Средство спасания подводника и способ его подъема на поверхность

Средство спасания подводника и способ его подъема на поверхность

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Описываемые изобретения относятся к водолазной технике - средствам спасания подводников и способам подъема их на поверхность.

Водолазная техника представляет собой совокупность водолазного снаряжения, технических средств и имущества, предназначенных для обеспечения водолазных спусков, работы водолазов и подъема их на поверхность, а также для обеспечения жизнедеятельности водолазов в условиях повышенного давления газовой среды [1, п. 1].

Водолазные снаряжения как комплект устройств и защитной одежды, носимых водолазом, обеспечивают его жизнедеятельность при повышенном давлении окружающей водной или газовой среды и работу в воде [1, п. 6]. Они подразделяются:

- по глубине использования - на снаряжения для малых и средних глубин и на глубоководное водолазное снаряжение;

- по способу обеспечения дыхательной газовой смесью - на автономное и шланговое;

- по способу поддержания требуемого состава дыхательной газовой смеси - на вентилируемое, с открытой схемой дыхания, с полузамкнутой и замкнутой схемами дыхания (регенеративное);

- по способу теплозащиты - на электрообогреваемое, водообогреваемое, необогреваемое (с пассивной защитой);

- по способу изоляции тела от воздействия окружающей среды - с полной изоляцией (гидрокомбинезоны и гидрокостюмы «сухого» типа - водо- и газонепроницаемые) и с частичной изоляцией (гидрокостюмы и гидрокомбинезоны «мокрого» типа - водо- и газопроницаемые) [2, ст. 4].

В состав водолазного снаряжения входят:

- средства обеспечения дыхания (дыхательные аппараты, шлемы, маски, шланги для подачи дыхательных газовых смесей);

- средства изоляции тела от воздействия окружающей среды (гидрокомбинезоны, гидрокостюмы, водолазные рубахи);

- средства пассивной тепловой защиты (нательное трикотажное и шерстяное белье, утеплители);

- средства активной тепловой защиты (костюмы водо- и электрообогрева, автономные источники тепла и электрического тока, распределительные и регулирующие устройства обогрева водолаза, подогреватели дыхательной газовой смеси, шланги подачи горячей воды и электрокабели);

- средства регулирования плавучести и обеспечения устойчивости (надувные жилеты, грузы, галоши, боты и т.п.);

- средства связи;

- средства ориентирования (глубиномер, часы, компас и т.п.);

- приспособления (нож, ласты, защитное приспособление для сварки, для аварийного подъема и т.п.) [1], [2].

Известно мягкое водолазное снаряжение, которое изготавливают из резины. Оно не изолирует водолаза от воздействия давления внешней среды (воды). Мягкое водолазное снаряжение применяют при выполнении самых разнообразных водолазных работ: при подъеме затонувших кораблей, строительстве плотин электростанций, прокладке подводных кабелей, аварийного выхода из подводной лодки и т.п. Основным недостатком мягкого водолазного снаряжения является то, что при спусках на большие глубины подъем водолаза на поверхность требует длительной декомпрессии [2].

При подъеме водолаза в мягком водолазном снаряжении с борта аварийной подводной лодки необходимо соблюдать определенную скорость подъема и строго придерживаться режима декомпрессии. Нарушение режима декомпрессии может привести к баротравме и декомпрессионной болезни. Для правильного выбора режима декомпрессии используют специальные таблицы (таблицы 1 и 2) [2].

Из таблицы 1 видно, что при подъеме с глубины 100 м после пребывания на ней более 25 мин водолазу требуется 14 остановок на отметках 42, 39, 36, 33, 30, 27, 24, 21, 18, 15, 12, 9, 6 и 3 м общей продолжительностью более 8 час. За такой промежуток времени у него может закончиться запас воздуха, наступить переохлаждение, испортиться погода и др. Поэтому сокращение времени нахождения водолаза под избыточным давлением является чрезвычайно важной задачей при его подъеме на поверхность и в ходе спасательной операции.

Для ускорения процесса подъема водолазов на поверхность применяют водолазный колокол, который после подъема на поверхность присоединяют к барокамере и постепенно по таблицам декомпрессии снижают в ней давление. Однако на подготовку данной водолазной техники требуется много времени, и она не рассчитана на большое число людей. В то время как выход личного состава из аварийной подводной лодки с длительным пребыванием под повышенным давлением в частично затопленных отсеках характеризуется большим количеством выходящих на поверхность людей до 100 человек в относительно короткий срок. В этом случае даже специально оборудованные суда не могут обеспечить безопасность подъема личного состава.

Водолазный колокол представляет собой герметичный прочный сосуд, предназначенный для транспортирования водолазов на глубину, к объекту работ и обратно на поверхность с последующим их переводом в водолазную барокамеру. Основные элементы водолазного колокола имеют конструкцию, аналогичную соответствующим элементам водолазной барокамеры [1, п. 10].

Водолазная барокамера также является герметичным прочным сосудом и предназначена для обеспечения жизнедеятельности водолазов в условиях избыточного внутреннего давления газовой или водной среды и проведения водолазных работ, а также для проведения лечения профессиональных заболеваний водолазов [1, п. 7]. Барокамера оборудуется системами газоснабжения и жизнеобеспечения, смотровыми окнами, люками, звуковой и световой сигнализацией, переговорными устройствами, освещением. Применяется для подводных тренировок, медицинского обследования и декомпрессии водолазов после их пребывания под водой [4, стр. 39].

Известны и другие водолазные устройства:

- эвакуационная водолазная барокамера или спасательная водолазная барокамера, представляющая собой водолазную барокамеру длительного пребывания в составе эвакуационной водолазной системы, предназначенная для размещения и пребывания в ней водолазов при эвакуации их из водолазного комплекса аварийного объекта в безопасное место с целью проведения декомпрессии [1, п. 65];

- водолазный полуколокол - средство погружения водолазов под воду и подъема их на поверхность, выполненное в виде водонепроницаемого купола с открытой нижней частью, обеспечивающее сохранение в нем газовой подушки, в которой водолаз может дышать без использования дыхательного аппарата [1, п. 11];

- наблюдательный водолазный колокол - водолазный колокол, имеющий герметичный отсек, предназначенный для нахождения в нем человека в условиях нормального атмосферного давления [1, п. 12],

- транспортабельная водолазная барокамера - водолазная барокамера, предназначенная для транспортирования находящегося в ней водолаза при повышенном давлении газовой среды и оборудованная для этого автономной системой жизнеобеспечения.

Указанные водолазные устройства не являются индивидуальными спасательными средствами подводников (водолазов), и их не предусмотрено использовать для выхода из аварийной подводной лодки через ее устройства выпуска, например торпедные аппараты или шлюзовую камеру.

Сокращение времени подъема водолазов на поверхность может быть достигнуто за счет применения барокомбинезона [3]. Барокомбинезон представляет собой мягкое водолазное снаряжение, корпус которого выполнен из прочной материи, обеспечивающей выдерживание избыточного внутреннего давления газовой среды, закачиваемой внутрь скафандра и необходимой для декомпрессии водолаза. В состав барокомбинезона входят [1], [3], [4]:

- водолазный баллон со специально приготовленным сжатым воздухом, газами или дыхательными газовыми смесями;

- воздухораспределительный водолазный щит с запорно-регулирующей газовой арматурой и водолазными манометрами, предназначенный для регулируемой подачи сжатого воздуха в водолазное снаряжение;

- электронные датчики внутреннего и наружного давления;

- травящепредохранительный клапан, обеспечивающий вытравливание избыточного объема дыхательной газовой смеси из полостей водолазного снаряжения в окружающую среду и предотвращающее опасное повышение давления в них, осуществляемое вручную или автоматически;

- парашют, необходимый для замедления подъема водолаза на поверхность при использовании метода свободного всплытия;

- управляющее устройство (контроллер) с электронными датчиками внутреннего и наружного давления, воздухораспределительный водолазный щит с запорно-регулирующей газовой арматурой и травящепредохранительным клапаном с электроприводами, предназначенные для автоматического регулирования избыточного внутреннего давления газовой среды в водолазном снаряжении.

Барокомбинезон рассчитан на небольшое избыточное внутреннее давление газовой среды, необходимость в котором возникает на конечном участке подъема водолаза с большой глубины, являющемся самым продолжительным и ответственным.

Так, в рассмотренном выше примере, в случае подъема водолаза на поверхность с глубины 100 м и при нахождении на ней в течение 25 мин, водолазу потребуется выполнить вместо 14 всего 5 остановок на глубинах 42, 39, 36, 33 и 30 м, потратив на это 54 мин (табл. 1). Если сохранить в скафандре избыточное внутреннее давление газовой среды, соответствующее глубине 30 м (0,3 МПа), то водолаза можно поднять далее без остановок методом свободного всплытия. Оставшееся для декомпрессии время 435 мин (7,25 час) можно провести на поверхности в ожидании помощи. При подъеме водолаза с глубины 45 м и сохранении избыточного внутреннего давления газовой среды в скафандре 1,5 атм (0,15 МПа), соответствующего глубине 15 м, водолаз может выйти на поверхность без остановок на декомпрессию (табл. 2), так как первая остановка предусмотрена в самом неблагоприятном случае на глубине 15 м [4].

Способ подъема водолаза с глубины на поверхность воды с использованием указанного выше прототипа - барокомбинезона, известен и включает следующее [4]:

- в строгом соответствии с существующими правилами декомпрессии осуществляют подъем водолаза до глубины, на которой избыточное давление воды соответствует максимальному избыточному внутреннему давлению газовой среды в скафандре, на которое он рассчитан;

- фиксируют избыточное внутреннее давление газовой среды в скафандре на достигнутом уровне, равном избыточному внешнему давлению воды на расчетной глубине;

- поднимают водолаза на поверхность методом свободного всплытия без остановок;

- после подъема на поверхность постепенно в соответствии с программой (режимом) декомпрессии снижают избыточное внутреннее давление газовой среды в скафандре до атмосферного с применением автоматического (от контроллера) или ручного управления воздухораспределительным водолазным щитом с запорно-регулирующей газовой арматурой и травящепредохранительным клапаном.

Недостатком указанного прототипа - барокомбинезона, является его слабая защищенность от возможных повреждений при контакте с острыми металлическими предметами во время подъема водолаза из аварийной подводной лодки. Нарушение герметичности барокомбинезона выводит его из строя и лишает возможности регулировать избыточное внутреннее давление газовой среды.

Целью изобретения является разработка устройства, предназначенного для безопасного и быстрого подъема водолаза на поверхность из аварийной подводной лодки, имеющего прочный и герметичный корпус, выдерживающий расчетные значения как наружного давления воды, так и внутреннего давления газовой среды, органы автоматического и ручного регулирования избыточного внутреннего давления газовой среды, позволяющие осуществлять декомпрессию водолаза, средства связи с руководством и спасателями, находящимися на поверхности.

Предлагаемое устройство является индивидуальным спасательным средством подводника - водолазным комплексом, элементы которого конструктивно и функционально объединены [1] для обеспечения безопасного и быстрого подъема водолаза из аварийной подводной лодки на поверхность, оно представляет собой герметичный прочный сосуд, в котором установлены:

- герметичный люк для входа и выхода водолаза,

- водолазный баллон со специально приготовленным сжатым воздухом, газами или дыхательными газовыми смесями,

- парашют,

- воздухораспределительный водолазный щит с запорно-регулирующей газовой арматурой и водолазными манометрами, предназначенный для регулируемой подачи сжатого воздуха внутрь сосуда, и оборудованный электроприводом для обеспечения как автоматического, так и ручного открывания (закрывания),

- электронные датчики внутреннего и наружного давления,

- устройство для декомпрессии, включающее травящепредохранительный клапан, обеспечивающий вытравливание избыточного объема дыхательной газовой смеси из сосуда в окружающую среду и предотвращающий опасное повышение давления в нем, оборудованный электроприводом и для автоматического и ручного открывания (закрывания), управляющее устройство (контроллер) и связанные с ним электронные датчики внутреннего и наружного давления, электроприводы воздухораспределительного водолазного щита с запорно-регулирующей газовой арматурой и травящепредохранительного клапана, предназначенные для автоматического (ручного) регулирования избыточного внутреннего давления газовой среды во внутреннем объеме сосуда [1], [4],

- средства связи,

- устройство обогрева,

- источник тока для обеспечения работы устройства декомпрессии, средств связи и устройств обогрева.

Предлагаемый водолазный комплекс в отличие от известных устройств-прототипов выполнен в форме контейнера с размерами, позволяющими размещать в нем одного человека и производить выпуск из затонувшей подводной лодки через существующие устройства выпуска (торпедный аппарат, шлюзовую камеру и т.п.), оборудуется устройствами для обзора окружающего пространства (иллюминатором или видеосистемой с видеокамерой, устанавливаемой снаружи и экраном (дисплеем) внутри контейнера), устройствами, обеспечивающими плавучесть контейнера и самостоятельный подъем его на поверхность (надувные мешки, газогенератор, парашют), поплавком с антенной, служащей для передачи сигнала об аварии, обозначении места аварии, а также для связи водолаза с поверхностью, кабель-тросом, связывающим поплавок и антенну с радиопередающим устройством, расположенным в контейнере, а также катушкой и стопором для наматывания кабель-троса и его фиксации, звуковой сигнализацией и информационным дисплеем для звукового и визуального оповещения и информирования водолаза о параметрах наружного гидростатического и внутреннего давления газовой среды, о прохождении режима декомпрессии и другой важной информации. По сути, предлагаемый водолазный комплекс является барометрическим контейнером.

Предлагается способ подъема подводника (водолаза) с глубины с помощью водолазного снаряжения (комплекса), при котором подводника помещают внутрь водолазного снаряжения (комплекса) и загружают в пусковое устройство (торпедный аппарат, шлюзовую камеру или др.), закрывают внутренний люк выпускного устройства, уравнивают давление внутри выпускного устройства с наружным, открывают наружный люк выпускного устройства и производят выпуск водолазного снаряжения (комплекса) с находящимся внутри подводником наружу, надувают воздушные мешки и производят подъем подводника на поверхность методом свободного всплытия без остановок, по мере всплытия при необходимости раскрывают тормозной парашют для замедления скорости подъема, замеры наружного гидростатического и внутреннего давления газовой среды производят автоматически или в ручном режиме с применением электронных датчиков или манометров, во время и после подъема на поверхность с помощью устройства декомпрессии постепенно в соответствии с программой (режимом) декомпрессии снижают избыточное внутреннее давление газовой среды в водолазном снаряжении (комплексе) до атмосферного автоматически или в ручном режиме.

В отличие от известных способов-прототипов в качестве водолазного снаряжения (комплекса) используют рассмотренный выше барометрический контейнер, разработанный для использования в устройствах выпуска с подводной лодки (торпедном аппарате, шлюзовой камере и др.), в процессе подъема на поверхность и на поверхности информируют подводника о параметрах наружного гидростатического и внутреннего давления газовой среды в контейнере, этапах прохождения декомпрессии и других необходимых ему данных с применением звукового и визуального сигнального устройства (дисплея), при невозможности контейнера всплыть по какой-либо причине, для связи с руководством, спасателями, кораблями и судами, находящимися на поверхности, используют устройство связи с поплавком и размещенной в нем антенной, для чего снимают стопор с катушки и под действием подъемной силы поплавка разматывают кабель-трос, соединяющий антенну с контейнером и обеспечивают всплытие поплавка на поверхность.

Источники информации

1. Техника водолазная. Термины и определения. ГОСТ Ρ 52119-2003. - M.: Госстандарт, 2003.

2. Правила водолазной службы Военно-Морского Флота. В 3-х частях. ПВС ВМФ - 2002. - М.: Воениздат, 2002.

3. Спасательное снаряжение подводника. Патент на изобретение №2110438 от 15.11.1996. - М.: Роспатент, 1998.

4. Водолазное снаряжение и способ подъема водолаза. Заявка на изобретение №2014109530 от 12.03.2014. - М.: ФИПС, 2015.

5. Военно-морской словарь / Гл. ред. В.Н. Чернавин. - М.: Воениздат, 1989. - 511 с.

1. Водолазное снаряжение, представляющее собой водолазный комплекс, элементы которого конструктивно и функционально объединены для обеспечения безопасного и быстрого подъема подводника или водолаза из аварийной подводной лодки на поверхность, выполненный в виде герметичного прочного сосуда, в котором установлены герметичный люк для входа и выхода подводника, водолазный баллон со сжатым воздухом или дыхательной газовой смесью, воздухораспределительный водолазный щит с запорно-регулирующей газовой арматурой и водолазными манометрами, предназначенный для регулируемой подачи сжатого воздуха или дыхательной газовой смеси внутрь сосуда и оборудованный электроприводом для обеспечения как автоматического, так и ручного открывания или закрывания, электронные датчики внутреннего и наружного давления, травящепредохранительный клапан, обеспечивающий вытравливание избыточного объема воздуха или дыхательной газовой смеси из сосуда в окружающую среду и предотвращающий опасное повышение давления в нем, оборудованный электроприводом для автоматического и ручного открывания или закрывания, устройство декомпрессии, включающее управляющее устройство и связанные с ним электронные датчики внутреннего и наружного давления, электроприводы воздухораспределительного водолазного щита с запорно-регулирующей газовой арматурой и травящепредохранительного клапана, предназначенные для автоматического или ручного регулирования избыточного внутреннего давления воздуха или газовой среды во внутреннем объеме водолазного снаряжения, устройство обогрева, устройства, обеспечивающие плавучесть водолазного снаряжения и самостоятельный подъем его на поверхность, источник тока для обеспечения работы устройства декомпрессии, средств связи и устройств обогрева, отличающееся тем, что выполнено в форме контейнера с размерами, позволяющими размещать в нем одного человека и производить выпуск из затонувшей подводной лодки через существующие устройства выпуска, оборудуется устройствами для обзора окружающего пространства - иллюминатором и/или видеосистемой с видеокамерой, устанавливаемой снаружи и экраном внутри, поплавком с антенной, служащей для передачи сигнала об аварии, обозначении места аварии, а также для связи водолаза с поверхностью, кабель-тросом, связывающим поплавок и антенну с радиопередающим устройством, расположенным в контейнере, а также катушкой и стопором для наматывания кабель-троса и его фиксации, звуковой сигнализацией и информационным дисплеем для звукового и визуального оповещения и информирования водолаза о параметрах наружного гидростатического и внутреннего давления газовой среды и о прохождении режима декомпрессии.

2. Способ подъема подводника с глубины на поверхность воды из аварийной подводной лодки, при котором подводника помещают внутрь водолазного снаряжения и загружают в пусковое устройство, закрывают внутренний люк выпускного устройства, уравнивают давление внутри выпускного устройства с наружным, открывают наружный люк выпускного устройства и производят выпуск подводника наружу, надувают воздушные мешки и производят подъем на поверхность методом свободного всплытия без остановок, по мере всплытия при необходимости раскрывают тормозной парашют для замедления скорости подъема, замеры наружного гидростатического и внутреннего давления газовой среды производят автоматически или в ручном режиме с применением электронных датчиков или манометров, во время и после подъема на поверхность с помощью устройства декомпрессии постепенно в соответствии с программой декомпрессии снижают избыточное внутреннее давление газовой среды в водолазном снаряжении до атмосферного автоматически или в ручном режиме, отличающийся тем, что в качестве водолазного снаряжения применяют барометрический контейнер, предназначенный для использования в устройствах выпуска с подводной лодки, информируют подводника о параметрах наружного гидростатического и внутреннего давления газовой среды в контейнере и этапах прохождения декомпрессии с применением звукового и визуального сигнального устройства, при невозможности контейнера всплыть по какой-либо причине для связи с руководством, спасателями, кораблями и судами, находящимися на поверхности, используют устройство связи с поплавком и размещенной в нем антенной, для чего снимают стопор с катушки и под действием подъемной силы поплавка разматывают кабель-трос, соединяющий антенну с контейнером и обеспечивают всплытие поплавка на поверхность, после всплытия поплавка на поверхность им обозначают место аварии и с помощью радиосвязи сообщаются с руководством и спасателями.