способ и устройство для подъема затонувших судов

Формула изобретения

1. Способ подъема затонувшего судна, включающий в себя закрепление на затонувшем судне устройства для его подъема и подачу сжатого воздуха в отсеки затонувшего судна и в это устройство, отличающийся тем, что устройство для подъема затонувшего судна, выполненное в виде соединенных между собой основаниями верхней оболочки и нижней оболочки, выполненной по форме верхней части обшивки корпуса затонувшего судна, и опушенное сверху на затонувшее судно, соединяют с последним путем скрепления адгезионным материалом с корпусом этого судна прокладок металлических полос, шарнирно соединенных с упомянутыми основаниями оболочек, а сжатый воздух подают под упомянутую верхнюю оболочку, причем после закрепления указанного устройства в заполнитель, прикрепленный к нижней оболочке и располагаемый на обшивке затонувшего судна, нагнетают твердеющий связующий материал, после затвердения которого начинают подачу сжатого воздуха.

2. Устройство для подъема затонувшего судна, содержащее скрепленные между собой основаниями верхнюю и нижнюю оболочки, отличающееся тем, что нижняя оболочка выполнена по форме верхней части обшивки затонувшего судна, при этом устройство снабжено заполнителем, скрепленным с нижней оболочкой, расположенными на последней трубопроводами с патрубками для нагнетания в заполнитель твердеющего связующего материала, а также шарнирно присоединенными к основаниям указанных оболочек металлическими полосами с прокладками для соединения с корпусом затонувшего судна адгезионным материалом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике судоподъемно-спасательного дела и предназначено для подъема преимущественно подводных лодок.

Известен способ затонувших судов путем накладывания на пробоины пластырей, их герметизации и нагнетания сжатого воздуха внутрь их корпуса (см., например, О. М. Слесарев, А. В. Рыбников. Водолазное дело. Справочник. Агентство "Игрек", С.-Петербург, 1996, с.195).

Недостатком данного способа является большая трудоемкость работ по герметизации больших отверстий. Так, например, при подъеме линкора "Гинденбург" шесть групп водолазов, по два человека в каждой, с мая по август накладывали заплаты и конопатили швы (Горз Д.Н. Подъем затонувших кораблей. Л., 1978, с.135-140).

Известен способ и устройство для подъема затонувших судов (патент США 4690087, В 65 С 7/06, публ. 87.09.01. т. 1082 1), Реферативный журнал, изобретения стран мира, 1988, 5-47, с.27.

Для подъема судна, лежащего на дне водоема, устанавливают криогенное устройство в заданное положение относительно затонувшего судна. Криогенное устройство содержит сжиженный газ, имеющий низкую температуру. Направляют сжиженный газ в криогенный трубопровод, уложенный около судна вдоль его длины. Направляют сжиженный газ через криогенные трубы трубопровода, которые имеют форму, обеспечивающую выход сжиженного газа к нижней наружной стороне судна, рядом с его днищевой поверхностью. Освободившийся сжиженный газ испаряется вокруг судна в достаточном количестве, чтобы наморозить необходимую массу льда на корпусе судна. Под действием подъемной силы льда затонувшее судно поднимают на поверхность воды.

Недостатком данного способа и устройства являются повышенный расход сжиженного газа для намораживания значительных объемов льда. Из-за сравнительно небольшой разницы в объемном весе 1 м³ воды и льда (примерно 30 кг) подъем затонувших судов больших размеров трудно осуществим из-за возможного отрыва глыб льда в верхней части намороженного массива.

Известна система для подъема судов (Патент Германии 4138728, В 63 С 7/10, 1984 г. ). Предлагаемая система содержит полый элемент, заполненный воздухом, состоящий из армированной волокном резиновой оболочки и защищенный сеточным корсажем. Полые элементы крепятся к корпусу судна и стягиваются тросами, пропущенными под килем судна.

Недостатком данной системы для подъема судов применительно к подводной лодке является трудоемкость заводки строп под днищем и особенно их закрепление на корпусе подлодки. При этом количество резиновых оболочек с суммарным объемом, достаточным для подъема затонувшей атомной подводной лодки, окажется настолько большим, что их использование для этой цели является трудноосуществимым и ненадежным.

Известно судно с устройством для заделки пробоин (Патент РФ 2032588, В 63 В 43/16, 1995 г.).

Судно содержит перекрывающие элементы, подходящие по периметру поперечного сечения корпуса судна и имеющие возможность перемещения вдоль его борта, средства для их принудительного прижатия к корпусу судна с помощью приводных механизмов и краевые уплотнительные элементы. Перекрывающий элемент выполнен в виде жесткого обода, охватывающего все поперечное сечение корпуса судна и состоящее из трех телескопически связанных частей, обеспечивающих обжатие корпуса судна со значительным усилием, способным завальцевать значительные по высоте рваные края пробоин от внутренних разрывов. Корпус судна выполнен с внешним пазом для размещения в нем в нерабочем положении перекрывающего элемента без ухудшения гидродинамических характеристик судна. Средства для принудительного прижатия перекрывающего элемента к корпусу судна выполнены в виде стяжных механизмов, в частности винтовых, между телескопическими частями и захватов, связанных с верхними концами указанного обода и освещенных приводными управляющими устройствами.

Недостатком конструкции данного судна с устройством для заделки пробоин является невозможность его применения при заделке пробоины на затонувшей подводной лодке из-за его функционального несоответствия применительно к подводной лодке, лежащей на грунте.

Известен способ постройки понтона (патент США 4993350, В 63 В 1/12, 1991 г.).

В процессе постройки понтона палубный бимс присоединяют к понтонному блоку, содержащему U-образный металлический лист, выполненный с направленными наружу фланцами у его верхних кромок, и верхнюю плиту, боковые кромки которой проходят над фланцами листа. На боковых кромках верхней плиты вырезают участки, расположенные под палубным бимсом. Приваривают кромки верхней плиты, включая вырезанные участки, к фланцам листа. С помощью болтов прикрепляют палубный бимс к фланцам металлического листа.

Данный понтон не может быть применен для подъема подводной лодки из-за трудоемкости заводки строп, из-за его назначения преимущественно для создания надводных переправ.

Известно плавсредство для подъема затонувших объектов (патент РФ 1766777, В 63 С 7/08, 1992 г.). Плавсредство содержит корпус, разделенный на отсеки и содержащий балластные цистерны, при этом в центральном отсеке расположена уравнительная цистерна, в средних отсеках - резервуары со сжиженным азотом, а в крайних - емкости для компенсации статического дифферента и группы дифферентных безкингстонных цистерн и саморегулирующие наклонные безкингстонные дифферентные цистерны. Плавсредство содержит узел захвата и средства активного управления для наведения на затонувший объект, аккумуляторные батареи, подруливающие винты, приводимые во вращение гидромоторами.

Недостатком данного устройства является ненадежность захватов при подъеме судна с большим водоизмещением и с большими размерами, как, например, у атомных подводных лодок. При этом из-за чрезмерно большой сосредоточенной нагрузки на захваты поперечное сечение грузонесущих элементов, работающих на разрыв, будет чрезвычайно большим, наружный корпус подводной лодки будет раздавлен, а следовательно, и ее подъем станет невозможным.

Наиболее близким по сущности технического решения является устройство для подъема затонувших объектов (патент РФ 2009954, В 63 С 7/06, 1994 г.).

Устройство содержит понтон с отверстием в нижней части, заведенную в полость понтона через это отверстие вертикальную теплоизолированную трубу, установленные на понтоне криогенные резервуары и трубчатые теплообменники, связанные нижними концами с резервуарами, а верхними с нижним концом вертикальной трубы. Для подъема затонувшего объекта над ним устанавливают понтон таким образом, что трубчатые теплообменники располагаются по обе стороны этого объекта. Из криогенного резервуара в трубчатый теплообменник подают сжиженный газ, в результате чего на затонувшем судне образуется воздухонепроницаемая оболочка льда, увеличение толщины которой приводит к смерзанию понтона с затонувшем судном; газ, выходящий из теплообменника, вытесняет воду из понтона, обеспечивая подъем затонувшего объекта на поверхность.

Недостатком данного устройства является следующее. Из практики замораживания горных пород установлено, что на замораживание 1 м³ породы в среднем расходуется 1 т жидкого азота. Теплота фазового перехода при замораживании 1 м³ воды примерно в 2,5 раза больше теплоты фазового перехода при замораживании 1 м³ породы. Из-за влияния морского течения воды, повышенного давления испарения жидкого азота коэффициент использования холода жидкого азота при намораживании льда вокруг затонувшей лодки составит не более 70%. При этом условии намораживание льда вокруг подлодки потребует применения цистерн со сжиженным газом весьма значительного объема. Это вызовет удорожание строительства всего устройства. При намораживании массива льда вокруг подлодки из-за значительной теплоотдачи ее корпусом и ограниченного радиуса действия струи гидромонитора в затопленном пространстве примораживание грунта к ее корпусу будет неизбежным. Примерзший грунт увеличит силу трения с окружающим грунтом, что потребует создания дополнительной подъемной силы для отрыва подлодки от грунта.

Цель изобретения - повышение эффективности и надежности работ по подъему затонувших судов.

Цель достигается тем, что верхнюю часть воздухонепроницаемой оболочки выполняют пустотелой внутри, на внутренней поверхности оболочки, прилегающей к обшивке корпуса судна размещают заполнитель, укрепляют оболочку на обшивке корпуса судна, в заполнитель нагнетают твердеющий связующий материал, после затвердевания которого в отсеки корпуса судна и внутрь пустотелой оболочки нагнетают сжатый газ до отрыва корпуса судна от грунта. Закрепление воздухонепроницаемой оболочки на обшивке корпуса судна осуществляют путем скрепления с обшивкой корпуса судна адгезионным материалом металлических полос, шарнирно соединенных с верхней частью воздухонепроницаемой оболочки, при этом скрепление металлических полос с обшивкой корпуса судна осуществляют путем их прижатия к обшивке корпуса судна до образования изолированных объемов, раздавливания ампул с адгезионным материалом, размещенных в прокладках, скрепленных с металлическими полосами и размещенными по их периметру, а после скрепления прокладок с обшивкой корпуса судна из изолированных объемов, образуемых прокладкам, вытесняют воду сжатым газом, после чего в изолированные объемы нагнетают адгезионный материал. Верхняя часть воздухонепроницаемой оболочки выполнена из верхней и нижней металлических оболочек, соединенных между собой их основаниями, к которым шарнирно присоединены металлические полосы, снабженные прокладками; металлические полосы по их периметру снабжены прокладками с размещенными в них ампулами с адгезионным материалом; верхняя металлическая оболочка в ее нижней части снабжена отверстиями для выравнивания под ней гидростатического давления с наружной средой по мере подъема устройства вместе с затонувшим судном.

Сущность предлагаемого способа и устройства поясняется чертежами, где изображено: на фиг.1 - общий вид корпуса судна с расположенными по длине оболочками и металлическими полосами; на фиг.2 - размещение устройства на корпусе судна, сечение по I-I; на фиг.3 - размещение устройства на корпусе судна, сечение по II-II; на фиг.4 - расположение на корпусе судна оболочек и металлических полос (в увеличенном масштабе); на фиг.5 - расположение на корпусе судна металлических полос с прокладками - вид по стрелке Б; на фиг.6 - деталь узла А, стрелками показано направление движения воды при ее удалении сжатым газом; на фиг.7 - расположение устройства на плавсредстве при его буксировке до места расположения затонувшего судна; на фиг.8 - расположение устройства после его отделения от плавсредства и в момент спуска на затонувшее судно.

Устройство, размещенное на корпусе судна 1, состоит из верхней 2 и нижней 3 оболочек, основания которых скреплены между собой, шарниров 4, размещенных на основании скрепленных оболочек 2 и 3, металлических полос 5 с изогнутой поверхностью, соответствующей поверхности обшивки корпуса судна 1 (фиг. 1), соединенных одним концом с шарниром 4, с размещенными на них прокладками 6, расположенными по их периметру. На металлических полосах 5 выполнены также отверстия 7 для присоединения к ним эжекторов (не показаны), отверстия 8 для присоединения к ним трубопровода для нагнетания сжатого газа или адгезионного материала (не показано), отверстия с присоединенной к нему трубкой 9 для отвода сжатого газа по мере нагнетания адгезионного материала. Ампулы 10 размещены в прокладках 6 так, что при их раздавливании адгезионный материал растекается по поверхности между прокладкой 6 и обшивкой корпуса судна 1. Легкий материал 11 (типа пенопласта) укреплен на наружной поверхности металлических полос 5 и сообщает последним нейтральную плавучесть. Наполнитель 12, например, из слабоспрессованного камышита, прикрепляется гибкими связями (не показаны) и сеткой 13 к нижней поверхности оболочки 3 (фиг. 7, 8) в процессе изготовления устройства. Трубопроводы 14 с прикрепленными к ним патрубками 15 (фиг.4) размещены на нижней оболочке 3 и служат для нагнетания насосом (не показан) твердеющего материала в наполнитель 12. В верхней оболочке 2 размещены воздушный клапан 16 и отверстия 17 для снижения давления сжатых газов между оболочками 2 и 3 по мере подъема устройства вместе с поднимаемой подводной лодкой на поверхность и уменьшения гидростатического давления.

Между верхней и нижней оболочками 2 и 3 размещены носовая перемычка 18 и кормовая перемычка 19 для создания изолированных цистерн, позволяющих регулировать крен самого устройства при его буксировке и маневрировании. Для выполнения работ в верхней оболочке 2 размещены люки с крышками 21 и 22. В верхней оболочке 2 размещены отверстия 23 для присоединения трубопровода (не показан) для нагнетания под нее сжатого газа. Оболочки 2,3 снабжены набором (не показан), обеспечивающим их продольную и поперечную жесткость, способность противостоять динамическим нагрузкам от воздействия волн при буксировке. Основания соединенных между собой оболочек 2 и 3 расположены на плавсредстве (фиг. 7), включающем набор с размещенными в его верхней части отсеками и трубчатыми элементами 24, с размещенными в них отверстиями (не показано) для подсоединения трубопроводов для нагнетания в них сжатого воздуха или для частичного заполнения их водой. Пласредство может скрепляться с основанием соединенных оболочек 2 и 3 разъемным соединением, например, в виде шпангоутов 25, упоров 26 и клиньев 27.

Изготовленное устройство хранится на берегу до его применения.

Работу по подъему затонувшего судна 1 (на примере подводной лодки) выполняют следующим образом.

Устройство буксируют до места затонувшего судна 1, освобождают его от плавсредства и опускают на корпус судна 1. Управление устройством при его наводке и опускании на корпус судна 1 может осуществляться известными способами и устройствами: из автономного модуля, оснащенного средствами жизнедеятельности операторов и приборами управления и контроля за всеми элементами устройства, средствами связи, звуко- и телевидения, подруливающими винтами, работающими от гидродвигателей с использованием аккумуляторов в изолированных отсеках. Подачей воды по трубопроводу к эжекторам, укрепленным на отверстиях 7 (фиг. 5, 6), за счет реактивной силы струи воды, выходящей из эжекторов, и создаваемого ими разрежения в изолированных объемах 28 металлические полосы 5 прижимают прокладки 6 к обшивке корпуса судна 1 (фиг.6 - стрелками указано направление движения воды из замкнутых объемов 28), вызывая раздавливание ампул 10 с адгезионным материалом, который, растекаясь, обеспечивает прочное соединение прокладок 6 с обшивкой корпуса судна 1.

В соответствии с инструкцией по применению адгезионного материала из замкнутых объемов 28 вытесняют сжатым газом воду и через отверстие нагнетают адгезионный материал для присоединения внутренней поверхности металлических полос 5 к обшивке корпуса судна 1 (фиг.4, 6). При этом избыточное давление сжатого газа в изолированных объемах 28 уменьшается за счет его отвода через трубку 9, сообщающуюся с забортной средой. После окончания периода полного приклеивания металлических полос 5 к обшивке корпуса судна 1 производят нагнетание насосами эмульсионного твердеющего связующего материала через трубопроводы 14 и патрубки 15 в наполнитель 12 согласно инструкции по его применению. После затвердевания материала в наполнителе 12 и придания последнему водо- и воздухонепроницаемости производят нагнетание сжатого газа по трубопроводу через отверстие 23 под оболочку 2 и через штатные отверстия в затопленные отсеки судна 1 до его отрыва от грунта. После всплытия судна на поверхность используют люки с крышками 21 и 22 для доступа в отсеки судна 1. Дополнительные люки, размещенные на нижней оболочке 3 для сообщения с люками судна 1 (не показаны).

За счет большой величины метацентра обеспечивается хорошая устойчивость корпуса судна вместе с устройством. Выравнивание крена и дифферента подводной лодки при ее буксировке до базы производят с использованием цистерн под оболочкой 2. Для буксировки поднятой подводной лодки усы буксирного троса 29 закрепляют на обухах 30, размещенных на оболочке 2 устройства.

Применение предложенного способа и устройства для подъема затонувшего судна гарантирует быстрый его подъем и сохранность поврежденного корпуса подводной лодки при ее подъеме и буксировке.