4. Система газоснабжения и хранения газов

Нет необходимости отмечать принципиальную важность безупречного действия системы газоснабжения и средств хра­нения газов. Особое значение это обстоятельство имеет для специализированных водолазных судов, нередко работающих в удаленных морских районах, куда доставка газов очень тя­жела. Следует отметить, что затраты на изготовление системы газоснабжения и оборудования для хранения газов составляют значительную долю общей стоимости глубоководного ком­плекса.

При проектировании систем газоснабжения и хранения газов необходимо учитывать следующие факторы:

• максимальную глубину погружения камеры;

• общий объем отсеков барокомплекса и погружающейся камеры;

• принятый в данном случае метод погружения (насыщен­ный или не насыщенный);

• принципиальную схему используемых дыхательных ап­паратов

(открытого, полузамкнутого или замкнутого) циклов;

• автономность глубоководного комплекса;

• степень надежности всех составляющих конструктивных

элементов;

• возможные аварийные ситуации.

Поскольку хранение и использование газов в сжиженном со­стоянии пока еще не отработано в достаточной для эксплуа­тационных условий степени, проблема решается применением прочных баллонов, в которых газ находится под давлением не менее 20 МПа. При этом, например, на плавучих буровых уста­новках, где не требуются большие запасы газа, как правило, используются стандартные 50- литровые баллоны. Однако на специализированных водолазных судах, обеспечивающих выполнение особенно трудоемких под­водных работ, запасы газа обычно хранятся в крупных прочных емкостях, периодически пополняемых судами-заправщиками или непосредственно с берега.

В крупных прочных емкостях хранение газа обходится не­сколько дешевле, чем в батареях 50-литровых баллонов (при од­ной и той же вместимости). Кроме того, более крупные емкости требуются в меньшем количестве и, следовательно, для них нужно меньше арматуры и другого обслуживающего обору­дования, т. е. вся установка в целом будет более надежной, чем при использовании 50-литровых баллонов.

Чтобы эксплуатационное обслуживание было более удобным, используемые газовые емкости более целесообразно устанавливать отдельными группами. На рис. 35 показана схема одного из вариантов системы хранения и распределения газов, применяющаяся в глубоководных комплексах универсального назначения. Здесь прочные емкости разделены на следующие группы: для хранения чистого гелия, гелиево-кислородных дыхательных смесей (с различным содержанием составляющих компонентов), чистого кислорода и для промежуточного хранения использованного («загрязненного») гелия.

Сжатый воздух требуется для наддува погружающейся камеры и декомпрессионной установки, когда подводные спуски проводятся на обычном атмосферном воздухе. Он используется также как носитель азота при погружениях на трехкомпонентных дыхательных смесях, состоящих из азота, кислорода и гелия. Сжатый воздух нужен для обеспечения воздушной декомпрессии, он подается по шлангам водолазам, работающим под водой, и, наконец, им заправляются дыхательные аппараты водолазов для спусков на обычном воздухе.

Повышенные требования предъявляются к кислородной системе. Она должна обеспечивать строго дозированную подачу кислорода для возможно более точного поддержания газового состава, особенно если дыхательная система работает по замкнутому циклу. Газовые смеси для дыхания готовятся преимущественно на гелиево-кислородной основе, причем нередко добавляется азот, выделяемый из хранящегося в баллонах атмосферного воздуха. Должно быть гарантированно непрерывное поступление кислорода в камеру, где он расходуется на дыхание людей. Только в этом случае внутри будет поддерживаться его необходимое парциальное давление. Регулирование подачи кислорода осуществляется вручную или автоматически. Еще одно требование связано с подачей кислорода к индивидуальным дыхательным аппаратам, к которым часто приходится прибегать на заключительных этапах декомпрессии. В современном глубоководном комплексе необходим гарантированный запас этого живительного газа. Количество и размеры кислородных баллонов должны отвечать этому требованию.

Рис. 35. Принципиаль­ная схема системы хра­нения и распределения газов глубоководного комплекса.

1- чистый гелий; 2 - гелиево-кислородная смесь; 3 - сжатый воздух, 4 - загряз­ненный гелий; 5 - кислород; 6 - газораспределительный щит.

Инертный газ гелий занимает особое место в практике глубоководных спусков. Часто этот важнейший в составе искусственных дыхательных смесей газ, отличающийся весьма высокой стойкостью производства, расходуется при подводных спусках в огромных количествах. Особенно много его требуется при наддуве гелиево-кислородной смесью всех отсеков декомпрессионной установки и погружающейся камеры, а этот вариант сейчас используется практически в любом глубоководном эксперименте. Много гелия содержится также в искусственных дыхательных смесях, при глубоководных погружениях его количество доходит до 90%. Расход гелия еще более увеличивается при использовании водолазами индивидуальных дыхательных систем.

Выход из этого положения специалисты видят в создании удобных и надежных при эксплуатации дыхательных систем полузамкнутого, а еще лучше полностью замкнутого цикла.

В специальной небольшой батарее баллонов должен хра­ниться аварийный запас приготовленных гелиево-кислородных дыхательных смесей. Причем в разных баллонах они имеют разное содержание составляющих компонентов, соответствую­щее той или иной глубине погружения (состав искусственной газовой смеси для дыхания определяется прежде всего пар­циальным давлением кислорода, зависящим, в свою очередь, от глубины погружения). Этот запас нужен для газоснабжения аварийных дыхательных аппаратов в барокамерах и для за­правки аппаратов, которые имеют при себе водолазы, выходя­щие из погружающейся камеры для работы на .дне.

И, наконец, должна быть предусмотрена еще одна группа баллонов для хранения использованного («загрязненного») ге­лия. Он поступает из отсеков декомпрессионной установки при снижении в них давления. После очистки в специальных филь­трах гелий вновь включается в циркуляцию.

Для подачи газов из баллонов к потребителям служит спе­циальный газораспределительный щит, на котором располо­жены соответствующие контрольно-измерительные приборы.

Рассмотрим особенности системы хранения и распределения газов в глубоководном комплексе водолазного судна «Арктик Сил». Общий объем этого комплекса составляет около 90 м³, палубная декомпрессионная установка рассчитана на рабочее давление 4 МПа. Погружающаяся камера может опускаться на глубину 500 м, а используемые водолазами дыха­тельные аппараты работают по открытому циклу. Комплекс предназначен для проведения трудоемких подводных работ и, следовательно, обеспечивает почти исключительно насыщенные погружения. Работы могут вестись круглосуточно на протяже­нии тридцати дней непрерывно. Такая большая автономность определяется удобством снабжения при сравнительной близости основного района эксплуатации (нефтегазопромыслы Северного моря).

Рис. 36. Газораспределительный щит

Запасы газа, размещенные на водолазном судне «Арктик Сил», очень велики. Они хранятся в баллонах емкостью 1000 и даже 2000 л, объединенных в крупные батареи, прочно закреп­ленные в носовой части судна. Длина баллонов 5 и 10 м (со­ответственно их емкости), масса 1000 и 2000 кг. Прием газа производится с одной стороны, выпуск—с другой. Каждый бал­лон защищен от чрезмерного повышения внутреннего давления стравливающим предохранительным клапаном.

Кислород обычно хранится в стандартных баллонах, которые объединены в батарею, заключенную в метал­лический каркас. Баллоны соединены между собой последова­тельно, заполнение их газом производится централизованно.

Существуют строгие правила хранения кислорода в судовых условиях. Эти правила ввиду повышенной пожароопасности, создаваемой присутствием кислорода, должны неукоснительно выполняться. Предпочтительно все группы газовых баллонов вы­водить на общий центральный газораспределительный щит (см. рис. 36).