В последние годы многие фирмы-разработчики подводных аппаратов, особенно в США, исходят из того, что аппарат является лишь частью сложного комплекса, в который входят также судно-база со спуско-подъемным оборудованием и средствами связи, системы навигационного, гидрометеорологического и другого обеспечения.
Судно-база (надводное или подводное) в числе прочих функций доставляет аппарат к месту погружений, выполняя роль носителя или буксира. Методом буксировки в район работ доставляются большие, тяжелые аппараты, такие как «Архимед», «Триест-2», «Бен Франклин». Аппараты меньших размеров обычно транспортируются в назначенный район на палубе надводного судна-базы или подводной лодки.
Спуск аппарата с надводного судна-носителя и подъем его на борт после погружения — очень ответственные этапы эксплуатации. Они все еще приносят много неприятностей, будучи характерными источниками поломок и аварий, особенно в штормовую погоду. Можно считать, что успешное использование аппарата в районе работ во многом зависит от спуско-подъемного оборудования и самого выполнения процесса спуска (подъема).
Спуск аппарата на воду во многих случаях применения спуско-подъемных устройств не заканчивается контактом его с водной поверхностью, а продолжается до погружения на некоторую глубину, после чего стропы отдаются. Аналогично при подъеме аппарат стропится аквалангистами на некоторой глубине и только затем подтягивается спуско-подъемным устройством к поверхности для последующего подъема на палубу. Соответственно этому спускоподъемная операция делится на два этапа: спуск аппарата с палубы на водную поверхность или подъем его с поверхности на палубу (надводный этап); спуск аппарата с поверхности на некоторую глубину или подъем его с некоторой глубины к поверхности (подводный этап).
Каждый из них имеет свои особенности, в той или иной степени способные влиять на безопасность аппарата.
Надводный этап. Аппарат, подвешенный при спуске или подъеме на грузовом тросе, раскачивается под влиянием качки обеспечивающего судна и под влиянием ветра. Большая амплитуда раскачивания может привести (и неоднократно приводила) к удару аппарата о борт и почти неизбежному при этом повреждению легкого корпуса, выступающего хрупкого оборудования и приборов. Очень опасны и сложны процессы контакта аппарата с водной поверхностью при спусках и процессы отрыва от воды во время подъема. Проходящая волна изменяет массу аппарата, воспринимаемую грузовым тросом. Нагрузка на трос резко меняется, внезапная слабина чередуется с сильными рывками, которые воздействуют на аппарат. Кроме того, аппарат испытывает, конечно, и удары о воду.
Влияние различных видов качки на работу спуско-подъемного устройства неодинаково. Зависит оно и от размещения устройства на судне. При размещении спуско-подъемного устройства в кормовой части судна основное влияние оказывает килевая качка, а при размещении в средней части — бортовая и вертикальная [12].
Подводный этап. При погружении аппарата на этом этапе влияние волнения быстро снижается, аппарат приобретает определенную устойчивость, и вероятность столкновения его с обеспечивающим судном становится меньше.
Уровень разработок спуско-подъемных устройств, как отмечается в зарубежной печати, пока еще ниже уровня собственно подводных аппаратов [12]. Современные требования, предъявляемые к спуско-подъемному оборудованию, направлены, с одной стороны, на уменьшение раскачивания аппарата на гаке и снижения, следовательно, вероятности повреждения его от ударов о борт обеспечивающего судна, а с другой,— на обеспечение возможности автоматического соединения рыма аппарата с гаком, мягкую посадку на воду, мягкую и точную посадку в заданное место на палубе, простоту обслуживания.
Фирма «Виккерс Оушеникс лимитид», поставляющая аппараты «Пай-сис» и суда-носители нефтедобывающим компаниям для эксплуатации их в Северном море (обычно, как известно, штормовом), так сформулировала свои требования к спуско-подъемным устройствам: быстрое, безопасное осуществление операций по остропке и отдаче стропов от аппарата при волнении до 5—6 баллов; исключение раскачивания аппарата во время спуска (подъема); максимальное снижение рывков в момент отрыва аппарата от воды при волнении, исключение слабины в грузовых тросах; исключение субъективного фактора оператора, управляющего спуско-подъемным устройством, в оценке момента, благоприятного для отрыва аппарата от водной поверхности при волнении.
Для реализации этих требований фирма предложила, в частности: средства автоматического контроля натяжения троса и управления натяжением для снижения рывков при подъеме аппарата на волнении; автоматические захваты для остроп-ки аппарата с целью устранения ручных операций, выполняемых аквалангистами или палубной командой; средства, уменьшающие раскачивание аппарата при спуске и подъеме; средства надежного крепления аппарата на палубе судна-базы.
Все это заметно повысило качество и безопасность спуско-подъемных операций. Так, если на начальной стадии эксплуатации аппарата «Пайсис» спуско-подъемные операции ограничивались высотой волны 1 м, то в настоящее время допустимое волнение составляет 5—6 баллов.
Вообще говоря, устройства спуска и подъема подводных аппаратов можно подразделить на палубные краны, судовые элеваторы и оборудование для бескрановых спуско-подъемных операций. Особенности их заключаются в следующем.
Палубные краны. Эта категория спуско-подъемных устройств объединяет палубные краны разных конструкций — шарнирно-сочлененные краны с гидроприводом, краны с пневматическими амортизаторами, краны со вспомогательной стрелой и др. Стрела шарнирно-сочлененного гидравлического крана состоит из секций с самостоятельными гидравлическими приводами и заканчивается гидравлическим амортизатором рывков. Грузовой трос имеет малую длину, так как стрела может своим ноком касаться поверхности воды. Такие краны установлены на судах типа «Тритон», и «Сирч Тайд». Для безопасности вместо открытого гака применен вертолетный гак с дистанционным управлением, который можно раскрывать с палубы при спуске аппарата. При подъеме же аппарата из воды аквалангист заводит гак в подъемный рым.
В палубных кранах с пневматическими амортизаторами применены специальные лебедки с устройствами для снижения рывков в грузовых тросах. Амортизирующее устройство состоит из пневмоцилиндра, поршень котЬрого перемещается тросом через подвижные блоки полиспаста. При опускании аппарата на подошву волны нагрузка на гаке резко возрастает и трос перемещает поршень вверх по цилиндру,, сжимая в нем воздух и амортизируя этим динамические рывки. При подъеме аппарата на гребень волны слабина в тросе выбирается полиспастом, поскольку поршень под давлением сжатого в верхней части цилиндра воздуха перемещается теперь в нижнее положение.
Вспомогательная стрела у палубных кранов служит для отвода грузового шкентеля. Шпор вспомогательной стрелы крепится в районе средней части или верхней трети грузовой стрелы (фермы) на одной оси с блоком грузового троса, а коренной конец ее топенанта — на ноке фермы. Ходовой конец топенанта, пройдя блоки на ноках вспомогательной и грузовой стрел, выбирается вспомогательной лебедкой. При подъеме аппарата отрыв его от поверхности воды выполняется вспомогательной стрелой. Последующая операция подъема осуществляется грузовой лебедкой.
Судовые элеваторы. Эти спуско-подъемные устройства применены, например, на обеспечивающих судах-катамаранах «Лулу» (для аппарата «Элвин») и ASR (для DSRV). Грузовая платформа элеватора размещается на подъемнике в шахте, расположенной в средней части судна. Аппарат на платформе опускается под воду, и на определенной глубине отделяется от нее, действуя затем самостоятельно. При подъеме все операции производятся в обратном порядке.
Чтобы аппарат, закончивший погружение, мог легко обнаружить платформу, последнюю оснащают мощными светильниками и акустическими излучателями.
Опыт эксплуатации спуско-подъемных устройств элеваторного типа показал, что расположение шахты в средней части судна, т. е. в районе наименьшего влияния качки, наиболее целесообразно. Основное же преимущество этих устройств по сравнению с палубными кранами — улучшение условий спуска-подъема на волнении.
Бескрановые средства. Спуск и подъем аппаратов с использованием этих средств освобождает обеспечивающее судно от необходимости иметь грузовые краны, стрелы, лебедки, подъемники и другие подобные устройства. Два таких средства
разработаны в США. Одно из них, предназначенное для малых аппаратов, представляет собой небольшой катамаран LRT, способный погружаться при заполнении его корпуса заботной водой и всплывать при продувании их сжатым воздухом [12]. В пункте базирования аппарат раскрепляется на катамаране на кильблоках, катамаран буксируют в заданный район обеспечивающим судном, а затем он погружается вместе с аппаратом на глубину, исключающую влияние волнения. Находящиеся на борту катамарана акванавты отдают крепящие стопора, освобожденный аппарат сходит с кильблоков и действует затем самостоятельно, а катамаран всплывает на поверхность.
Испытания бескранового катамарана LRT по спуску и подъему аппарата типа «Нектон», проведенные обеспечивающим судном «Холокай» в районе Гавайских островов, закончились успешно и подтвердили перспективность этого способа и средства. При силе ветра до 10 мс и высоте волны 2,4 м катамаран на глубине 16—18 м практически не имел качки, а сход и посадка на него аппарата не вызывали затруднений.
Другим разработанным в США бескрановым средством является погружаемый плавучий док DTD. Он предназначен для аналогичных спуско-подъемных операций, но уже не для легких, а тяжелых аппаратов типа «Алюминаут». Доставленный на буксире в район погружений, док на ходу принимает балласт, который притапливает его, оставляя небольшую положительную плавучесть. Затем отваливается плоская носовая оконечность дока, начиная работать как горизонтальный руль на погружение, док погружается вследствие этого на глубину 15 м, и аппарат выходит из него. По окончании работ аппарат входит в док, руль перекладывается на всплытие, и DTD вместе с аппаратом высплыва-ет на поверхность.