5.3. Средства обеспечения погружений

К средствам обеспечения погружений относятся системы, устройства и механизмы, размещенные на обеспечивающем судне или другой базе и применяемые при проведении водолазных работ. Сюда входит, в частности, водолазное оборудование и снаряжение, которые мы здесь не рассматриваем, так как они широко освещены в литературе (см., например, [23, 50, 53, 62]). Сюда же относятся средства медико-физиологического обеспечения, энергетики, средства, обеспечивающие функционирование самой базы-носителя и обслуживающие специальные и общие плавсредства, подводные средства получения и обработки информации, специальные вертолеты и авиация, ремонтные базы, подводные и надводные средства обеспечения жизнедеятельности обслуживающего персонала и отдыхающих водолазов и т. д. В оптимальном варианте все средства обеспечения размещаются на едином носителе совместно с необходимым оборудованием для выполнения различных подводных работ, образуя своего рода производственный водолазный комплекс с соответствующей специализацией, автономностью, мобильностью, радиусом действия, объемом и характером проводимых подводных работ и т. п.

В простейшем варианте водолазный комплекс может быть представлен рейдовым или морским водолазным ботом (катером). Для выполнения более сложных работ проектируются и строятся более совершенные суда, способные работать длительное время вдали от баз в открытом море в тяжелых погодных условиях. Такое судно должно обладать высокой мореходностью, иметь совершенную систему навигации, устройства для обеспечения динамического позиционирования в районе работ. Оно должно быть оборудовано глубоководным комплексом для обеспечения подводных погружений, иметь вертолетную площадку, шахту для спуска и подъема водолазов, подводных аппаратов и различных механизмов.

Если такого специализированного судна нет, средства обеспечения погружений могут быть размещены на любом подходящем судне. Такое судно оборудуется спускоподъемными механизмами, устанавливаемыми по бортам или на корме. Расположение этих механизмов часто определяет выбор типа водолазного колокола и способ присоединения к барокамере. При кормовом расположении спускоподъемных устройств колокол переводят из вертикального положения в горизонтальное, укладывают на тележку, по рельсам подкатывают к барокамере и стыкуют с ней. При бортовом размещении подъемных устройств колокол поднимают и переносят непосредственно к приемному отсеку барокамеры (рис. 5.3).

Рис. 5 3. Размещение средств обеспечения: а - стационарное; б - в переносном варианте. 1 - водолазный колокол; 2 - кран-балка; 3 - спасательный колокол; 4 - декомпрессионная камера; 5 - грузовая лебедка; 6 - платформа колокола; 7 - спусковая беседка.

Водолазный колокол (рис. 5.4) выполняется в виде стального цилиндра или шара, входной люк закрывается изнутри крышкой. В зависимости от конструкции и размеров в колоколе может размещаться от одного до четырех и более водолазов. Гашение положительной плавучести колокола осуществляется с помощью платформы, загруженной балластом. Платформа используется также для размещения водолазов до перехода их в колокол, для хранения водолазных шлангов, инструмента, материалов, светильников, необходимых для работы под водой. С базой колокол связан тросами, шлангами, кабельными линиями энергии, связи и т. д. Однако некоторые конструкции колоколов имеют полностью автономную систему жизнеобеспечения и энергоснабжения (используемую, обычно, в аварийных случаях), а также устройства для перемещения колокола в толще воды.

Рис. 5.4. Водолазный колокол фирмы 'КОМЕКС'

Камеры, работающие в условиях повышенного давления (барокамеры) и входящие в водолазные средства обеспечения, подразделяются на декомпрессионные и рекомпрессионные.

Декомпрессионные камеры предназначены для проведения или завершения декомпрессии водолазов, поднятых с глубины в водолазном колоколе, рекомпрессионные - для рекомпрессии (лечения) водолазов, заболевших кессонной болезнью или получивших баротравму. Как правило, барокамеры чаще всего используются для выполнения обеих функций: и для декомпрессии и для рекомпрессии.

Конструкции барокамер различны. Они могут быть одноотсечными с предкамерой, двухотсечными, трехотсечными и многоотсечными. Существуют транспортные, стационарные, эвакуационные, передвижные, поточно-декомпрессионные, имитационные барокамеры, барокамеры для проживания водолазов, работающих в режиме насыщения, и др. Все они должны выдерживать внутреннее давление до определенных пределов, обеспечивать подъем давления со скоростью 0,4-0,5 МПа/мин, вход в камеру и выход из нее без нарушения режима декомпрессии и т. д.

Простейшая декомпрессионная (рекомпрессионная) камера (рис. 5.5) выполнена в виде цилиндра с двумя отсеками, один из которых (предкамера) является шлюзовым, что позволяет войти в декомпрессионный отсек или выйти из него, не снижая давления. Для этого в герметизированной предкамере давление повышают до основного (для перехода в основной отсек) или снижают до нормального (для выхода из барокамеры).

Рис. 5.5. Барокамеры: а - рекомпрессионная камера типа РКУМ-11 (стационарная); б - камеры фирмы 'Дрегер' (стационарная и транспортабельная). 1 - входной люк; 2 - приборный щит; 3 - вентили; 4 - предохранительный клапан; 5 - динамик связи; 6 - шлюз; 7 - предкамера

В комплект оборудования для выполнения работ нейтробарическим методом как обязательный элемент входят средства доставки персонала с поверхности, рабочая, приборная и соединительная камеры (рис. 5.6). Подготовка к работе, например к монтажу оголовка скважины, ведется следующим образом. Транспортное средство, которым может быть обитаемый подводный аппарат или транспортная водолазная капсула (колокол), доставляет рабочий персонал к устью скважины, где установлены рабочая, приборная и соединительная камеры, заполненные водой под давлением, равным окружающему. Транспортное средство, внутри которого поддерживается атмосферное давление воздуха или газовой смеси, герметично стыкуется с приемной горловиной соединительной камеры, в результате чего образуется замкнутая полость, заполненная водой под давлением, равным окружающему.

Рис. 5.6. Схема выполнения подводных работ с использованием нейтробарического оборудования. 1 - транспортное средство; 2 - люк аппарата; 3 - тубус аппарата; 4 - соединительная камера; 5 - приборная камера; 6, 7 - люки, 8 - рабочая камера; 9 - предохранительный узел

Используя устройства транспортного средства, давление воды в полости тубуса и соединительной камеры снижают до атмосферного. После этого открывают люк транспортного средства и через него в соединительную камеру в обычном легководолазном снаряжении опускается водолаз. Он подсоединяет к устройствам, расположенным на корпусе приборной камеры, шланг, по которому из полости камеры удаляется некоторый объем воды, и давление в ней снижается до атмосферного. Водолаз открывает герметично закрытый люк, опускается в приборную камеру и аналогичным образом снижает давление. Избыток воды по шлангам подается в соответствующую полость транспортного средства, откуда насосной системой удаляется в забортное пространство.

В целях улучшения условий работы операторов контрольный приборный пульт переносится из приборной камеры в транспортное средство, которое становится на время ведения работ центром управления работами и местом отдыха водолазов.

В рассмотренной системе сравнительно легко вести контроль за загрязнением в рабочей камере (последнее особенно реально и опасно при выполнении работ на устьевых оголовках нефтяных скважин). Так как люк рабочей камеры во время работ закрыт и открывается только для прохода, то даже небольшой объем проникших в рабочую камеру нефти или газа ведет к заметному повышению в ней давления, которое фиксируется соответствующими датчиками. Они регистрируют также тип углеводородов и скорость их просачивания; все эти сведения поступают на контрольный приборный пульт, позволяя оператору принимать соответствующие решения. Когда скопление углеводородов в верхней части рабочей камеры превышает допустимую норму, срабатывает клапан предохранительного узла, выпуская их в забортное пространство. При значительном выбросе предохранительное устройство обеспечивает непрерывное удаление углеводородов из рабочей камеры.

Двухкамерный вариант оборудования надежно защищает транспортное средство от воздействия загрязнений, повышает безопасность работ. Более подробно с современными типами этих и других устройств для глубоководных погружений можно познакомиться по книге Г. Хаукса [60].

Перемещение водолазов под водой, перевозка грузов осуществляется с помощью транспортных средств различных видов. Их можно разделить на две группы: буксируемые (неавтономные) и автономные. Неавтономные средства, к которым относятся буксируемые беседки, рули, проницаемые (мокрые) лодки и тому подобное, просты в изготовлении и эксплуатации. Время их погружения определяется водолазным снаряжением (для шлангового снаряжения оно, естественно, будет наибольшим). Маневренные возможности буксируемых транспортных средств ограничены. Здесь нельзя не отметить и глубоководные нормобарические скафандры, имеющие "руки" с гидравлическим приводом и применяемые для погружения водолазов на глубины до нескольких сотен метров. Например, известная модель такого устройства - скафандр типа JIM (Англия) - испытана в условиях проведения работ подо льдом в Арктике.

Автономные средства снабжены источниками энергии и движительными установками, они достаточно маневренны, но их автономность ограничена запасами энергии. Автономные транспортные средства делятся на несколько видов, среди которых наибольшее применение имеют буксировщики и носители. Существенным недостатком буксировщиков, ограничивающим область их применения, является сложность их использования при перевозке грузов, вследствие быстрой утомляемости водолаза. Носители по сравнению с буксировщиками обладают большими преимуществами. Обтекатель защищает водолаза от потока встречной воды, при движении водолаз имеет лучший обзор, меньше утомляется. В более сложном варианте носитель выполняется в виде проницаемой подводной лодки, которая может транспортировать не только водолазов, но и инструмент, оборудование, источники энергии, кино- и фотоаппаратуру и др.

Для работ на больших глубинах применяются носители с прочным герметичным корпусом. К этому типу аппаратов принадлежит, в частности, французский трехместный аппарат "Сиана" водоизмещением 8,5 т, предназначенный для выполнения исследований и работ на глубинах до 3000 м [16]. Манипулятор аппарата с пятью степенями свободы выполняет пробоотбор грунта, работает гаечным ключом, резаком и другими инструментами. На аппарате может быть установлен ряд сменных инструментов и приборов целевого назначения. Другой французский аппарат типа "Моана" водоизмещением 9 т погружается на глубину до 450 м. Двухсферный прочный корпус аппарата с 16 большими иллюминаторами, обеспечивающими круговой обзор, заключен в раму, на которой укреплены все забортные устройства, системы и рабочие органы. Для выполнения подводных работ аппарат оснащен манипуляторами с пятью степенями свободы и сменными инструментами: пробоотборниками грунта, захватами, резаками, насадками для завертывания гаек и др.

Подводные аппараты чисто транспортного типа не предназначены для ведения подводных работ. В промышленном варианте эти аппараты используются для доставки водолазов с поверхности к месту работ и обратно, т. е. выполняют роль как бы автономного самоходного водолазного колокола.

Высокая стоимость эксплуатации обитаемых подводных аппаратов заставляет делать их универсальными как в отношении конструкции, так и применения. К наиболее совершенным аппаратам, совмещающим функции носителя с транспортным средством, можно отнести аппарат РС-1202 (США) с двумя манипуляторами водоизмещением около 14 т. Его полезная нагрузка 6600 Н, глубина погружений до 1000 м. Экипаж подводного аппарата составляют четыре человека, из которых двое - водолазы. Они могут выходить из аппарата для ведения работ: обследования дна, выполнения взрывных работ, забора проб грунта и т. п. При этом они могут пользоваться электрогидравлическими инструментами.

В III-VI модификациях подводных аппаратов серии "Мермэйд" (ФРГ) имеются специальный отсек и шлюзовая камера, обеспечивающие транспортировку водолазов на глубину до 200, 300 и 600 м. Цилиндрический прочный корпус собирается из трех секций на болтах, что обеспечивает хорошие условия для транспортировки, ремонта и монтажа оборудования. Манипулятор позволяет вести под водой работы, связанные с осмотром и ремонтом трубопроводов и буровых оснований.

Из отечественных подводных аппаратов следует отметить "Бентос-300". Его водоизмещение 365 т, длина 21 м, ширина 5 м, высота 11,2 м, экипаж 10 человек, автономность 15 сут. В средней части корпуса расположен водолазный отсек, состоящий из основного помещения, шлюзовой и декомпрессионной камер. Запас дыхательных смесей и водолазное оборудование позволяют осуществлять выход водолазов из подводного аппарата на глубинах до 100 м. Аппарат, предназначенный для научных рыбохозяйственных исследований, является, по существу, разновидностью подводного дома, которому приданы определенная мобильность и средства обеспечения перехода водолазов к нормальному давлению через декомпрессию. Это существенно отличает "Бентос-300" как от стационарных подводных домов, так и от обычных подводных обитаемых аппаратов, сообщая ему новые достоинства.

Подводная техника за последние 15 лет сделала качественный скачок и продолжает развиваться. Основные направления этого развития - увеличение рабочих глубин, повышение мобильности и безопасности, механизация труда водолазов и создание новых инструментов, разработка автоматизированных систем для выполнения все более сложных подводных работ [1, 23, 60].