CC BY
134
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Богорадский В.В., Яковлев Г.В., Корепин Е.А., Должиков А.К. Гидроакустическая техника исследования и освоения океана. - J1.: Гидрометеоиздат, 1984. - 263 с.
2. http://www.simbia.ru/ru/page.php?eq= sonars&id= spsrg
3. Волощенко В.Ю. Вопросы исследования акустических сигналов высших гармоник для модернизации рыбопоисковой аппаратуры (часть1) // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Ес-теств. науки. - 2007. - № 2. - С. 38-42.
4. http://www.simbia.ru/ru/page.php?eq=sounders&id=v138
5. Акустика океана / Под ред. Л.М. Бреховских. - М.: Наука, 1974. - 694 с.
6. . .
дном океана // Труды Акустического института АН СССР. - 1970. - Вып. X111. - С. 53-59.
7. . ., . . . - .: -ность, 1980. - 176 с.
8. . ., . ., . ., . . -
// 28.01.2010 . патента на полезную модель по заявке №2010100095/22(000146).
9. . . . - .: -вая промышленность, 1983. - 440с.
10. Судовые эхолоты / А.А.Хребтов и др. - Л.: Судостроение, 1982. - 232 с.
Волощенко Вадим Юрьевич
Технологический институт федерального государственного образовательного
учреждения высшего профессионального образования «Южный федеральный
университет» в г. Таганроге.
E-mail: igkd@egf.tsure.ru; Vigcorp@mail.ru.
347928, г. Таганрог, пер. Некрасовский, 44.
Тел.: 88634371794.
Куповых Геннадий Владимирович
E-mail: kupovykh@users.tsure.ru. Тел.: 88634371649.
Voloshchenko Vadim Yur'evich
Taganrog Institute of Technology - Federal State-Owned Educational Establishment of
Higher Vocational Education "Southern Federal University".
E-mail: igkd@egf.tsure.ru, Vigcorp@mail.ru.
44, Nekrasovskiy, Taganrog, 347928, Russia.
Phone: 88634371794.
Kupovyh Genadij Vladimirovich
E-mail: kupovykh@users.tsure.ru. Phone: 88634371649.
УДК 627.02
В.Ю. За нин
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕЛЕУПРАВЛЯЕМЫХ ПОДВОДНЫХ АППАРАТОВ (ТПА) СО СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫХ И НЕСПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫХ
ПЛАВСРЕДСТВ
Рассмотрены вопросы безопасного обеспечения спускоподъемных операций в сложных условиях, вопросы навигационного обеспечения, изложены требования к характеристикам системы позиционирования судна. Предложен метод использования ТПА осмотро-вого класса с судна, не оборудованного системами позиционирования. Предложен метод обеспечения спускоподъемных операций аппарата рабочего класса в ледовой обстановке.
Подводный аппарат; спускоподъемное устройство; ТПА, СПУ; подводная робототехника; судно обеспечения.
V.Yu. Zanin
USING A UNDERWATER REMOTE OPERATING VEHICLE (ROV) WITH SPECIALIZED AND NON-SPECIALIZED SHIPS
This paper represents safety issues of a launch and recovery operations of a ROV in rough conditions, ROV navigation issues and requirements to a positioning system of a ship. Paper represents practical method of usage of a observation ROV from a non-DP ship and a novel method of a provision of security of launch and recovery operations of a work-class RO V in ice conditions.
Underwater vehicle, ROV; launch and recovery; LARS; underwater robots; supply ship.
. -
подразумевает дальнейшее увеличение использования подводных телеуправляемых аппаратов (ТПА или ROV - Remote Operating Vehicle). Наибольший интерес для рассмотрения представляют аппараты осмотрового, легкого рабочего и рабочего классов (условно их можно разделить по весу ТПА в воздухе - до 200 кг, от 200 кг до 1000 кг и свыше 1000 кг соответственно). Аппараты меньших классов (например, наиболее распространённые в РФ осмотровые ТПА как «Falcon», «Navajo» или «H300») также могут активно использоваться, однако для их применения специальные требования к судам-носителям, спускоподъемным устройствам ( ) .
Наиболее критическими для успеха поисковой или подводно-технической операции в целом являются:
♦ навигационное обеспечение на этапе предварительного планирования; подготовки и непосредственно в ходе работ;
♦ постановка и удержание судна-носителя над местом работ;
♦ безопасное и эффективное проведение спускоподъемных операций ТПА.
Рассмотрим варианты взаимодействия комплекса ТПА с судном-носителем
при решении вышеперечисленных задач.
1. Навигационное обеспечение операций ТПА. В зависимости от специфики судна на нем возможна установка нескольких стационарных или мобильных , :
♦ Система спутниковой навигации (GPS/dGPS/GLONASS).
♦ Регистратор курса/крена/дифферента (AHRS).
♦ Эхолот.
♦ Гидроакустическая подводная и авигациоииая система.
Также возможна установка дополнительных навигационных систем, таких как:
♦ Радарная система позиционирования среднего радиуса действия (например Kongsberg Radius).
♦ Лазерная система позиционирования короткого радиуса действия.
♦ Система мониторинга угла райзера (дня нефтедобывающих платформ и
).
Применение систем позиционирования на основе якорно-тросовой системы, , - -
ТПА о трос системы позиционирования.
Навигационные данные интегрируются и сообщаются в штурманский пост, пост руководителя подводных работ и пост управления ТПА в качестве отправной точки для непосредственной навигации аппарата и судна. Основными навигационными системами при работе ТПА являются гидроакустические навигационные системы различного типа. Для снижения сроков мобилизационного периода можно рекомендовать использование систем универсальной конструкции, способных работать как по принципу короткой (юга ультракороткой) базы (U)SBL ((Ultra) Short BaseLine), обеспечивающему простоту установки системы и отсутствие значительных требова-
ний по калибровке базы, так и длинной базы LBL (Long Baseline), имеющей боль, ( -
пряжена с установкой нескольких, обычно четырех, базовых станций) и калибровки.
Для обеспечения безопасной работы системы подводной навигации, снижения влияния "затенения" корпусом судна и уровня помех от судовых шумов, желательно наличие шахты опускных устройств. При отсутствии шахты возможен спуск антенн системы с борта судна, но в этом случае повышается риск повреждения антенны (рис. 1).
Рис. 1. Установка антенны навигационной системы USBL на борту спасательного буксира пр. 1454 «Ктининградец». Баренцево море, 2006 г.
Практика обеспечения работ ТПА показывает, что критичным для успешного выполнения работ является наличие резервной системы подводной навигации, в связи с высокой вероятностью выхода из строя элементов данной системы. Так, к , "Tiger" c -
гофункционального судна обеспечения подводно-технических работ "Мир" ООО " " -
нено в течение двух месяцев три системы USBL по техническим причинам (рис. 2).
Рис. 2. Замена антенны навигационной системы ШБЬ на борту судна
"Мир". 2008 г.
2. Постановка и удержание судна-носителя. В настоящее время на мировом рынке подводно-технических услуг подавляющее большинство специализиро-- -
дуются системами динамического позиционирования (DP) классом не ниже DP2. Второй класс подразумевает автоматическое удержание позиции и курса при максимальных расчетных параметрах воздействия внешней среды, с отказом одного из элементов системы. К сожалению, возможности российского рынка по предоставлению в аренду подобных судов крайне ограниченны, суда, имеющие требуемые возможности и отвечающие требованиям рынка по водоизмещению/фрахтовой ставке (например, НИС «Академик Голицын» или НИС «Мстислав Келдыш»), как правило, находятся в длительных фрахтах. Таким образом, весьма вероятен сценарий работ, при котором придется использовать для базирования , .
Необходимо отметить положительный опыт, приобретенный ФГУП « » (« »)
потерпевшего катастрофу в 2006 г. авиалайнера Airbus 320 авиакомпании «Арма-виа». Работы выполнялись с борта судна «Навигатор» (дайна - 53,4 м, ширина -10,5 м, осадка - 4 м, водоизмещение - 1254 т). Судно имело исполнительные механизмы (носовое и кормовое подруливающее устройство, винт ВРШ главного двигателя) системы динамического позиционирования, но не имело вычислительной и управляющий системы. Тем не менее, под управлением специальной штур-, 11 21 2006 . работу телеуправляемого аппарата RT-1000 PLI, что позволило найти и благополучно поднять на поверхность оба самописца [1].
, , -
- ,
динамического позиционирования и специалистам приходится рассчитывать на "не стандартные" решения. Так, специалисты ЗАО "НПП ПТ «Океанос» при обес-« » 2006 . ликвидированных скважин в Арктической зоне ТПА осмотрового класса типа
"Tiger" на глубинах 200-350 м в условиях развитых поверхностных и донных тече-
, ,
эффективность операций ТПА с неспециализированных судов и плавсредств. Суть данной методики работ в следующем:
♦ по пр ибытии, по данным спутниковой навигационной системы, в район
,
движения судна в дрейфе в конкретных условиях;
♦ после определения элементов движения в дрейфе судно переходит в расчетную точку начала рабочего дрейфа;
♦ на буксирный трос вооружается кормовой (запасной) якорь с одной (или более, в зависимости от условий) смычкой якорь цепи;
♦ за якорь заводятся оттяжки от ТПА, длина оттяжек определяется поставленной задачей по обследованию конкретного объекта;
♦ производится спуск ТПА, с удержанием в непосредственной близости от
-;
♦ производится спуск на буксирном тросе якоря, выполняющего роль гайдропа для судна и заглубителя для ТПА;
♦ выдается сл абина кабель-троса ТПА пропорционально погружению якоря;
♦ положение ТПА и якоря-заглубителя контролируется высокочастотным гидролокатором кругового обзора;
♦ судно-носитель в дрейфе, по данным навигационных систем судна и ТПА, с подработкой при необходимости машиной или подруливающими устройствами выводит ТПА на объект, подлежащий осмотру;
♦ TOA погружается до глубины визуального контакта ТПА с грунтом или
,
гидролокатором кругового обзора;
♦ TOA, за счет длины оттяжек, производит секторно-поступательный осмотр объекта или донной поверхности;
♦ по окончании осмотра пр оизводится подъем якоря-заглубителя с выборкой слабины кабель-троса ТПА;
♦ при необходим ости поисково-осмотровая операция повторяется [2]. Принципиальная схема работ с использованием якоря-заглубителя представлена на рис. 3.
до 5nemfioô до ЗООмапроб "
Рис. 3. Использование якоря-заглубителя при работе ТПА
З.Проведение спускоподъемных операций. Как было указано выше, спускоподъемная операция является наиболее критичной с точки зрения возможного повреждения подводного аппарата или его подсистем. Принимая во внимание часто неблагоприятные погодные условия, создание СПУ способных обеспечивать защиту ТПА, не только снижает риски компании-оператора ТПА от его утраты или повреждения, но и повышает эффективность его работы, давая возможность использовать аппарат в условиях, в которых работа с неспециализированной СПУ была бы невозможной. Например, в ходе работ в Баренцевом море в 2006 г. на 11 дней типового рейса судна-носителя (без учета времени мобилизации/демобилизации), 4,5 суток занимал переход в район работ, 3 суток -штормование в ожидание улучшения погоды. И собственно на работу ТПА приходилось в среднем 3 суток, т.е. менее 30 % общего времени экспедиции. При, -
ных операций в осложненных условиях, позволит существенно увеличить дан.
Наиболее важным этапом спускоподъемной операции является прохождение границы раздела сред и нахождение аппарата на поверхности воды. Основными
внешними опасными воздействиями на систему «судно-ТПА» являются волновые, ледовые и ветровые воздействия, также в некоторых ситуациях необходимо учитывать воздействия течений (которые в отличие от вышеуказанных, как правило, не внезапного характера и поддаются прогнозу и нейтрализации).
Использование судовых СПУ без установки специальных стабилизирующих и фиксирующих устройств имеет ограниченное применение. Аппарат не защищен от действия внешних сил, его одержание представляет собой трудную и потенциально опасную задачу, существует значительный риск повреждения или утраты ТПА (рис. 4, 5).
Рис. 4. Остропка ТПА для спуска Рис. 5. Спуск ТПА в гараже типовым
судовым краном СПУ "П"-рама. Потенциально опасная
ситуация
Рис. 6. СПУ с жесткими направляющими
В целях защиты ТПА при спускоподъемных операциях применяются различные варианты направляющих систем, также называемых курсорными. Например, компания «OCEANEERING» предусматривает для размещения своих ТПА тяжелого рабочего класса на стационарных и полупогружных буровых платформах, а также на буровых судах конструкцию с жесткими направляющими рельсами (rail guide cursor system), представленную на рис. 6. Более распространенным вариан-
том является конструкция с гибкими направляющими тросами (guide wire cursor system), - .
Также используются системы активной компенсации вертикальной качки (active heave compensators), но в силу своих массогабаритных характеристик, технической сложности и дороговизны они получили весьма ограниченное распространение.
Для применения ТПА в экономических зонах Российской Федерации необходимо также обеспечить защиту от возможных ледовых нагрузок. В ходе создания комплекса ТПА рабочего класса для строящихся в настоящее время полупогружных плавучих буровых установок ОАО "ГАЗПРОМ", специалисты ЗАО «НП ПТ «Океанос» разработали и подали патентную заявку (per. № 2010102832) на комбинированную систему обеспечения безопасности РТПА при спускоподъемных операциях. В состав СПУ входят элементы (рис. 7):
1) балка СПУ;
2) ледовое ограждение;
3) ;
4) ;
5) устройство глупоководного погружения (УГП) РТПА;
6) - ;
7) ;
8) .
Рис. 7. СПУ с ледовой защитой
При работе СПУ рассматриваемой конструкции вначале осуществляется спуск на рабочую глубину пригруза системы направляющих тросов курсорной .
,
ТПА вместе с УГП по направляющим. После достижения рабочей глубины РТПА отстыковывается от УГП и действует в пределах длины экскурсионного кабель-троса. Подъем системы производится в обратном порядке. .
рассматриваемых вопросов в связи с увеличением подводно-технических работ на шельфе Российской Федерации. Несмотря на появление в последнее время информации о резком увеличении разработки, проектирования и строительства специа-, -
средств еще продолжительное время будут актуальны.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Карев В.И., Хаустов A.B. По следам черноморских катастроф. - М.: Морские вести России, 2009.
2. Бухаров Э.В. Технология ведения глубоководных обследований объектов морского нефтегазового комплекса с применением телеуправляемых подводных аппаратов с судов, не оснащенных системами динамического позиционирования. Материалы конференции SubSEA TECH. СПб., 2007.
3. Занин В.Ю. Технология ведения глубоководных обследований объектов морского нефтегазового комплекса с применением телеуправляемых подводных аппаратов с судов, не оснащенных системами динамического позиционирования. Материалы конференции SubSEA TECH. - СПб., 2007.
4. www.oceaneering.com.
Занин Владислав Юрьевич
ЗАО «Научно-производственное предприятие подводных технологий «Океанос».
E-mail: office@oceanos.ru.
194156, г. Санкт-Петербург, пр. Энгельса, 16.
Тел.: 88125170919.
Zanin Vladislav Yur'evich
Research-and-Production Enterprise of Underwater Technologies "Okeanos".
E-mail: office@oceanos.ru.
16, pr. Engels, St.-Petersburg, 194156, Russia.
Pone: 88125170919.
