Профессиональное водолазное снаряжение и оборудование
+7 (812) 318-59-00
office@diveservice.ru
Перспективы применения твердотопливных газогенераторов при аварийно-спасательных и судоподъемных (судоремонтных) работах в условиях Арктики
25 апреля 2018

Компания «Дайвтехносервис» более 10 лет является поставщиком пневматических коллективных спасательных средств и грузоподъемных понтонов для нужд ВМФ Российской Федерации. В настоящее время компания производит шесть видов устройств пневматического типа, в широком типоразмерном диапазоне. В 2017 году сотрудниками компании по техническому заданию от «Научно-исследовательского и испытательного центра поисково-спасательной техники» (ООО «НИИЦ ПСТ») был разработан национальный государственный стандарт: «Средства спасания экипажей инженерных сооружений, эксплуатируемых на акваториях. Средства подбора людей с поверхности воды. Общие технические условия».

Опираясь на Государственную программу развития Арктической зоны, специалисты нашей компании считают, что возросший за последнее десятилетие интерес к Арктической зоне, вызванный ее обширными минерально-сырьевыми ресурсами, дает основание для комплексного развития Северного морского пути, как главной транспортной артерии региона, а также повышению качественных характеристик внутренних водных путей. Это непосредственно повлечет за собой проведение мер по аварийно-спасательному обеспечению судоходства и инженерных сооружений, эксплуатируемых на акваториях Арктической зоны. В свою очередь, в соответствии с Государственной программой развития Арктики, одним из принципов реализации данной программы является повышение эффективности федеральной системы поиска и спасания на море. Механизмом реализации данного принципа представляется комплексная модернизация и техническое перевооружение существующих сил и средств систем поиска и спасения на море.

В настоящее время в состав аварийно-спасательных и судоподъемных средств входят устройства пневматического типа, имеющие «мягкую» оболочку из тканей с полимерным покрытием. В общем случае данные устройства включают в себя: надувную емкость или емкости с одним, двумя или более отсеками, источник рабочего тела, систему наполнения, пусковой механизм, запорные и предохранительные устройства. В качестве источника рабочего тела чаще всего применяются, для автономных средств, баллоны со сжатым воздухом или баллоны с диоксидом углерода, а для зависимых аварийно-спасательных и судоподъемных средств системы воздуха среднего давления (ВСД), компрессора и различные нагнетатели воздуха.

Несмотря на распространённость данных устройств, они обладают некоторыми недостатками, которые при определенных условиях принимают существенный характер. К тому же эксплуатация в Арктической зоне накладывает дополнительные требования на технические изделия, среди которых можно выделить:

  • сложные метеорологические условия;
  • низкие температуры окружающего воздуха и воды;
  • ледовая обстановка;
  • продолжительное темное время суток.

Опираясь на многолетний опыт проектирования, производства и ввода в эксплуатацию устройств пневматического типа, были выделены следующие недостатки имеющихся в настоящее время автономных и зависимых систем, для применения в Арктической зоне:

  •  наличие большого количества разъемных соединений, а также шлангов (рукавов) для подачи рабочего тела в ёмкость, как наиболее низких в отношении надежности элементов систем;
  •  потери рабочего тела при наполнении групп изделий;
  •  наличие элементов устройств под избыточным давлением, до момента непосредственного применения;
  •  необходимость регулярного технического контроля и обслуживания;
  •  высокая вероятность обмерзания путепроводной арматуры;
  •  относительно большое время заполнения надувных ёмкостей;
  •  низкие, в особенности для автономных пневматических устройств большого объема (грузоподъемные понтоны), массо-габаритные характеристики.
  •  сниженная мобильность, из-за привязанности к источнику рабочего тела.

По мнению специалистов компании наиболее перспективным путём решения описанных выше проблем может послужить применение в подобных системах в качестве источника рабочего тела твердотопливного генератора низкотемпературных газов. Преимуществами данных устройств являются:

  •  быстрая, почти мгновенная генерация газа заданного состава, практически любого требуемого давления и в заданном объеме;
  •  компактность, простота конструкции, отсутствие узлов, находящихся под избыточным давлением до момента инициации заряда газогенератора (срабатывания устройства);
  •  постоянная готовность к работе без проведения каких-либо подготовительных, проверочных мероприятий и регламентных работ в течении всего срока службы;
  •  высокая надежность (порядка 0,9999 и более);
  •  широкий температурный и влажностный диапазон применения, охватывающий все макроклиматические районы Земли.

Типовая конструкция газогенератора включает в себя следующие элементы: корпус, твердотопливный заряд, выпускное устройство, воспламенитель и средство инициации запуска.
Компактность и надежность работы газогенераторов позволяет производить их монтаж непосредственно на соответствующие емкости и их отсеки, без существенного ухудшения массо-габаритных характеристик изделия в целом. Отсутствие трубопроводов позволяет почти избежать снижения надежности устройства, а возможность получения на выходе из газогенератора рабочего тела заданной температуры (порядка 60-80 гр.С) позволяет избежать обмерзания выходного отверстия при дросселировании рабочего тела в емкость. Также применение газогенераторов существенно повышает эксплуатационные характеристики, исключает потери рабочего тела и к тому же снижает время заполнения надувных емкостей, что особенно важно для аварийно-спасательных средств.
Среди явных преимуществ установок на основе газогенераторов перед установками других типов, они имеют два существенных недостатка.


Твердотопливный газогенератор для подводного использования. Научно-исследовательский институт прикладной математики и механики. Патент №2100065.

1 – верхний стакан камеры сгорания (КС), 2 – нижняя обечайка КС, 3 – крепежные стойки, 4 – перфорированная диафрагма, 5 – блок твердого топлива, 6 – глухой канал, 7 – средство воспламенения, 8 – токопроводящий провод.


Во-первых, установки данного типа не позволяют после инициирования заряда управлять скоростью его горения, и прекращать или приостанавливать горение. Наиболее интересными способами решения данной проблемы являются возможные варианты конструкций управляемых твердотопливных газогенераторов с многократным включением, а также возможность обеспечения регулируемой продувки понтона открытым твердотопливным газогенератором.
Во-вторых, все устройства данного типа являются устройствами одноразового действия. Частичное решение данной проблемы для изделий, предназначенных для многоразового использования, видится в организации твердотопливного заряда в виде сменной кассеты, которую необходимо менять после каждого использования изделия.
Хотя в настоящее время газогенераторы не используются в качестве источника рабочего тела для пневматических устройств в аварийно-спасательных и судоподъемных работах идея их применения для данных целей не нова. В девяностые годы двадцатого века в нашей стране велись разработки по данной тематике и был получен ряд патентов, в числе тех, кто занимался данными разработками можно указать «Научно-производственное объединение «Алтай» и «Научно-исследовательский институт прикладной математики и механики».
Подобные разработки велись и за рубежом. Так после гибели подводной лодки «Трешер» в 1963 году четырьмя крупнейшими американскими фирмами «Электрик боут», «Дженерал дайнэмикс», «Оушен системз» и Меррит Ченмэн энд Скот» по заказу ВМС США проведена большая серия научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ. В результате была разработана программа LOSS (Large Object Salvage System), предназначенная для подъема затонувших подводных лодок с предельной для них глубины погружения. В ходе этих разработок была рассмотрена возможность продувки понтонов автономными устройствами в виде специальных газогенераторов.

В качестве примера использования в настоящее время наиболее близких по назначению устройств можно привести пороховой аккумулятор давления (ПАД) в составе установки выпуска модернизированного плота ПСНЛ-20М комплекса КСУ-600Н-4, устанавливаемого на подводных лодках (ПЛ). Статья о данном комплексе была опубликована в номере №1, 2005г., журнала «Судостроение». Из данной статьи можно выделить следующее: «Комплекс установлен на заказе «Гепард» и успешно прошел глубоководные и государственные испытания с выбросом плотов из четырех контейнеров и автоматическим разворачиванием на водной поверхности.

Зимние и полярные условия, ледовая обстановка, продолжительное темное время суток и другие экстремальные условия, присущие Арктической зоне, накладывают дополнительные более жесткие требования к проведению аварийно-спасательных операций и судоподъемных (судоремонтных) работ. Благодаря своим преимуществам, газогенераторы хорошо зарекомендовали себя в различных областях промышленности и техники.

По мнению специалистов «Дайвтехносервис», все это делает применение устройств на основе твердотопливных газогенераторов низкотемпературных газов перспективным направлением при проведении аварийно-спасательных операций и судоподъемных (судоремонтных) работ в условиях Арктической зоны.