечивая возможность выхода избыточного газа из мешка 17 через клапан 91 сброса давления. При начальном движении поршня 95 блокирующее устройство 99 отключается, причем при возврате поршня 95 в закрытое положение блокирующее устройство 99 фиксирует поршень 95 в указанном положении.

Каждый надувной мешок 17 имеет также обратный клапан 101, предусмотренный между накачивающим устройством 19 и отверстием 103 надувного мешка 17. Данный обратный клапан предотвращает возврат поступившего в мешок 17 газа обратно в накачивающее устройство 19.

Каждый надувной мешок 17 содержит аварийный радиомаяк АРМ (EPIRB) 105, который приводится в действие, когда мешок 17 надут.

Если возникает необходимость в запуске предлагаемой системы 11 обеспечения плавучести, система 21 активации приводится в действие либо автоматически, либо вручную извне или изнутри подводной лодки. При запуске системы накачивающее устройство 19 приводится в действие для направления газа от источника 25 газа, внешнего по отношению к системе обеспечения плавучести. Газом накачивают мешки 17 до тех пор, пока не будет создана достаточная подъемная сила для всплытия подводной лодки 13 на поверхность 15 воды.

Второй вариант осуществления изобретения показан на фиг.4. Данный вариант очень похож на первый вариант, поэтому одинаковые элементы обозначены на чертежах одними и теми же номерами позиций. Данный вариант изобретения отличается от первого варианта тем, что накачивающее устройство 19 системы 11 обеспечения плавучести дополнительно содержит систему 35 генерации газа и регулятор 43. Согласно данному варианту изобретения система 11 обеспечения плавучести не основана только на подаче газа из подводной лодки 13.

В данном варианте изобретения система 35 генерации газа содержит группу из шести резервуаров 37 для каждого надувного мешка 17, как показано на фиг.11. Каждый резервуар 37 соединен с гидростатическим устройством 49 и с регулятором 43 для регулирования количества газа, поступающего в надувной мешок 17, в зависимости от глубины погружения подводной лодки 13.

Как показано на фиг.7, каждый резервуар содержит вещество 39 для генерирования газа, а именно взрывчатое, горючее или другое химическое вещество, создающее газ при детонации и/или активации. Полученный газ через выходное отверстие 41 резервуара 37 направляется в надувной мешок 17 для его заполнения. Перед входом в надувной мешок 17 газ может быть охлажден.

Регулятор 43 расположен перед выходным отверстием 41. Для того чтобы защитить регулятор 43 от воздействия быстрого потока генерируемого газа, предусмотрена совокупность каналов/разделительных перегородок 45, расположенных между веществом 39 и выходным отверстием 41. Указанные каналы увеличивают длину пути прохождения генерируемого газа, тем самым, обеспечивая ослабление полного воздействия взрыва и быстрого увеличения давления.

Вещество 39 поджигают пускателем или детонатором 47, соединенным с системой 21 активации. На фиг.7 показано вещество с тремя детонаторами 47. Таким образом, если один или два детонатора 47 неисправны, возможно использование резервного детонатора.

Как показано на фиг.11, каждый надувной мешок 17 закреплен на подводной лодке 13 в установочной позиции 63, предусмотренной на прочном корпусе 81. Надувной мешок 17 и резервуары 37 расположены в модуле 18. Модуль 18 имеет крышку 65, открепление которой происходит при удалении штифтов 67. Указанные штифты 6 выходят из зацепления при детонации, когда осуществляется запуск системы 21 активации.

В данном варианте изобретения развертывание надувных мешков 17 происходит аналогично тому, как описано в первом варианте изобретения.

Согласно третьему варианту осуществления изобретения накачивающее устройство 19 содержит систему 107 хранения газа. Данный вариант изобретения схож со вторым вариантом изобретения, поэтому одинаковые элементы обозначены на чертежах одними и теми же номерами позиций. Однако в данном варианте изобретения, вместо получения газа из вещества 39, газ хранят в баллонах 109 для газа высокого давления, как показано на фиг.8.

В данном варианте изобретения баллон 109 для газа системы 107 хранения газа имеет выпускное отверстие 111, соединенное по текучей среде с надувным мешком 17. Газ удерживается в баллоне 109 посредством трех удерживающих дисков 113. Каждый диск соединен с детонатором 115, который приводится в действие системой 21 активации и разрывает диск 113, в результате чего газ проходит в надувной мешок 17. Дополнительный детонатор 115а установлен таким образом, что его заряд направлен к поверхности диска 113. Такая компоновка обеспечивает разрыв диска 113 и, соответственно, возможность прохождения газа через диск.

На фиг.12 показана компоновка модуля 18 для хранения надувных мешков 17 в соответствии с третьим вариантом осуществления изобретения.

Четвертый вариант осуществления изобретения проиллюстрирован на фиг.13. В данном варианте накачивающее устройство 19 оснащено комбинированной системой, содержащей систему 35 генерации газа и систему 107 хранения газа. На фиг.13 представлена компоновка накачивающего устройства 13 и надувного мешка 17 в модуле 18 согласно данному варианту изобретения.

В пятом варианте осуществления изобретения, как показано на фиг.14, четыре независимые системы 211 обеспечения плавучести установлены на вертолете 213 в стратегически важных местах. В данном варианте изобретения накачивающее устройство 19 выполнено в виде системы 35 генерации газа, причем система активации содержит автоматическую систему 21с активации и внутреннюю систему 21b активации с ручным управлением.

На фиг.15 показан шестой вариант осуществления изобретения. Данный вариант изобретения аналогичен пятому варианту, но он относится не к вертолету, а к самолету 223.

В седьмом варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.16, система 311 обеспечения плавучести закреплена на камере, в данном случае на водолазном колоколе 313 для глубоководного погружения. Система 311 обеспечения плавучести аналогична той, что описана в пятом и шестом вариантах осуществления изобретения, но она дополнительно содержит лебедку 315. Лебедка позволяет в случае необходимости опускать водолазный колокол 313 с поверхности 15 воды.

Как установлено в рассмотренных выше вариантах осуществления изобретения, в настоящем изобретении предложена эвакуационная и аварийно-спасательная система третьего поколения. В основе систем эвакуации и спасения/покидания аварийного объекта третьего поколения лежит принцип «самопомощи», то есть способность достижения успешного конечного результата независимо от глубины, на которой работает или находится объект (например, подводная лодка, водолазный колокол). В случае неисправности или повреждения объекта (потери мощности, пожара, затопления, столкновения, выхода из строя механического оборудования или любого происшествия, которое может привести к выходу из строя объекта) возможность немедленного подъема на поверхность позволяет отказаться от требования проведения связанных с риском спасательных работ по подъему объекта с океанского дна или ожидания, пока будет развернуто спасательное судно. Благодаря такой системе удается предотвратить погружение объекта на глубины, выходящие за пределы его возможностей (расчетной глубины погружения), исключая полную потерю объекта и всего экипажа.

На фиг.17-20 изображен восьмой вариант осуществления изобретения. Поскольку в данном варианте изобретения имеются элементы, аналогичные тем, что указаны в предыдущих вариантах изобретения, одинаковые элементы обозначены теми же номерами позиций, как и ранее. В данном варианте изобретения систему 11 обеспечения плавучести используют для подъема с океанского дна или для опускания на дно оборудования, например, подводных манифольдов 401. На фиг.20 показана система 11 обеспечения плавучести для подъема подводного манифольда 401 с океанского дна 14 (фиг.20b) на поверхность 15 океана (фиг.20а) для ремонта на судне.

Как показано на фиг.17, 18 и 19, система 11 обеспечения плавучести согласно рассматриваемому варианту изобретения установлена на платформе 403. Система 11 имеет надувной мешок 17, расположенный на верхнем уровне платформы 403 и хранящийся в свернутом состоянии, как показано на фиг.17. Под надувным мешком 17 размещена система 35 генерации газа, содержащая четырнадцать резервуаров 37 с веществом 39, например взрывчатым, горючим или другим химическим веществом для генерирования газа (не показано).

Каждый резервуар 37 соединен с регулятором 43 и гидростатическим датчиком 407 для регулирования количества газа, поступающего в надувной мешок 17. Каждый резервуар 37 также соединен с теплообменником 405, который охлаждает полученный газ до его подачи в надувной мешок 17.

Система 21 активации содержит акустическую систему 21d активации и внешнюю систему 21 а активации с ручным управлением, которую можно запустить с дистанционно-управляемого аппарата. Система 21 активации подключена к источнику 409 питания.

На фиг.20 проиллюстрированы два этапа процесса подъема подводного манифольда 401. Манифольд 401 крепится к направляющему тросу 411, протянутому с океанского дна до поверхности 15 воды. Данный трос обеспечивает возможность направленного движения манифольда 401 к поверхности 15 воды и указывает ремонтно-эксплуатационной службе точное положение манифольда 401, когда он поднят.

На первом этапе процесса подъема платформа 403 с системой 11 обеспечения плавучести прикреплена к манифольду 401 и благодаря положительной плавучести она удерживается над манифольдом 401. Для крепления системы 11 к манифольду можно использовать дистанционно-управляемый аппарат. К манифольду также подсоединен строп 413. Он также имеет положительную плавучесть и удерживается над манифольдом 401, благодаря чему кран ремонтно-эксплуатационной службы может легко поднять манифольд 401 со дна океана.

После закрепления системы 11 обеспечения плавучести на манифольде 401 и отсоединения манифольда 401 от связанного с ним оборудования запускают систему 21 активации для начала генерации газа и подачи его в надувной мешок 17. После запуска системы, предпочтительно с задержкой времени при ручном управлении или с помощью акустических средств, от источника 409 питания подается заряд на гидростатические датчики 407, отвечающие за приведение в действие резервуаров 37 системы генерации газа. Число резервуаров 37, которые необходимо задействовать для получения газа, достаточного для заполнения надувных мешков 17, определяется в зависимости от давления воды посредством гидростатических датчиков 407. Газ, вырабатываемый в резервуарах 37, проходит через теплообменник 405 и регулятор 43 в пневматический соединитель и далее через него поступает в надувной мешок 17 по пневматическому шлангу или шлангам 415.

Дальнейшее заполнение надувных мешков системы 11 обеспечения плавучести приведет к тому, что манифольд 401 начнет двигаться в направлении вверх. Затем манифольд 401 переместится в позицию для извлечения его из воды, причем в ожидании ремонтно-эксплуатационной службы он остается ниже поверхности 15.

По мере подъема манифольда 401 давление, действующее на надувной мешок 17, снижается. Для того чтобы предотвратить разрыв надувного мешка 17 под действием давления газа внутри него, избыточный газ удаляется через клапаны 91 и/или 93 сброса давления, расположенные соответственно наверху и внизу надувного мешка 17.

Поскольку надувной мешок 17 заполнен полностью, избыточный газ выходит из него через клапаны 91, 93 сброса давления. При достижении манифольдом поверхности воды давление газа внутри мешка 17 уменьшается, верхние клапаны сброса давления снова переходят в закрытое положение. В результате, газ не выходит из надувного мешка 17 и манифольд401 удерживается на поверхности 15 воды.

Требуемый размер и накачка надувной части 17 предлагаемой системы зависит от веса затопленного объекта. Количество и размер резервуаров системы генерации газа, которые необходимо задействовать, зависит от размера надувной части и глубины, на которой находится погруженный в воду объект.

В тех случаях, когда система обеспечения плавучести закреплена на манифольде 401 посредством огона с коушем/монтажного узла, к манифольду также крепится подъемный строп 413 с положительной плавучестью. Длину подъемного стропа 413 с положительной плавучестью выбирают таким образом, чтобы огон с коушем/монтажный узел указанного стропа находился на поверхности и был доступен, когда манифольд 401 достигает поверхности воды. Благодаря этому подъемный строп 413 с положительной плавучестью можно подсоединить к соответствующему крану на надводном судне и поднять манифольд 401 и систему 11 обеспечения плавучести из воды на палубу судна, баржи и прочее.

После подъема на поверхность систему 11 обеспечения плавучести можно отсоединить от манифольда 401, спустить газ из надувной части 17 и снова ее упаковать, заменить задействованные/использованные газовые резервуары 37, открыть/переустановить в исходное положение верхние клапаны 91 сброса давления и перезарядить источник 409 питания. После чего система 11 обеспечения плавучести готова для повторного использования.

Система, подобная той, что показана на фиг.20, также может быть использована для управляемого опускания манифольда 401 на океанское дно 14. В этом случае выталкивающая сила, создаваемая системой 11 обеспечения плавучести, должна быть немного меньше силы, создаваемой весом манифольда 401. Однако, по мере того как манифольд 401 опускается ниже, в надувную часть 17 необходимо подавать дополнительный газ для того, чтобы компенсировать дополнительное давление, действующее на надувной мешок 17, и, тем самым, сохранить управляемое опускание. В этой связи система 11 обеспечения плавучести может содержать дополнительный резервуар (не показан), предназначенный для хранения газа, который при необходимости можно подать в надувной мешок 17.

На фиг.17-20 показан девятый вариант осуществления настоящего изобретения. Система в соответствии с данным вариантом изобретения может быть использована, в частности, при разведке и добыче полезных ископаемых. Поскольку система согласно рассматриваемому варианту изобретения содержит элементы, аналогичные тем, что были описаны в предыдущих вариантах изобретения, одни и те же номера позиции использованы для обозначения одинаковых элементов.

В данном варианте система 11 обеспечения плавучести выполнена с возможностью опускания оборудования 912 на океанское дно. Как видно из фиг.21, во время опускания на океанское дно система 11 обеспечения плавучести соединена с объектом 12. Размеры объекта 12 определяют размер системы обеспечения плавучести и/или количество надувных частей 16, которые необходимо заполнить газом для обеспечения возможности управляемого процесса опускания.

Система 11 обеспечения плавучести имеет точку 903 крепления, в которой закреплен трос 909. Перемотку троса обеспечивает лебедка 914, установленная на барже 916, находящейся на поверхности воды (фиг.23а), или кран на судне 915 (фиг.23b).

Согласно данному варианту изобретения система 11 обеспечения плавучести оснащена накачивающим устройством 19, содержащим комбинированную систему, включающую в себя множество систем 35 генерации газа и систему хранения газа. Подобная комбинированная система показана на фиг.14.

Система хранения газа содержит баллон 901 высокого давления. Перед началом спуска объекта в указанном баллоне повышается давление. В рассматриваемом варианте для повышения давления используют линию 912 газа высокого давления, соединенную с баллоном 901 высокого давления посредством быстроразъемного соединителя 904, предназначенного для трубопроводов высокого давления.

После повышения давления газ из баллона 901 высокого давления проходит через открытые регуляторы 905 для накачивания надувных частей 16. Когда система 11 обеспечения плавучести полностью погружается в воду 15 и наблюдается выход газа через клапаны 91 сброса давления во всех надувных частях 16 (что свидетельствует о максимальной выталкивающей силе, направленной вверх), система 11 обеспечения плавучести готова для опускания объекта. После чего линию 912 газа высокого давления можно отсоединить от резервуара 901 высокого давления и при помощи лебедки 914 (фиг.23а) или крана 913 (фиг.23b) опустить систему 11 обеспечения плавучести на океанское дно.

Систему 11 обеспечения плавучести опускают со скоростью, при которой все надувные части 16 могут оставаться полностью надутыми. Это контролируют с помощью тензодатчика (здесь не показан) на лебедке 914 (или на кране 913) или путем наблюдения за выходом газа из клапанов 91 сброса давления, предусмотренных на надувных частях 16.

Давление внутри указанного баллона 901 контролируют посредством внутренних датчиков 906 давления, соединенных с системой 21 активации. Как только давление в баллоне 901 высокого давления снижается до предварительно заданного значения (что фиксируется датчиком 906 давления), система 21 активации подает электрический заряд в систему 35а генерации газа. После этого система 35а генерации газа начинает производить газ, поступающий в баллон 901 высокого давления, обеспечивая, тем самым, повторное повышение давления в указанном баллоне. Благодаря этому происходит непрерывная подача газа из баллона 901 в надувные части 19 и надувные части остаются полностью надутыми. Очевидно, что это имеет важное значение, поскольку по мере погружения системы 11 обеспечения плавучести на большую глубину давление, действующее на надувные части 16, увеличивается.

Если давление внутри указанного баллона 901 падает до предварительно заданного значения второй раз (что фиксируется датчиками 906 давления), система 21 активации подает электрический заряд на дополнительную систему 35b генерации газа для того, чтобы снова повысить давление в указанном баллоне 901. Этот процесс повторяется до тех пор, пока система 11 обеспечения плавучести и объект 12 не достигнут океанского дна.

После того как объект 12 займет заданное положение на океанском дне, газ из надувных частей 16 выкачивается посредством сбрасывающих клапанов 917. Указанные сбрасывающие клапаны 917 можно привести в действие с помощью дистанционно-управляемого аппарата. После выпуска газа из всех надувных частей 16 объект 12 отсоединяют от точек 907 для его крепления к системе 11 обеспечения плавучести. Затем систему 11 обеспечения плавучести поднимают на поверхность воды 15 с помощью лебедки 914 (или крана 913).

В альтернативном варианте осуществления изобретения система 11 обеспечения плавучести предусматривает возможность повторного накачивания надувных частей 16 после того, как объект 12 уже отсоединен от указанной системы 11. При такой компоновке надувные части 16 участвуют в процессе возврата системы 11 обеспечения плавучести на поверхность воды. В частности, такая компоновка целесообразна в тех случаях, когда разведка и добыча полезных ископаемых происходит на больших глубинах. Это связано с тем, что, чем больше глубина, тем длиннее и, следовательно, тяжелее должен быть трос 909. Поэтому возможность использования системы 11 обеспечения плавучести для возврата троса 909 на поверхность воды, после того как объект установлен на океанском дне, является несомненным преимуществом.

Система 11 обеспечения плавучести, показанная на фиг.21, оснащена системами 35 генерации газа, достаточными для обеспечения направленной вверх максимальной выталкивающей силы, пока объект 12 не будет размещен на океанском дне. Необходимая максимальная выталкивающая сила, направленная вверх, определяет также количество и размеры надувных частей 16.

Различные модификации и варианты, очевидные для специалиста в области техники, рассматриваются как подпадающие под объем правовой защиты настоящего изобретения.

В тексте описания, если из контекста не вытекает иное, слово «содержит» или такие его вариации, как «содержат» или «содержащее», следует понимать как включение указанного элемента или группы элементов, но не как исключение другого элемента или другой группы элементов.