3.4.2. Подъем апл "Курск"
В основу настоящего параграфа положена информация генерального конструктора проекта подъема АПЛ "Курск" И.Л. Баранова [57], часть иллюстраций заимствована из работы [56].
В августе 2000 года во время проведения учений в Баренцевом море произошла катастрофа, в результате которой АПЛ российского Северного флота "Курск" затонула после взрыва боезапаса на глубине 115…116 м. Весь экипаж погиб.
Необходимость срочной эвакуации тел погибших моряков, наличие боевых крылатых ракет и атомных реакторов делали проблему подъему не только срочной, но и весьма опасной.
Первый носовой отсек подводной лодки оказался полностью разрушенным и, фактически, представлял собой остатки прочного и легкого корпусов, ставившими значительные препятствия при любой схеме подъема. Поэтому было принято решение об отделении под водой этой части подводной лодки, что в этих условиях становилось самостоятельной сложной технической проблемой.
Вес конструкций АПЛ "Курск" без первого носового отсека составил 9500 тс, что с учетом возможной силы присоса лодки к грунту давало подъемную нагрузку в 12500 тс, распределенную по длине корпуса 120…125 м.
К рассматриваемому времени в мировой океанотехнике существовали грузоподъемные средства, способные создать такие усилия. К ним, в частности, относится краново-монтажное судно "Thialf" (см. п. 3.3.2), оборудованное двумя полноповоротными кранами общей грузоподъемностью 14200 тс. В процессе предварительного выбора схемы подъема рассматривался и этот вариант (рис. 3.36). Но существенные особенности объекта подъема заставили отказаться от него. В качестве причин этого можно указать следующие.
Рис. 3.36. Вариант использования кранового судна "Тиалф" (а) и принципиальная схема подъема АПЛ "Курск" с применением кранового судна (б): 1 – краны грузоподъемностью 2х7000 т; 2 – траверса; 3 – подкильная полоса; 4 – баржа-площадка; 5 – эстакада
Обычно подъемные усилия при подъеме прилагают с помощью обхватывающих корпус "полотенец" или захватов, подводимых под доковый киль объекта. Однако полотенца создавали бы обжимающие усилия в районе расположения реакторов АПЛ и контейнеров с боевыми крылатыми ракетами, что было признано недопустимым. Общая длина этих районов составляла около 70 м, оставшиеся в корме 50 м длины подводной лодки не позволяли при таком способе обеспечить приложение подъемных необходимых усилий.
Использование захватов к доковому килю, хотя и позволяли создать необходимую нагрузку, но неизбежно требовали размывки грунта вокруг подводной лодки, что могло привести к изменению ее положения на дне с ростом крена и дифферента. Специалисты оценили, что изменение угла крена и дифферента возможно на 5о и 3о соответственно, что было признано недопустимым.
Был принят вариант приложения подъемных нагрузок на верхнюю часть прочного корпуса подводной лодки (рис. 3.37, 3.38).
Рис. 3.37. Принципиальная схема морского этапа подъема АПЛ "Курск": 1 – контейнер управления; 2 – жилой блок; 3 – катушка со стрендами; 4 – тросовый домкрат; 5 – компенсаторы динамических нагрузок; 6 – силовой блок; 7 – 50-тонный палубный кран; 8 – палубная лебедка; 9 – баржа "Гигант-4"; 10 – грузонесущая связь (пучок из 54 стрендов); 11 – зацеп; 12 – направляющий стренд; 13 – вырез в корпусе; 14 – якорь типа "Дельта-флиппер"; 15 – отделенный первый носовой отсек; 16 – оборудование для отделения первого носового отсека
Рис. 3.38. Принципиальная схема подъема АПЛ "Курск" на этапах отрыва от грунта (а) и при транспортировки (б): 1 – АПЛ "Курск"; 2 – пучок из 54 стрендов; 3 – баржа "Гигант-4"; 4 – компенсатор вертикальных перемещений; 5 – тросовый гидравлический домкрат; 6 – катушка для стрендов; 7 – подвижная платформа; 8 – фундамент для компенсаторов вертикальных перемещений; 9 – клюзовая труба в корпусе баржи для прохода стрендов; 10 – рессец под ограждение выдвижных устройств АПЛ "Курск"; 11 – седло; 12 – зацеп; 13 – направляющая корзина; 14 – отверстие в прочном корпусе АПЛ "Курск"
Так вырисовался следующий порядок осуществления операции подъема:
– отделение разрушенных конструкций корпуса носовой части лодки до начала подъема;
– вырезка отверстий в верхней части прочного корпуса для установки зацепов, к которым крепятся грузонесущие связи (ГНС);
– использование в качестве подъемного и транспортного средства баржи "Гигант-4" ("Giant-4") с установленной на ней оригинальной грузонесущей системой из 26 автономных дистанционно управляемых гидродомкратных блоков;
– заведение двух специально изготовленных понтонов под борта баржи для уменьшения осадки баржи после подъема подводной лодки с целью возможности входа системы "баржа – АПЛ – понтоны" в плавучий док;
– опускание АПЛ на кильблоки дока, отсоединение ГНС и выведение баржи с понтонами из дока;
– всплытие дока с АПЛ.
Для выполнения работ в этих этапах применялись специальные средства и механизмы. Среди них оригинальный исполнительный механизм подъема – гидравлический тросовый домкрат, входящий в состав подъемного блока, питающийся от автономной гидравлической станции с дизельным приводом.
Схема такого домкрата показана на рис. 3.39. Конструктивно домкрат представлял собой один неподвижный и один подвижный анкерные блоки, содержащие цанговые зажимы, рис. 3.40.
Пучок из 54 стальных канатов ГНС проходит через цанговые зажимы, которые попеременно захватывают и отпускают канаты – стренды. Движение полого штока подвижного анкерного блока гидроцилиндра обеспечивает подъем стрендов на величину шага, при обратном движении штока цанговые захваты нижнего неподвижного анкерного блока обеспечивают удержание стрендов.
Рис. 3.39. Поперечное сечение гидравлического тросового домкрата: 1 – стренд; 2 – направляющая труба стренда; 3 – верхняя цанга; 4 – верхний анкер; 5 – гидравлический цилиндр; 6 – нижняя цанга; 7 – нижний анкер; 8 – плита основания
Рис. 3.40. Сечение стренда (а) и внешний вид охватывающегй его цанги (б)
Во время свободного хода верхние цанговые захваты несколько раздвигаются, что обеспечивает беспрепятственное скольжение захватов вниз. При движении штока гидроцилиндра вверх верхние цанговые зажимы зажимают стренд, а нижние наоборот отдаются.
Каждый подъемный стренд рассчитан на рабочую нагрузку 14 тс (разрывная 39 тс) и представляет цельный неразрезной канат диаметром 18 мм.
В состав одной ГНС входит 54 стренда, длина которых была по условиям глубины места аварии около 130 м. Каждый пучок стрендов намотан на специальный барабан-катушку диаметром около 3 м, который располагали над гидравлическим домкратом (рис. 3.41, поз. 1, рис. 3.38, поз. 6). Расчетная нагрузка при использовании всех 26 ГНС по условиям прочности АПЛ составила для точек подвеса в районе третьего отсека 460 тс, для остальных – 630 тс. В составе каждого из 26 автономных грузонесущих элементов системы, кроме гидравлического домкрата и барабанов для намотки стрендов, входил компенсатор вертикальных перемещений от качки баржи при волнении (рис. 3.38, поз. 4, рис. 3.41, поз. 4). Эти компенсаторы состояли из четырех цилиндров независимого действия, на которые опиралась подвесная платформа с установленным на ней гидравлическим тросовым домкратом и барабаном для намотки стрендов.
Рис. 3.41. Принципиальная схема завершающего этапа подъема АПЛ "Курск": 1 – катушка со стрендами; 2 – качающий стол; 3 – тросовый домкрат; 4 – пневмогидравлический компенсатор динамических нагрузок; 5 – грузонесущая связь (пучок из 54 стрендов); 6 – клюзовая труба; 7 – силовой блок; 8 – палубные гини; 9 – баржа "Гигат-4"; 10 – понтон дополнительной плавучести; 11 – опорная поверхность ("седло"); 12 – доковый набор; 13 – зацеп; 14 – вырез в корпусе; 15 – плавучий док ПД-50 грузоподъемностью 80 000 т
При подготовке к подъему АПЛ "Курск" впервые в мировой практике океанотехники была осуществлена уникальная операция разрезки под водой на глубине более 100 м крупногабаритных конструкций из сверхпрочных сталей, насыщенных различным оборудованием. Для этого был создан специальный режущий инструмент и специальное оборудование для его приведения в действие. Схема этой установки приведена на рис. 3.42.
Рис. 3.42. Принципиальная схема оборудования, использовавшегося при отделении первого носового отсека АПЛ "Курск" перед началом отрезки (а) и при ее завершении (б): 1 – вакуумный якорь; 2 – гидравлический цилиндр; 3 – направляющий ролик; 4 – ходовой трос; 5 – режущий трос
Основой режущего инструмента стал стальной трос длиной около 32 м с нанизанными на него толстостенными втулками диаметром 80 мм. Режущие свойства втулок обеспечивались напылением карбида вольфрама. Концевыми муфтами режущий трос соединялся с ходовыми концами троса двух вакуумных якорей, установленными на расстоянии 30 м от диаметральной плоскости АПЛ. Якоря вдавливались в грунт под воздействием вакуумного присоса (на глубину 8…9 м). На якорях располагались гидравлические цилиндры, к которым присоединялись ходовые концы тянущих тросов. В начальный момент операции режущий трос укладывали поверх деформированной и разрушенной носовой части подводной лодки, работа устройства разрезания осуществлялась при дистанционном управлении.
Значительную сложность имели работы, связанные с выполнением отверстий для грузовых зацепов в прочном корпусе подводной лодки и процедура их заведения в отверстия. Двадцать шесть отверстий диаметром 720 мм были вырезаны водолазами с помощью аппаратуры гидроабразивной резки. Водолазы также осуществили расчистку междубортного пространства от оборудования и конструкций, мешающих монтажу подводной системы, с помощью экзотермической резки электродами.
После этого к месту работ подошла баржа "Гигант-4", которая была установлена над АПЛ "Курск" на восьми якорях. Затем в течении недели с помощью водолазов производилась установка подъемной оснастки для всех ГНС по следующей технологии (рис. 3.38).
В каждое отверстие водолазы устанавливали направляющую корзину 13, в которую на четырех стрендах опускалось направляющее кольцо, водолазы его крепили в корзине четырьмя стопорами. Затем на барже включалась в работу система компенсации вертикальных колебаний данной подъемной точки за счет зажима четырех направляющих стрендов четырьмя вспомогательными домкратами и введения в режим слежения двух цилиндров компенсатора перемещений 9. Подвижная платформа 7 подъемного блока выводилась в среднее положение с созданием в стрендах суммарного натяжения 60 тс.
По двум из четырех натянутым стрендам как направляющим опускался зацеп 12, который точно попадал в отверстие корпуса подводной лодки. После входа зацепа в отверстие и разведения лап с помощью гидропривода он занимал рабочее положение. Водолазы устанавливали стопорные планки, препятствующие самопроизвольному сведению лап. После такого закрепления зацепа в отверстии прочного корпуса подводной лодки на барже вводились в действие два других гидроцилиндра компенсатора, и в ГНС создавалась контролируемое усилие 100…150 тс.
Для уменьшения отрывного сопротивления в течение 20 часов перед подъемом система выдерживалась под суммарной нагрузкой 3…4 тыс. тс. Затем был произведен подъем АПЛ "Курск" до глубины 50 м и выполнен осмотр ее с помощью необитаемого подводного аппарата. Одновременно баржа снималась с якорей и буксировалась в сторону Мурманска сначала со скоростью 1 уз, а затем с поджатой к днищу АПЛ со скоростью 4 уз
Подъем производился при волнении 2 балла, буксировка 3 балла, силе ветра до 10 м/с (проектные условия волнение подъем 3 балла, буксировка до 5 баллов).
Создание комплекса устройств и механизмов для подъема АПЛ "Курск" было осуществлено под техническим руководством ЦКБМТ "Рубин" и ЦНИИ им. А.Н. Крылова с широкой международной кооперацией: голландской фирмы "Mammoet" (головной подрядчик), "Smit Engineering", "Smit International" (режущий трос), ПО "Севмашпредприятие", норвежских водолазов, кораблей и судов Северного флота Российской Федерации и др.
Такая организация позволила за 5 месяцев с момента подписания контракта с компанией "Mammoet" успешно выполнить чрезвычайно сложную операцию подъема подводной лодки.