Спускоподъемное устройство с курсорной системой и ледовой защитой зоны спуска телеуправляемого подводного аппарата

Полезная модель относится к области оборудования для подводно-технических и аварийно-спасательных работ и может быть использована для обеспечения безопасного спуска и подъема телеуправляемого подводного аппарата (ТПА) с борта плавучего средства - носителя ТПА или с гидротехнического сооружения в условиях комплексного или единичного ветрового, волнового воздействия, воздействия дрейфующих объектов и/или льдов, надводных и подводных течений, а так же при глубоководных работах ехническим результатом, ожидаемым от использования полезной модели, является снижение уровня внешних воздействий на направляющие курсорной системы и кабель-троса ТПА, повышение безопасности спускоподъемных операций и работ ТПА в условиях комплексного воздействия дрейфующих объектов и/или льдов, течений, ветровых и волновых возмущений, повышение срока службы спускоподъемного устройства (СПУ) и ТПА.. Спускоподъемное устройство имеет в своем составе сборно-разборное грузоподъемное устройство, оборудованное подвесами для блоков тросов курсорной системы, тросов погружной ледовой защиты и кабель-троса ТПА, курсорную систему, погружную ледовую защиту. От прототипа СПУ отличается тем, что имеет погружную ледовую защиту и может иметь как грузоподъемное устройство "козлового" типа, так и заваливаемые "П" и "А" образные рамы. При этом ледовая защита используется для крепления поверхностной антенны станции гидроакустической навигации ТПА, и/или станции гидроакустической связи, и маяков, а также, на поверхности, ледовая защита используется в качестве каркаса для тентового закрытия ТПА. 10 з.п.ф, 5 ил.

Полезная модель относится к области оборудования для подводно-технических и аварийно-спасательных работ и может быть использована для обеспечения безопасного спуска и подъема телеуправляемого подводного аппарата (ТПА) с борта плавучего средства - носителя ТПА или с гидротехнического сооружения в условиях комплексного или единичного ветрового, волнового воздействия, воздействия дрейфующих объектов и/или льдов, надводных и подводных течений, а так же при глубоководных работах.

В качестве прототипа выбрано спускоподъемное устройство (СПУ) компании Oceaneering International, Inc (США) (www.oceaneering.com, http://www.oceaneering.com/subsea-products/special-projects/launch-and-recovery-systems/), оснащенное курсорной системой. СПУ представляет собой грузоподъемное устройство "козлового" типа, монтирующееся над бортом, шахтой (мунпулом) или вырезом в палубе плавучего средства или гидротехнического сооружения, оснащенное системой предварительного спуска балласта (пригруза) на рабочую глубину погружения, образующую курсорную систему, состоящую из тросов закрепленных на грузоподъемном устройстве посредством блоков, с обеспечением возможности перемещения балласта по вертикали вверх и вниз(подъема/спуска). Тросы курсорной системы, связывающие балласт, находящийся на рабочей глубине, и грузоподъемное устройство, образуют туго натянутые направляющие по которым осуществляется спуск доковой станции (устройства глубоководного погружения/подводного "гаража") с находящимся внутри ТПА, или непосредственно ТПА с кабель-тросом, на внешней поверхности которых размещены направляющие устройства крепления внутри которых расположены тросы курсорной системы. За счет наличия направляющих, образованных тросами курсорной системы, снижается возможность повреждения ТПА от удара о корпус плавучего средства - носителя СПУ с ТПА или о гидротехническое сооружение под воздействием течений, ветровых и волновых возмущений, кроме того обеспечивается упрощенный выход ТПА в назначенную точку проведения подводных работ. Другим вариантом решения курсорной системы является использование жестких рельсовых направляющих, расположенных вдоль борта с внешней стороны.

Одним из основных недостатков вышеописанных решений СПУ является незащищенность направляющих курсорной системы и кабель-троса ТПА от возможных внешних воздействий дрейфующих объектов и льдов, которые могут как повредить/разрушить тросовые направляющие курсорной системы и кабель-трос ТПА, вызвать существенные смещения курсорной системы и кабель-троса ТПА, снижая тем самым эффективность управления ТПА, так и препятствовать проходу ТПА через раздел вода/воздух, или причинить механические повреждения ТПА.

Задачей, решаемой полезной моделью является расширение арсенала средств и создание СПУ ТПА с повышенной безопасностью эксплуатации.

Техническим результатом, достигаемым полезной моделью, является снижение уровня внешних воздействий на направляющие курсорной системы и кабель-троса ТПА, повышение степени их защищенности, а также улучшение условий эксплуатации ТПА, повышение безопасности спускоподъемных операций и работ ТПА в условиях комплексного воздействия дрейфующих объектов и/или льдов, течений, ветровых и волновых возмущений, повышение срока службы СПУ и ТПА.

Вышеуказанный технический результат согласно первому варианту полезной модели достигается тем, что спускоподъемное устройство включает грузоподъемное устройство, установленное над бортом, шахтой или вырезом в палубе плавучего средства или гидротехнического сооружения и оборудованное подвесами для установки блоков тросов курсорной системы и кабель-троса ТПА, а также тросовую курсорную систему, включающую соединенные с грузоподъемным устройством тросы с закрепленным на них балластом, выполненную с обеспечением возможности фиксации на тросах погружной доковой станции с ТПА или непосредственно ТПА, с возможностью перемещения доковой станции с ТПА или ТПА вдоль тросов, в вертикальном направлении, при спуске или подъеме. От прототипа СПУ отличается тем, что курсорная система дополнительно снабжена ледовой защитой, выполненной в виде внешней для тросов ограждающей конструкции, закрепленной на грузоподъемном устройстве, с обеспечением возможности перемещения в вертикальном направлении при спуске или подъеме и установки ее в рабочем режиме на границе вода-воздух, при этом связанной с курсорной системой посредством направляющих устройств крепления, расположенных с внутренней стороны боковой поверхности ледовой защиты.

Устройство может быть также снабжено дополнительной жесткой рельсовой курсорной системой, с закрепленными вертикально вдоль борта плавучего средства или стены гидротехнического сооружения с внешней стороны рельсовыми направляющими, связанными направляющими устройствами крепления с ледовой защитой, погружной доковой станцией с ТПА или непосредственно с ТПА с обеспечением возможности их перемещения в вертикальном направлении вдоль борта (стены) при спуске или подъеме, а также с обеспечением фиксации ледовой защиты в рабочем положении на границе вода/воздух.

Погружная ледовая защита может быть как соединена с грузоподъемным устройством посредством закрепления ее на тросах курсорной системы, так и иметь самостоятельное закрепление посредством блоков на грузоподъемном устройстве, облегчающих перемещение ледовой защиты по вертикали при организации спуске/подъемных работ и обеспечивающих возможность более точной установки ледовой защиты в рабочем положении.

Грузоподъемное устройство может быть выполнено как «козлового» типа, так и в виде заваливаемых «П» или «А» образных рам, в зависимости от условий проводимых работ (типа выполняемых работ, метеоусловий, нагрузки, глубин, расположения площадки с СПУ)

Сущность полезной модели раскрывается в приведенном ниже примере реализации и иллюстрируется Фигурами 1-4, на которых представлено СПУ с грузоподъемным устройством "козлового" типа, размещенное на плавучем средстве - носителе ТПА при обеспечении работы ТПА в условиях дрейфующих льдов.

Фиг.1 - общая схема устройства в рабочем положении с грузоподъемным устройством «козлового» типа

Фиг.2 - общая схемы устройства в рабочем положении с грузоподъемным устройством в виде заваливаемой «П»-образной рамы

Фиг.3 - общая схема устройства в рабочем положении с дополнительной рельсовой курсорной системой.

Фиг.4 - фрагмент крепления доковой станции к рельсовым направляющим рельсовой курсорной системы

Фиг.5 - вариант складирования устройства на палубе.

Спускоподъемное устройство располагается на палубе 12 плавучего средства в районе или над вырезом 13 в палубе. На подвесы 11 грузоподъемного устройства 1 СПУ заводятся троса 3 от курсорной системы, ледовой защиты 2 и кабель-трос 7 от ТПА 5, заведенные на лебедки комплекса оборудования ТПА 5.

В первую очередь под воду спускается балласт 6 курсорной системы 3. По натянутым балластом 6 тросам, далее на линию раздела вода/воздух, обозначенную на фиг 1 в виде поверхности с дрейфующими льдами 8, с дрейфующими объектами или льдами спускается ледовая защита 2, выполненная в виде ограждающей конструкции, закрепленной на тросах курсорной системы 3 (фиг.1, 2) посредством направляющих устройств 9 крепления, например, скоб, расположенных с внутренней стороны корпуса ледовой защиты. В случае движения дрейфующих льдов 8 (или иных плавучих объектов) корпус ледовой защиты 2 принимает на себя воздействия льдов 8, сохраняя внутреннее пространство свободным от льда и обеспечивая тем самым как свободное прохождение при спуске и подъеме ТПА 5 раздела вода/воздух, так и предотвращая повреждения направляющих тросов 3 курсорной системы и кабель-троса 7 ТПА. В последнюю очередь спускается на направляющих тросах 3 курсорной системы, через внутреннее пространство ледовой защиты 2 доковая станция 4 с ТПА 5 или непосредственно ТПА 5. В процессе работы ТПА 5 под водой, ледовая защита 2 остается спущенной и погруженной на разделе вода/воздух, с обеспечением возможности регулирования уровня погружения ледовой защиты 2 в процессе работы ТПА любым известным из уровня техники способом, используемым в данной области, например, регулировкой натяжения тросов курсорной системы или троса, закрепленного на ледовой защите 2. Подъем ТПА 5 осуществляется в обратном порядке. В случае отсутствия опасности воздействия дрейфующих льдов 8, ледовое ограждение может не спускаться, сохраняя возможность быть спущенным в любое время выявления опасностей внешних воздействий на ТПА 5 при погружении/подъеме.

При использовании в конструкции устройства дополнительной жесткой рельсовой курсорной системы с рельсовыми направляющими 10 (фиг.3, 4) ледовая защита 2, а также доковая станция 4 с ТПА 5 или непосредственно ТПА 5 соединены при помощи направляющих устройств 9 крепления, выполненных, например, в виде желобов, скоб, проушин и иных аналогичных устройств. Крепление выполнено таким образом, что подсоединенные погружаемые аппараты 4 или 5 и ледовая защита 2 могут перемещаться, скользя вдоль направляющих рельс на регулируемую высоту. Регулировка может осуществляться как посредством управления натяжением и длиной тросов основной курсорной системы, так и посредством применения известных из техники способов осуществления грузоподъемных работ с помощью разного рода лифтовых систем с рельсовыми направляющими. При этом рельсовые направляющие обеспечивают контролируемый спуск и подъем погружаемых аппаратов 4 и/или 5 и ледовой защиты 2 в зоне вдоль борта 15 плавучего средства или стены гидротехнического сооружения, в зоне расположенной ниже корпуса плавучего средства или раздела вода/воздух стены гидротехнического сооружения взаимодействие погружаемых аппаратов, ледовой защиты и грузоподъемного устройства осуществляется с помощью основной тросовой курсорной системой. Наличие дополнительной рельсовой курсорной системы усиливает защиту корпуса плавучего средства и погружаемых аппаратов от столкновения при неблагоприятном внешнем воздействии на спускаемые аппараты резких порывов ветра, течений и т.п. Ледовая защита 2 соединена посредством направляющих устройств 14 крепления к дополнительной рельсовой курсорной системе и направляющих устройств 9 крепления к основной тросовой курсорной системе. Что повышает возможности контроля перемещений и регулировки уровня размещения ледовой защиты 2 в процессе эксплуатации при различных погодных условиях и при решении разных задач.

Таким образом обеспечивается:

- безопасный спуск ТПА 5 до воды при ветровом воздействии, исключающий раскачивание ТПА 5 на кабель-тросе и столкновение с корпусом плавучего средства или гидротехническим сооружением;

- безопасное преодоление ТПА 5 раздела вода/воздух при ветровом, и/или волновом, и/или ледовом воздействии, а также действии течений, исключающее раскачивание и смещение ТПА 5 на кабель-тросе курсорной системы 3, столкновение с корпусом плавучего средства, гидротехническим сооружением, плавающими объектами;

- точный выход ТПА 5 на объект подводных работ (например донное устьевое оборудование скважин) минимально зависящий от воздействий подводных течений;

- снижение нагрузки на операторов ТПА 5;

- увеличение ресурса оборудования ТПА 5, предохраненного от внешнего механического воздействия и перегрузок.

При этом, использование на поверхности ледовой защиты, располагающейся на палубе 12 (крышке выреза в палубе) (фиг.5) вокруг доковой станции и ТПА 5, в качестве каркаса для тентового закрытия, позволит повысить комфортность условий обслуживания ТПА, а установка на поверхности доковой станции и ТПА на балласт, обеспечит лучший подход к агрегатам нижней части ТПА также в процессе обслуживания. Кроме того создается возможность использовать ледовую защиту для крепления поверхностной антенны станции гидроакустической навигации ТПА, и/или станции гидроакустической связи, а также маяков, что как повысит мобильность комплекса ТПА в целом, так и сократит коммуникации комплекса ТПА на объекте размещения.

Грузоподъемное устройство и ледовая защита могут быть выполнены как неразборной конструкции, так и сборно-разборной конструкции, что определяется условиями эксплуатации, типоразмерами погружаемых аппаратов, типом плавучих средств и гидротехнических сооружений. Например, сборно-разборные конструкции наиболее применимы в случаях, когда требуется соблюдение условий компактного хранения различного рода оборудования на плавучих средствах.

Конструкция ледовой защиты может быть выполнена в виде рамной конструкции с замкнутым контуром или с разомкнутым контуром. Выполнение ледовой защиты с разомкнутым контуром может использоваться, в частности, в устройствах с дополнительной рельсовой курсорной системой, так как в данном случае борт плавучего средства или гидротехнического сооружения осуществляет дополнительную защиту погружаемых аппаратов от неблагоприятных внешних воздействий. Однако, ледовая защита с разомкнутым контуром может использоваться и в иных случаях, когда необходимо осуществит направленную защиту погружаемых аппаратов.

Устройство может быть выполнено с использованием промышленно выпускаемого оборудования. В частности, в качестве грузоподъемного устройства «козлового» типа может быть использовано любое известное из уровня техники широко применяемое при проведении грузоподъемных работ оборудование, а в качестве ТПА - известное решение телеуправляемого подводного аппарата ROV UHD (Schiling Robotics, Inc (Шиллинг Роботикс, Инк, США), в качестве тросов курсорной системы и балласта могут быть использованы любые материалы технические приспособления, применяемые при осуществлении подводных работ, например, широко известное оборудование фирмы Oceaneering International, Inc (Океаниринг Интернэшенал, Инк., США). Ледовое ограждение выполняется, в виде любой ограждающей конструкции, например, рамочного типа, из нержавеющей стали. Выбор данного материала для ледовой защиты позволяет эффективно выдерживать сильные сдавливающие нагрузки по периметру с сохранением формы.

Данное решение описывает частную реализацию устройства в соответствии с полезной моделью и не является исчерпывающим описанием возможных реализации устройства согласно полезной модели.

Таким образом, разработанное СПУ с курсорной системой и ледовой защитой обеспечивает снижение уровня внешних воздействий на направляющие курсорной системы и кабель-троса ТПА и повышает степени их защищенности, создает комфортные условия всепогодной эффективной эксплуатации ТПА, отличающейся повышенной безопасностью спускоподъемных операций и работ ТПА в условиях комплексного воздействия дрейфующих объектов и/или льдов, течений, ветровых и волновых возмущений, что повышает срок службы СПУ и ТПА.

1. Устройство спускоподъемное, включающее, по меньшей мере, одно грузоподъемное устройство, установленное над бортом, шахтой или вырезом в палубе плавучего средства или гидротехнического сооружения и оборудованное подвесами для установки блоков тросов курсорной системы и кабель-троса телеуправляемого подводного аппарата, а также тросовую курсорную систему, включающую соединенные с грузоподъемным устройством тросы с закрепленным на них балластом, выполненную с обеспечением возможности установки на тросах погружной доковой станции с телеуправляемым подводным аппаратом или непосредственно телеуправляемого подводного аппарата, с возможностью перемещения доковой станции с телеуправляемым подводным аппаратом или телеуправлемого подводного аппарата вдоль тросов, в вертикальном направлении, при спуске или подъеме, отличающееся тем, что курсорная система дополнительно снабжена ледовой защитой, выполненной в виде внешней для тросов ограждающей конструкции, закрепленной на грузоподъемном устройстве, с обеспечением возможности перемещения в вертикальном направлении при спуске или подъеме и установки ее в рабочем режиме на границе вода-воздух, при этом связанной с курсорной системой посредством направляющих устройств крепления, расположенных с внутренней стороны боковой поверхности ледовой защиты.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительно снабжено жесткой рельсовой курсорной системой с закрепленными вертикально вдоль борта плавучего средства или стены гидротехнического сооружения вертикально с внешней стороны рельсовыми направляющими, связанными направляющими устройствами крепления с ледовой защитой, погружной доковой станцией с телеуправляемым подводным аппаратом или непосредственно с телеуправляемым подводным аппаратом с обеспечением возможности их перемещения в вертикальном направлении вдоль борта при спуске или подъеме, а также с обеспечением фиксации ледовой защиты в рабочем положении на границе вода/воздух.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что погружная ледовая защита снабжена поверхностной антенной станции гидроакустической навигации, и/или станции гидроакустической связи, и/или маяков.

4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что погружная ледовая защита снабжена поверхностной антенной станции гидроакустической навигации, и/или станции гидроакустической связи, и/или маяков.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ледовая защита снабжена тентовым закрытием с обеспечением возможности его фиксации на поверхности любым известным методом, например шнуровкой.

6. Устройство по п.2, отличающееся тем, что ледовая защита снабжена тентовым закрытием, с обеспечением возможности его фиксации на поверхности любым известным методом, например шнуровкой.

7. Устройство по пп.1-6, отличающееся тем, что грузоподъемное устройство может быть выполнено «козлового» типа или в виде заваливаемых «П» или «А» образных рам.

8. Устройство по пп.1-6, отличающееся тем, что грузоподъемное устройство выполнено в виде неразборной конструкции.

9. Устройство по пп.1-6, отличающееся тем, что грузоподъемное устройство выполнено сборно-разборным.

10. Устройство по пп.1-6, отличающееся тем, что погружная ледовая защита выполнена сборно-разборной.

11. Устройство по пп.1-6, отличающееся тем, что погружная ледовая защита выполнена в виде конструкции с замкнутым контуром боковой поверхности.