Спасательные барокамеры

Пожар или какая-либо другая авария на плавучей буровой платформе или на специализированном водолазном судне создают чрезвычайно большую опасность для людей, находящихся в многодневной декомпрессии. В таких случаях необходимо срочное удаление персонала с места аварии. Некоторые национальные классификационные общества во главе с норвежским «Дет Норске Веритас» разработали специальные гарантии безопасности людей в аварийных случаях. В соответствии с этими требованиями, в частности, каждый судовой водолазный комплекс должен иметь в своем составе, по крайней мере одну спасательную барокамеру, рассчитанную на размещение одновременно всего персонала, участвовавшего в погружении и нуждающегося в длительной декомпрессии. Эта барокамера должна быть соответствующим образом оборудована и смонтирована в составе судового барокомплекса так, чтобы ее можно было быстро отсоединить и эвакуировать вместе с людьми в безопасное место. В крайнем случае, правилами допускается спуск спасательной камеры прямо на воду.

Таким образом, требования классификационных обществ сводятся к тому, чтобы спасательная камера могла быть отсоединена от остальной части камер судового комплекса буквально за несколько минут (имеется в виду отстыковка фланцевого соединения, разъединение электрических, пневматических и гидравлических магистралей, снятие камеры с фундамента и т. д.). Очевидно, что для спуска камеры с людьми непосредственно на воду она должна иметь соответствующую плавучесть и определенную устойчивость. Нельзя допускать, чтобы изоляционный материал пропитывался водой и утратил свои изолирующие свойства, в таких случаях следует применять особые изоляционные материалы.

Оборудование и системы жизнеобеспечения спасательных барокамер должны гарантировать людям возможность пребы­вания в них не менее суток. Имеются в виду соответствующие запасы газов для дыхания, электроэнергии, поглотителя угле­кислого газа, продуктов питания и т. д. Если не удается создать достаточного запаса электроэнергии, допускается подача ее от внешнего источника (например, от дизель-генератора, находя­щегося на стоящем поблизости судне). Состав и параметры внутренней атмосферы контролируются наружными приборами.

Рис. 34. Спасательная барокамера на плаву.

Необходимо предусмотреть возможность использования шлюза обеспечения, когда спасательная барокамера находится на плаву. Очевидно, что для этого шлюз нужно устраивать как можно выше над уровнем воды. Так же как и в других кон­струкциях барокамер, главное внимание должно быть уделено полной надежности системы связи. Согласно правилам, необхо­димо иметь дополнительно радиотелефонную связь.

При спуске спасательной барокамеры на воду должны быть предусмотрены все возможные меры предосторожности. Одна из современных спасательных барокамер представлена на рис. 34. Эта барокамера рассчитана на полностью автономное функционирование в течение 24 ч (за исключением снабжения электроэнергией, которая поступает от внешнего источника).

3. Энергообеспечение

Осуществление программ исследования и освоения Мирового океана независимо от их содержания невозможно без энергоснабжения соответствующих элементов подводных аппаратов.

От технических и эксплуатационных характеристик бортовых энергоустановок зависит постановка задачи.

Автономные подводные аппараты имеют следующие функциональные группы потребителей энергии:

1) движительный комплекс, в который входят маршевый двигатель, средства маневрирования и вспомогательные механизмы, изменяющие направление вектора упора, как маршевого двигателя, так и средств маневрирования. По потреблению энергии движительный комплекс, как правило, занимает ведущее место;

2) бортовые устройства подводного аппарата (манипуляторы, приводы выдвижных устройств);

3) бортовые системы подводного аппарата (системы плавучести, дифферента, жизнеобеспечения экипажа);

4) бортовые информационные системы (устройства и приборы для получения информации о водной среде, состоянии самого подводного аппарата, кино-фото-телеодорудования);

5) бортовые бытовые потребители (устройства вентиляции, отопления, кондиционирования и утилизации отходов).

Бортовые потребители энергии для подводного аппарата различаются характером, уровнем и видом энергопотребления. Следует отметить, что максимальная эффективность передача энергии от источника к потребителю достигается при минимальном количестве преобразователей энергии между ними.

Движение аппарата, работа основных элементов систем, способность выполнять сложные задачи в подводном положении в течение длительного времени зависят от характеристик энергетической установки (ЭУ). В состав ЭУ входят источники энергии, преобразователи напряжения и токоведущие части. Источники энергии, применяемые на подводных аппаратах, подразделяются на аккумуляторные батареи, генераторы тока с тепловыми двигателями, топливные элементы и атомные энергоустановки. Подавляющее большинство подводных аппаратов (95%) имеют аккумуляторные батареи – свинцово-кислотные или щелочные (серебряно-цинковые, никель-кадмиевые). Свинцово-кислотные аккумуляторы чаще всего ставятся на обитаемые аппараты и отличаются надежностью (около 1000 циклов заряд-разряд), простотой обслуживания и невысокой стоимостью. К их недостаткам следует отнести значительный вес, небольшую (30 Вт*ч/кг) удельную энергию (отношение запаса энергии к массе источника), нарушение работы при больших углах наклона аппарата. Серебряно-цинковые аккумуляторные в 4 раза эффективнее свинцово-кислотных, правда, они более чувствительны к колебаниям температуры, выдерживают не более 150 циклов заряд-разряд и стоят гораздо дороже. Удельная энергия никель-кадмиевых аккумуляторов близка по величине удельной энергии свинцово-кислотных. При большом ресурсе (до 2500 циклов), прочности и удобстве в эксплуатации никель-кадмиевые аккумуляторы имеют низкое напряжение (1,2 В на элемент) и высокую стоимость. Аккумуляторы, собранные в батарею, размещаются или внутри прочного корпуса, или снаружи – в боксах, залитых жидким диэлектриком и оборудованных клапаном для стравливания газов, выделяющихся во время и после зарядки. В системе компенсации внешнего давления используются мембранные или поршневые компенсаторы. На некоторых аппаратах применяются дизель-генераторы, подзаряжающие аккумуляторные батареи и обеспечивающие движение в надводном положении.

Топливные элементы, прежде чем попасть на подводные аппараты, испытывались в 10 кВт – установке на борту американских ракет «Аполлон». В батарее, состоящей из топливных элементов, активные вещества располагаются во внешних резервуарах и подаются на электроды постепенно, по мере их расхода. Продолжительность работы определяется запасами активных (анодные) веществ и окислителя (катодного вещества). В качестве активных веществ могут использоваться кислородно-водородные, гидразин-перекисные и гидразин-кислородные реагенты. Из-за невысокой эффективности гидразиновые электрохимические генераторы пока не нашли широкого применения в подводной технике. К тому же при использовании топливных элементов с жидким электролитом не исключены протечки, коррозия, воздействие сильно токсичных веществ на людей. Наиболее безопасным с точки зрения является применение в энергетических установках топливных элементов с твердым полимерным электролитом. Батарея из 130 таких элементов с активной площадью около 4 м², обеспечивает мощность 17 кВт при напряжении 120 В и энергоемкости 96 кВт/ч.

Для американской исследовательской подводной лодки была создана паротурбинная атомная энергетическая установка. Имея ряд преимуществ, атомные установки все же более пригодны для подводных лодок большого водоизмещения. Работы по созданию новых энергоустановок для подводных аппаратов ведутся по пути уменьшения габаритов и увеличение их удельной энергии.