Некоторые тенденции в развитии подводных аппаратов

За многие годы активного развития морского нефтепромысла накопился большой практический опыт по эксплуатации подводных обитаемых аппаратов и, что более важно, этот опыт нашел свое отражение в их конструкции. Поэтому весьма интересно проследить тенденции развития подводных аппаратов, построенных в последние годы (рабочие снаряды не рассматриваются ввиду их крайней малочисленности).

Следует отметить, что основными поставщиками рабочих подводных аппаратов являются фирмы «Перри ошеанографикс инкорпорейтид» (21 аппарат), «Хайко», Канада (17 аппаратов), «Брукер физик», ФРГ (пять аппаратов) и КОМЕКС (семь аппаратов), демонстрирующие различные подходы к созданию аппаратов.

Тенденции развития малотоннажных рабочих подводных аппаратов. В настоящее время подводные аппараты строят для выполнения работ вполне определенного характера, будь то обеспечение подводно-технических работ или подводные исследования.

Сравнительная оценка технических данных подводных аппаратов, проведенная по состоянию на 1977 г., показала рост числа используемых на морском нефтепромысле аппаратов, увеличение глубины их погружения и водоизмещения. Последние два аспекта весьма серьезны, и далее они будут рассмотрены подробнее.

Можно сказать, что морской нефтепромысел обеспечивается в подавляющем большинстве случаев аппаратами двух фирм: «Перри ошеанографикс инкорпорейтид» и «Хайко». Аппараты обеих фирм имеют характерные и устойчивые компоновки и конструктивные решения.

Конструктивные улучшения по корпусной части аппаратов коснулись лишь технологии изготовления и материала корпусов. Основное нововведение — установка в носовой части корпусов полусферических иллюминаторов.

В части систем подводных аппаратов также существенных нововведений за последние годы не последовало. По-прежнему основным источником электроэнергии является свинцовая кислотная аккумуляторная батарея, необходимые для работы аппарата газы хранятся на борту в сжатом состоянии, принцип построения систем жизнеобеспечения тот же, что и десять лет назад. Естественно, общий технический прогресс позволил увеличить емкость батарей, повысить давление воздуха в баллонах и пр., но эта модернизация имеет не количественный, а качественный характер.

Четко вырисовывается тенденция к увеличению аварийной автономности аппарата по системам жизнеобеспечения. Если в 1976 г. осредненный по всем аппаратам ресурс системы жизнеобеспечения составлял 120 чел.-ч при экипаже в среднем из трех человек, т. е. 40 ч, то сейчас практически все классификационные регистровые правила требуют, чтобы на одного члена экипажа приходилось 8 ч нормального режима работы и 72 ч аварийной автономности.

Прогресс коснулся электронного оборудования подводных аппаратов. Если в 1974 г. стоимость устанавливаемого на аппарате электронного оборудования составляла 20% стоимости аппарата, то в 1977 г. она уже была равна стоимости аппарата.

Рабочее время аппарата увеличивалось как за счет улучшения качества самого аппарата, так и совершенствования судов-носителей. Увеличивалась надежность бортовых систем подводных аппаратов, за счет чего сократилось время ремонтных простоев и уменьшился объем технического обслуживания. Широко внедрились в практику сменные комплекты аккумуляторных батарей, позволяющие восстановить запасы электроэнергии на борту аппарата в течение нескольких минут. И, наконец, как правило, на один рабочий аппарат приходится два-три сменных экипажа. Все эти мероприятия, не затрагивая принципов, заложенных в конструкцию аппаратов, позволяют добиться весьма высокого коэффициента его производственной загрузки.

В результате эксплуатации подводных аппаратов в открытом море интенсивно совершенствовалось спуско-подъемное оборудование судов-носителей, что дало возможность в конце 70-х годов осуществлять спуск и подъем аппарата при волнении 5—6 баллов, в то время как в конце 60-х годов предел составлял 3 балла. Это позволило существеннейшим образом интенсифицировать работу аппаратов.

Существуют, по крайней мере, еще два пути увеличения разрешенной эксплуатационной балльности. Один из них — снижение водоизмещения аппарата. Так, весящий меньше полутонны жесткий скафандр АДС, естественно, легче спустить на воду и поднять на борт при волнении, чем 15-тонный аппарат. Но рабочие возможности такого «микроаппарата», конечно, ниже. Второй путь — более перспективный — создание аппаратов, не нуждающихся в судне-носителе. Уже появился целый ряд разработок этой идеи.

В целях повышения производительности труда экипажа стремятся увеличить автономность, комфортабельность аппарата.

Значительной автономностью обладают аппараты новой конструкции фирмы «Перри ошеанографикс инкорпорейтид» ПС-17. Аппарат имеет водоизмещение 20 т (среднее водоизмещение аппаратов по состоянию на 1975 г. около 9 т), рабочую глубину погружения 610 м, габариты 10,5 X 2,3 X 2 ,3 м, емкость аккумуляторной батареи 300 кВт-ч. Он несет водолазный отсек, предполагается оборудовать его вторым отсеком, предназначенным для размещения и отдыха сменного экипажа. Два экипажа на борту, большие емкость аккумуляторной батареи и ресурс систем жизнеобеспечения позволяют аппарату погружаться на объект почти на сутки. Технико-экономическая оценка аппарата, проведенная специалистами фирмы «Перри ошеанографикс инкорпорейтид», показала, что с учетом потерь времени на спуск и подъем аппарата, его обслуживание, поиск объекта под водой аппарат ПС-17 выполнит за двое суток объем работ, на который обычному аппарату необходима неделя.

Оборудование аппарата дополнительными приборами, а современный подводный аппарат снабжен эхолотом, глубиномером, доп-леровским гидролокатором, акустической навигационной системой, детектором трубопроводов, замытых под поверхность дна, прибором для фиксации профилей отмытых траншей, сейсмопро-филографом и гидролокатором бокового обзора, также способствует повышению эффективности работы. Например, батиметрическую съемку, на которую в 1974 г. уходило более месяца, в настоящее время выполняют за 7—8 суток.

Подводные носители рабочих аппаратов. Мы уже упоминали о четко выраженной тенденции к повышению водоизмещения подводных аппаратов. В большинстве случаев размеры аппаратов увеличивают на 20—30% для обеспечения большей грузоподъемности, энерговооруженности и пр., оставляя при этом неизменной саму структуру организации работ: аппарат размещается на палубе судна-носителя, при каждом погружении его спускают на воду и поднимают на борт судна, техническое обслуживание аппарата производится на судне-носителе.

Один из основных недостатков этого метода — неизбежность влияния на работу аппаратов гидрометеорологической обстановки. Следует отметить, что волнение на поверхности не препятствует, как правило, собственно работе аппарата на глубине, но делает невозможным его спуск и подъем.

В настоящее время, чтобы избежать воздействия волнения, создают подводные крупнотоннажные суда-носители и рабочие аппараты, конструкция которых позволяет производить их расстыковку и стыковку под водой.

Особый интерес вызывает разработанный судостроительной фирмой «Кокумс» (Швеция) проект подводного судна-носителя ССВ водоизмещением 1600 т. Судно предназначено для обеспечения работы 50-тонного подводного аппарата с водолазно-транспортным отсеком, строящегося объединением «Кокумс» совместно с фирмой КОМЕКС. Этот аппарат имеет рабочую глубину погружения 460 м, полезную нагрузку 3000 кг и обеспечивает работу двух водолазов на глубине до 300 м. Судно ССВ будет нести рабочий аппарат в надстройке на верхней палубе, стыковка подводного аппарата с носителем будет производиться под водой на глубинах до 125 м.

Крупнотоннажные рабочие подводные аппараты. На нефтепромыслах используют также крупнотоннажные подводные аппараты, не нуждающиеся в судах-носителях. Эти, по существу, уже подводные суда, самостоятельно выходят в район работ, погружаются на объект, выполняют работу и, всплыв, уходят на базу. Аппараты этого типа имеют классическую компоновку подводной лодки, энергетические установки для плавания на поверхности (дизель-гене-ратор) и под водой (аккумуляторы), водоизмещение в сотни тонн и многочисленный экипаж.

Примерами подобных конструкций могут быть аппараты фирмы «Кокумс», один из которых (АДЛС) предназначен для обеспечения водолазных работ, второй (АИС) — для осмотра подводных объектов.

Аппарат АДЛС представляет собой дизель-электрическую подводную лодку классической компоновки, полуторакорпусной конструкции. Лодка приспособлена для выхода в воду водолазов на глубинах до 200 м. Ее цилиндрический прочный корпус имеет диаметр 4,2 м. В носовой части лодки в горизонтальной плоскости размещены две жилые водолазные камеры, каждая из которых имеет жилой отсек и предкамеру. В носовых днищах камер находятся люки, ведущие в приемовыходной отсек, представляющий собой вертикальный цилиндр с эллиптическими днищами. В верхнее днище отсека врезана палубная выходная шахта, в нижнее — водолазная шахта. Предкамеры обеих водолазных камер соединены переходами с обитаемым прочным корпусом лодки.

Корпус лодки в направлении от носа к корме разделен на отсеки: центральный пост, кубрик, машинный отсек. Под помещениями в подпалубном трюмном пространстве расположена аккумуляторная яма.

Автономность лодки АДЛС 20 суток, однако бортовая аккумуляторная батарея обеспечивает энергией системы водолазных камер непрерывно работающих в воде водолазов лишь в течение 48 ч (при расходе энергии 25 кВт/ч). Время перезарядки аккумуляторной батареи на поверхности 4 ч.

Экипаж лодки состоит из капитана, трех вахт по три человека в каждой, кока, водолазного специалиста и двух вахт водолазов по четыре человека в каждой.

Другое детище фирмы — аппарат АИС, предназначенный для осмотра подводных объектов. Этот аппарат также представляет собой дизель-электрическую подводную лодку классической компоновки. Цилиндрический прочный корпус ее в направлении от носа к корме подразделен на пост наблюдателей, центральный пост, жилые отсеки, машинный отсек. В носовой части аппарата установлены два манипулятора. В центральной части корпус прорезан сквозной прочной вертикальной шахтой, в которой размещены выдвижные устройства, в том числе шноркель для подачи воздуха при работе дизелей, антенны радиостанций и радиолокаторов и пр.

Предполагается, что длительность автономного плавания лодки составит 10 суток, время автономной работы без всплытия на поверхность — 24 ч (в случае аварии — 120 ч).

Экипаж аппарата состоит из капитана и трех вахт по три человека.

Весьма интересной разработкой, демонстрирующей качественно новые возможности крупнотоннажных подводных аппаратов, является строящийся фирмой «Машиненбау Габлер» (ФРГ) подводный аппарат ТОУРС-430, предназначенный для обеспечения подводных работ и бурения разведочных скважин глубиной до 200 м с отбором кернов.

Подводный аппарат имеет длину 42,5 м, высоту 7,9 м, ширину 7,0 м, массу в воздухе 690 т, водоизмещение 830 т и полезную нагрузку 10 тс. Энергетическая установка аппарата состоит из двух дизель-генераторов мощностью по 405 кВт, двухъякорного гребного электродвигателя мощностью 600 кВт, двух подруливающих пропульсивных установок мощностью 25 кВт каждая и двух двигателей вертикальной тяги также мощностью по 25 кВт. Аккумуляторная батарея имеет емкость 5130 А/ч. Энергетическая установка обеспечивает аппарату возможность двигаться на поверхности со скоростью 4,5 уз в течение 890 ч, а под водой со скоростью 3 уз в течение 40 ч или 5 уз в продолжение 23 ч.

Экипаж аппарата состоит из восьми человек, обслуживающих собственно аппарат, и трех человек, работающих с буровой установкой, или пяти водолазов и обслуживающего водолазную шлюзовую камеру персонала. Водолазная система на борту ЮУРС-430 обеспечивает через приемовыходной отсек выход людей из аппарата в воду на глубинах до 500 м. Система имеет две жилые камеры, в каждой из которых расположены спальная и рабочая зоны. Давление и состав дыхательной смеси в отсеках можно регулировать независимо друг от друга, что создает возможность параллельной работы двух групп водолазов.

Буровое оборудование аппарата обеспечивает проходку скважин диаметром 15 см в мягких и диаметром 11,5 см в твердых породах. Буровой станок размещен в отсеке между аккумуляторной ямой и водолазной системой и снабжен кассетой с 3-метровыми буровыми колоннами. Мощность привода бурового станка 73,5 кВт, мощность вспомогательных механизмов, в том числе насосов подачи промывочного раствора в скважину, достигает 30 кВт. Прижим аппарата ко дну в процессе бурения достигается за счет отрицательной плавучести, приобретаемой при заполнении водой компенсационных цистерн.

Аварийное всплытие аппарата может быть обеспечено откачкой 34 т воды из цистерн водяного балласта, сбросом 10 т аварийного твердого балласта и продуванием воздухом цистерн главного балласта. Автономность плавания аппарата ТОУРС-430 составляет 21 сутки.

Аппарат ТОУРС-430 оборудован фото- и телевизионными камерами, гидролокатором бокового обзора, магнитометром, гравиметром, доплеровским лагом, гидролокационной и радиолокационной станциями, подводным телефоном, эхолотом.

Все описанные выше крупнотоннажные подводные аппараты находятся в стадии проектирования или постройки.

Опубликовано:
4.04.12


Категория -

     

© Ilovediving.ru