CN102083685B - 潜艇救援系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在内陆水域盆地、大洋偏远水域以及北冰洋恶劣水文气象环境下回收沉没的潜艇的全体船员、并能够执行水下操作以及潜水作业的技术。该救援系统包括运载船只(1)、具有舱口围栏甲板(13)的救生钟(2)以及升降设备，在该运载船只(1)上还设置了安装在船体上、可纵向移动的柔性传送管道(3)，该管道的一端与救生钟(2)相连，另一个自由端连接在运载船只(1)的船体上。进一步的，舱口围栏甲板(5)和舱口盖(6)设置在柔性传送管道的所述自由端上，相配合的带有舱口盖(8，11)的舱口围栏栏甲板(7，10)设置在运载船只(1)的船头和船尾。

Description

潜艇救援系统

技术领域

本发明涉及一种营救沉没潜艇的全体船员的方法，并能够在内陆水域盆地、大洋偏远水域以及北冰洋恶劣水文气象环境下执行水下操作以及潜水作业。

背景技术

营救沉没潜艇的全体船员的近代设备包括救生钟和独立救援装置(参见：“Podvodnye Technologii Mir Okeana”(水下技术和海洋世界)期刊，2006年第1期，第48-55页)。它们的操作原理类似：通过救生钟的舱口围栏甲板或独立救援装置与搁浅在海床上的潜艇的舱口围栏甲板的连接，创造一个环绕紧急状态的潜艇逃生舱的密封空气腔。这样的空腔为打开潜艇的逃生舱盖并使船员进入救生钟或独立救援装置的舱室中创造了可能性。

通常采用水面船只或潜艇来运送救生钟或独立救援装置到达处于紧急状态的潜艇的位置(参见：“Morskoy Sbornik”(航海文集)，1990年第3期，第67-70页)，上述水面船只和潜艇都同时地开始操作救生钟或独立救援装置，并且接收需救援的船员。

使用救生钟和独立救援装置执行营救潜艇的全体船员的操作在实践中显示都是有效的，然而能力不足。其原因在于极端恶劣的救援操作条件和特别多变的环境，在这样的情况下，当对救援设备的结构特性提出特别的需求时，在它们的使用方面就会产生很多限制。这包括水下空间的自然环境限制，即，高静水压力、完全黑暗、失重、潜流。进一步的，这些恶劣的条件总是伴随着巨浪、强风以及北冰洋的低水温和低气温，工具和设备的结冰，浮冰或者坚硬冰原，这些不仅仅在很大程度上妨碍了救援操作的进行，还使得它们完全无法使用(在某一段时期内)。使用救生钟和独立救援装置进行救援操作的一个显著缺点是准备性措施和复杂的主操作需要一个很长的时间周期。使用救生钟要求在沉没的潜艇上方的运载船只的精确定位。这种具有精确性要求的操作在巨浪(4级或更高)的环境下是不可能实施的。独立救援装置的救援能力在很大程度上受它自身低动力能源和低推进动力的限制。在很多情况下，这些方面甚至可能会妨碍它对接到紧急状态下的潜艇的舱口围栏甲板，因为独立救援装置与紧急状态的潜艇的相对运动，相对随船携带的独立救援装置，其额外搜索期间的操纵和在选择一个对接到潜艇舱口盖的舱口围栏甲板上的位置期间的定位可能会花费很多时间和需要更多能源。如果一艘紧急状态下的潜艇倾斜超过45度，或者水流速度超过25节，由于操作系统的动力不足以同时倾斜自己的船体和舱口围栏甲板紧紧地连接到一个要求的角度，并且抵御水流的作用力，因此无论是救生钟还是独立救援装置都不能对接到紧急状态的潜艇的舱口围栏甲板上。由于众多的技术限制(例如，在布置、重量、重心方面)使得它们的舱室空间不足，因此无论是救生钟还是独立救援装置都不能在单次操作中将紧急状态下的潜艇的全体船员救出。

结果，无论是救生钟还是独立救援装置都不能可操作性地开始救援操作或者创造一个持续的救援过程，也不能确保能够在单独一次连接到沉没的潜艇时将全部船员同时救出。

根据俄罗斯联邦专利RU2274583C2中的现有技术，同样教导了“位于海床上的潜艇的全体船员的救援方法”。该方法包括一个接近紧急状态的潜艇的救援潜艇站，一个安装在营救潜艇的舱口围栏甲板和处于紧急状态下的潜艇的舱口围栏甲板之间的一个柔性管道，该柔性管道使用操纵器进行安装，并且所述的管道用来将紧急状态下的潜艇上的全体船员转送到救援潜艇上。

该方法是基于这样一种构想：能够解决连续地执行救援操作并且将全体船员从紧急状态下的潜艇转移到救援潜艇上这一技术问题。然而，该构思提出的具体结构存在很多缺点，从而不但在执行救援操作方面，而且在性能、具体的水下操作设备的特点方面，都阻止其被认为是有效的。例如，使救援潜艇接近靠在海床上处于紧急状态的潜艇至一个要求的最小距离(由图1进行判断，该距离为2m-5m)，这一必要条件实际上无法满足。战斗潜艇以低速在水中的运行时，并没有这种接近的机动性的必要，因此，不能用来做救援潜艇。如果给潜艇额外地装备机动推进系统，并因此解决了自身接近紧急状态的潜艇的问题，然而如此接近将会出现以下安全问题：由于潜艇在水中执行接近操作时，由于艇体处在失重状态下，常常会遭到各种因素的干扰(水流作用力、自身的惯性力、机动推进装置的作用力、重力和浮力的不平衡力)，可能不处于精确的平衡状态，并且它的横向、纵向以及垂向的惯性振荡会威胁到处于紧急状态下的潜艇，且上述情况可能无法排除，将会导致危险的破坏。在水下完全无法看到的环境下，接近紧急状态的潜艇将会使情况进一步恶化，并且当视频系统的灯光能够看到它的时候(在距离2m至10m的范围内，根据水的清澈程度)，救援潜艇的机动推进系统可能会扰动水底的泥浆，从而使能见度为零，并使得接近操作要么花费更多的时间，要么以紧急状态的潜艇沉没告终。

所述方法的一个显著缺点是通过说明书的图3所示的机械手来安装管道。为了防止管道沉没，当它的重量为50t左右且其要求的最小长度是60m时，需要一个大约具有50m³排水体积的浮体。如果制造这样的浮体，其重量大约要100t，该重量不是管子自身的重量(为了在水中不沉没)，就是机械手的重量(为了阻止管道沉没)。结果，管道和机械手的总重量将达到200t，并且使用潜艇救援装置的实践显示，该系统不仅会变得难以操作，而且难以运输和投入使用，它将无法缩短准备操作，也无法确保救援操作的效率。

由于玻璃纤维塑料壳体在外部压力下没有足够的强度和稳定性(因为曾尝试在火箭和潜艇的建造中使用它们而没有成功)，该管道结构可能不具备要求的工作容量。由于需提供必要的强度使得管道变得过硬，因此柔性嵌入物长度太短，就可能无法确保管道的弯曲。如果增加柔性嵌入物的长度，它们可以确保管道的弯曲，但在这样的情况下，它们将会为了确保弹性而被外部压力压扁，因此失去自身的形状。

使用救生钟、独立救援装置以及根据专利号为RU2274583C2的俄罗斯联邦专利“位于海床上的潜艇的全体船员的救援方法”的救援操作的一个显著的缺点是：长时间的准备措施和复杂的主要操作。由于救援操作期间的主要评估标准是船员在紧急状态下的潜艇的舱室里允许逗留的时间(例如，根据舱室里空气压力增加的情况，舱室中的水的进入率和水平面高度，气体环境的不利改变，辐射情况的改变)，因此为了成功地营救紧急状态下的潜艇的船员，救援船只应当在尽可能最短的时间内赶到突发事件区域，并立即开始救援操作并使用最少的时间来完成它。在已知的沉没潜艇的船员救援系统中，最接近所述发明的现有技术是包括了救生钟和运载该救生钟的船只(参见：KOZYUKOV，L.V.“用于海军救援船只的设计和发展”，sudostroyenie(造船)，1997年第5期)。

发明内容

本发明的目的是确保营救处于沉没的潜艇中的船员的操作的可操作性、效率和可靠性。

所述目的是通过已知的救援系统实现的，其包括：运载船只、具有舱口围栏甲板的救生钟、升降设备，此外还包括具有纵向移动能力的柔性传送管道，该柔性管道一端连接救生钟，另一自由端连接到运载船只的船体上，所述的柔性传送管道的自由端配置有舱口围栏甲板和舱口盖，并且在运载船只船体的首部和尾部配置了与匹配的带有舱口盖的舱口围栏甲板。

进一步的，柔性传送管道制成通过法兰相互连接的金属壳体，金属壳体相互之间具有很大程度的自由度，并且在壳体法兰之间设置了由弹性材料制成的波纹环形式的柔性元件。

进一步的，具有液压缸的抓取装置被设置在所述钟上，其中挂钩被安装到所述液压缸的可往复运动的活塞杆上。

进一步的，所述钟的舱口围栏甲板可以纵向移动地设置在所述钟上，并且可以通过连接在舱口围栏甲板与钟的壳体上的液压缸来改变其纵向轴线相对于所述钟的轴线的倾斜角度。

进一步的，为了增加柔性传送管道的操纵效率，在柔性传送管道的壳体之间设置液压缸。

进一步的，运输机设置在柔性传送管道中，该运输机包括由绞车滚筒驱动的缆绳以及连接到缆绳的小车。

该传送管道是为如下目的设置的：

-在数量和所要求的动力方面都不受限制地不间断地将所有能源提供给临近的沉没潜艇艇体的救援操作所在地，它能使得救援操纵持续进行，且需要最少的持续时间；

-立刻传送工具、一次性材料或者任何部件(排除阻塞物或障碍物所必须的切割、焊接或钻孔工具)，它能够给救援操作创造好的技术支持，并且维持连续的技术可行性；

-创造了在船员数量和要求时间等方面不受任何限制而将处于紧急状态下的潜艇船员转移到救援船只上的可能性；

-可以为从相邻的处于紧急状态下的潜艇的舱室中转移人员创造环境，该环境与传送管道连接到其上的该舱室的中的环境不同，由于可以创造与救生钟的任意其他舱室和管道中相同的环境，并由于可以传递任何工具到紧急状态所在地，因而可以执行任何救援操作；

-由于可以在传送管道中给潜水员创造与他们工作的地方相同的环境，并使他们可以在一个恒定的压力下进入减压舱，由此排除了必须提升到具有很大压力差异的表面所导致的潜水病，从而为潜水员确保了更好的工作环境。

通过干燥和恒定的传送管道将救生钟连接到救援船只排除了一系列辅助和重复操作(例如：将救生钟从紧急救援状态潜艇的舱口围栏甲板拆卸下来，将带着一部分船员的救生钟提升到运载船只上，并接着将救生钟降至紧急状态的潜艇处，然后接着接近该舱口围栏甲板并且与该舱口围栏甲板对接，重复地打开和关上舱口盖)。

要求保护的救援系统能使从紧急状态潜艇的舱室钟转移人员的过程是可操作的、连续的、可靠的和高效的，由于全体船员直接到达其舱室体积比救生钟或独立救援设备的舱室大的救援潜艇中，从而允许在单一一次连接中转移全体船员。

要求保护的救援系统的布置通过附图进行说明。

附图说明

图1是救援系统的示意图；

图2示出了图1的部件I-将人从救援船只坚固船体的尾部转移到柔性传送管道的结构设计；

图3示出了图1的部件II-在该传送管道处于工作位置时(当该管道降低到处于紧急状态的潜艇时)，将人从柔性传送管道转移到救援船只坚固船体的首部的结构设计；

图4示出了救生钟和传送管道设计的示意图；

图5和图6示出了处于操作模式的潜艇救援系统的示意图。

具体实施方式

如图1所示的潜艇救援系统包括运载船只(如：潜艇)1、救生钟(以下称为“所述钟”)2以及传送管道3。所述钟2安装到传送管道3的一端，该传送管道设置在潜艇1的坚固船体4上，通过驱动装置(没有示出)使其能够在纵向上移动。为了实现给人们从坚固船体4接近到传送管道3以例如做准备工作，舱口围栏甲板5和舱口盖6设置在传送管道3的另一自由端，并且匹配的舱口围栏甲板7、舱口盖8和支架门9设置在坚固船体的尾部。为了提供传送管道3和坚固船体4之间的连接，当前者被移动到工作位置(例如被降低到处于紧急状态的潜艇)时，匹配的舱口围栏甲板10、舱口盖11和支架门12采用类似于船体尾部的形式设置到坚固船体的船首(参见附图3)。

舱口围栏甲板被布置在所述钟2的下部位置(参见附图4)，可以沿所述钟2的轴线移动并且可以改变其轴线相对所述钟轴线的角度。所述钟2的舱口围栏甲板13被以可靠且可控制的方式压入紧急状态下的潜艇15的舱口围栏甲板中，液压缸16沿所述钟的周边设置。为了加快所述钟2对接到紧急状态的潜艇15的舱口围栏甲板14的进程，液压缸17沿所述钟的外围设置，挂钩18与所述液压缸17的活塞杆连接。

柔性传送管道3由若干个不同直径的环形壳体19组成，它们各自通过法兰20相互连接，为了使管道3具有柔性，各环形壳体相互之间具有大的间隔。为了确保壳体19之间的法兰连接的气密性和保持传送管道的柔性，设置了由弹性材料构成的波纹环21。

为了方便人们沿着柔性传送管道3移动，设置了运输机，该运输机可根据任何已知的和可行的结构来考虑，其包含由绞盘滚轮23驱动的缆绳22以及连接到缆绳22上的小车24。该舱口围栏甲板14与紧急状态的潜艇15的舱口盖25相连通。为了控制传送管道3的柔性，液压缸26被设置在上述一些壳体之间。

该系统工作方式如下(参见图5)：救援潜艇1接近紧急状态的潜艇15后，释放传送管道3并将其引导至舱口围栏甲板14的区域。处在传送管道内的营救队通过安装在所述钟上的机动推进装置(未在图中示出)将所述钟2引导到紧急状态的潜艇15的舱口围栏甲板14上，当挂钩18伸展开之后(参见图4)，利用挂钩18使所述钟与舱口围栏甲板14上的法兰接合。所述钟2的舱口围栏甲板13被带到处于紧急状态的潜艇的舱口围栏甲板14，并在液压缸16的作用下紧紧地压入其中。所述钟2的舱口围栏甲板13与紧急状态的潜艇15的舱口围栏甲板14连接后形成的密闭空间中的水被抽干，处于紧急状态的潜艇15的舱口盖25便可在干的空间和正常大气压力的环境下接近以便进行工作。

从紧急状态的潜艇的舱室中转移船员的方法要根据舱室中的主要环境进行选择。如果舱室被密封，且舱室中具有类似于传输管道中气压的正常压力，立即打开处于紧急状态的潜艇的舱口盖，船员从舱室中进入所述钟并通过传送管道进入运载船只。如果舱室中的环境更严峻，那么在所述钟和所述传送管道中创建类似的环境，舱室中的船员被转移到与舱室的相同环境中，之后，如果必要，转移到营救船只的减压腔中。

运载船只设置有干燥和持续柔性的传送管道，该管道被布置成可沿运载船只体移动，同时被紧密地安装到船体上并且连接到救生钟上，从而能够从处于紧急状态的潜艇的舱室中连续地转移船员，使得时间缩减到最小或者任何所需的范围内，并且在单一一次连接中转移所有的船员。

Claims (6)

1.一种潜艇救援系统，包括：运载船只(1)、具有舱口围栏甲板(13)的救生钟(2)以及升降装置，其特征在于：柔性传送管道(3)可沿纵向移动地设置在运载船只(1)上，所述柔性传送管道的一端连接到所述救生钟(2)上，另一个自由端安装到运载船只(1)的坚固船体(4)上，所述柔性传送管道(3)的自由端设置有舱口围栏甲板(5)和舱口盖(6)，以及具有舱口盖(8，11)的匹配舱口围栏甲板(7，10)设置在所述运载船只(1)的船体的首部和尾部上。

2.根据权利要求1所述的潜艇救援系统，其特征在于：所述柔性传送管道(3)以通过法兰(20)相互连接的金属壳体(19)的形式制成，金属壳体(19)相互之间具有很大程度的自由度，并且在所述壳体(19)的法兰(20)之间设置有由弹性材料制成的波纹环(21)形式的柔性元件。

3.根据权利要求1所述的潜艇救援系统，其特征在于：具有液压缸(17)的抓取装置被设置在所述钟(2)上，其中，挂钩(18)被安装到所述液压缸(17)的可往复运动的活塞杆上。

4.根据权利要求1所述的潜艇救援系统，其特征在于：所述钟(2)的舱口围栏甲板(13)设置在所述钟(2)上，并且能够纵向移动以及通过连接到舱口围栏甲板(13)与钟(2)的壳体上的液压缸(16)来改变其纵向轴线相对于所述钟(2)的轴线的倾斜角度。

5.根据权利要求1所述的潜艇救援系统，其特征在于：为了提高操作所述柔性传送管道(3)的效率，在所述柔性传送管道(3)的壳体(19)之间设置液压缸(26)。

6.根据权利要求5所述的潜艇救援系统，其特征在于：运输机设置在所述柔性传送管道(3)中，所述运输机包括由绞车滚筒(23)驱动的缆绳(22)以及安装到缆绳(22)的小车(24)。

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