Подъемный мешок — это элемент водолазного снаряжения, состоящий из прочного и герметичного мешка с ремнями, который используется для подъема тяжелых предметов под водой с помощью плавучести мешка . Тяжелый предмет может быть либо перемещен под водой горизонтально водолазом , либо отправлен без сопровождения на поверхность. [1]
Подъемная подушка должна иметь соответствующую емкость, соответствующую поставленной задаче. Если подъемная подушка слишком велика, может произойти неконтролируемый подъем или иное неконтролируемое всплытие. Коммерчески доступные подъемные подушки могут включать в себя клапаны сброса, позволяющие оператору контролировать плавучесть во время подъема, но это опасная операция с высоким риском запутывания при неконтролируемом подъеме или затоплении. Если одной подушки недостаточно, можно использовать несколько подушек, и их следует распределить в соответствии с нагрузкой. [1]
Существуют также подъемные подушки, используемые на суше в качестве коротких домкратов для подъема автомобилей или тяжелых грузов, или подъемные подушки, которые используются в машинах как тип пневматического привода, который обеспечивает нагрузку на большой площади. Такие подъемные подушки типа AS/CR используются, например, в тормозном механизме американских горок. [2]
Объем мешка определяет его грузоподъемность: каждый литр воздуха внутри мешка поднимет вес в 1 килограмм, или каждый кубический фут поднимет около 62 фунтов. Например, мешок объемом 100 литров (3,5 кубических футов) может поднять подводный объект весом 100 килограмм (220 фунтов). [ 1]
Частично заполненный мешок будет ускоряться по мере подъема, потому что воздух в мешке расширяется по мере снижения давления при подъеме, следуя закону Бойля , увеличивая плавучесть мешка , тогда как полный мешок переполнится или сбросит избыточный объем и сохранит тот же объем и плавучесть, если он не опустится. Мешок, который достаточно протечет, чтобы начать тонуть, потеряет объем из-за сжатия и станет менее плавучим в положительной обратной связи, пока не остановится на дне. [1]
Силу, необходимую для подъема затопленного объекта со дна, можно разделить на две основные составляющие: [1]
Как только объект оторвался от дна, остается только кажущийся вес, и контролируемый подъем требует способа управления внезапным уменьшением сопротивления подъемной силе. Есть три основных способа, как это можно сделать: [1]
После того, как груз поднят с основания, он будет вращаться до тех пор, пока центр тяжести не окажется в положении наименьшей потенциальной энергии. Если он подвешен в одной точке, кажущийся центр тяжести (с поправкой на собственную плавучесть) будет находиться прямо под точкой подъема. Если нежелательно, чтобы груз вращался на большой угол, когда он отрывается от дна, точка подъема должна быть выбрана с учетом этого эффекта, и может потребоваться многосекционный строп или траверса, а также может потребоваться закрепить стропы, чтобы они не скользили. [5]
Подводные подъемные подушки являются подъемным оборудованием и, как таковые, могут требовать соответствия стандартам безопасности. [1]
Подъемные мешки для парашютов открыты снизу. При заполнении любой избыточный или расширяющийся воздух выльется. [1] Форма открытого подъемного мешка должна распределять объем в вертикальном, а не горизонтальном направлении, чтобы открытый конец мешка всегда оставался под водой. Если открытый конец достигнет поверхности, воздух выйдет из мешка, и он может затонуть. [5] [6]
Самый простой вариант — это двухсторонние мешки, либо соединенные по краям, либо сложенные и соединенные вдоль двух сторон. Ленточные ремни могут быть пришиты к дублирующим заплаткам, которые затем приклеиваются или привариваются к мешку на легких мешках, но на больших и тяжелых мешках обычно есть полосы материала мешка, прикрепленные к мешкам, которые образуют плоские удерживающие трубки для лямки, которая продевается через трубки и может быть извлечена для обслуживания и осмотра. Тяжелые открытые мешки, как правило, имеют коническую форму с куполообразным верхом или верхом в виде перевернутого усеченного конуса и могут иметь несколько ремней от точки подъема внизу, через направляющие трубки по бокам, к коронному кольцу из лямки или стали наверху, чтобы равномерно распределить нагрузку по ткани мешка. [1]
Подъемные парашютные мешки не могут быть переполнены и подходят для подъемов, где существует большой перепад давления, и где может потребоваться опрокинуть (перевернуть) мешок, чтобы остановить неконтролируемый подъем. [5]
Некоторые подъемные подушки можно переделать из открытых в закрытые, прикрутив крышку к нижнему отверстию. [7]
Установка и снятие винтов — это специализированное применение, при котором обычно очень мало свободного пространства над грузом, который обычно находится, по крайней мере, частично под судном. Подъемные подушки для этого применения частично закрывают винт при использовании и требуются для удержания винта в правильном положении для установки на вал. Может потребоваться балластировка нижней лопасти, чтобы удерживать винт в вертикальном положении. и детали такелажа будут зависеть от точной геометрии винта, такой как соотношение сторон, перекос и количество лопастей. Подъемная подушка винта будет закрывать верхнюю часть винта, но не может выступать ниже линии верхней части вала. Она будет поддерживать винт, по крайней мере, двумя лопастями для устойчивости, и винт, как правило, будет подвешен с зазором вверху для максимального зазора кончика. Подушка может иметь форму относительно горизонтальной верхней части или кривой, чтобы следовать за диском лопасти. Крепление к лопастям должно быть с обеих сторон для устойчивости, и стропы не должны повреждать поверхности лопастей или повреждать переднюю или заднюю кромку. [8] [9] [10]
Закрытые подъемные мешки имеют клапан избыточного давления, чтобы не допустить превышения внутренним давлением давления окружающей среды более чем на установленную величину (около 10 кПа или 1 мсв) [1] Закрытые подъемные мешки предназначены для использования на поверхности или вблизи нее, [5] поскольку они удерживают воздух даже в бурном море. Они доступны в нескольких конфигурациях, включая горизонтальный цилиндр, вертикальный цилиндр, каплевидный и подушкообразный. [11] [12] [7]
Быстроразвертываемые подъемные мешки имеют баллон для подводного плавания, установленный снаружи, который содержит достаточно воздуха для надувания мешка на определенной глубине. Мешок можно прикрепить к грузу, и когда он готов, клапан открывается, и дайвер выплывает. [13] Если давление регулятора установлено на более низкое давление, чем давление предохранительного клапана, закрытый мешок автоматически перестанет заполняться до того, как откроется предохранительный клапан, но будет пополнен, если он протечет после достижения поверхности. Давление регулятора должно учитывать разницу гидростатического давления между верхней и нижней частью мешка, чтобы мешок был полностью заполнен.
Спускные клапаны используются для выпуска воздуха из мешка, когда он находится в воде. Они могут управляться вручную на клапане водолазом или могут управляться дистанционно с помощью тягового шнура, который может управляться водолазом или прикрепляться к грузу, который автоматически откроет клапан, если груз будет поднят со дна. Некоторые сбросные клапаны могут управляться обоими этими способами. Одна система работает путем нажатия на верхнюю часть или вытягивания троса, прикрепленного к нижней части, чтобы привести в действие подпружиненный клапан. Спускной клапан может быть быстросменной системой с винтовым соединением, а натяжение пружины может регулироваться. [14] [12] [15] [16]
Когда пустая подъемная подушка прикреплена к грузу и подъем осуществляется путем управления объемом нагнетаемого воздуха, это называется динамическим подъемом. [5]
Мешок или набор мешков используются для подъема груза непосредственно на поверхность. Это просто, но есть риск, что если подъемный мешок слишком большой и не может быть достаточно быстро спущен, подъем может выйти из-под контроля и подняться так быстро, что мешок прорвется на поверхность, опрокинется и рухнет, потеряв так много воздуха, что он не сможет выдержать вес груза и затем снова опустится на дно. Если прикреплен маркерный буй, он, по крайней мере, не будет потерян. Подъемный мешок, который лишь немного больше, чем необходимо для поддержки груза, будет подниматься медленнее и с меньшей вероятностью опрокинется на поверхности, так как избыточный воздух будет непрерывно выливаться во время подъема. [1] [4]
Подъемные мешки используются для поэтапного подъема груза: длинная цепь или стропа используются для соединения груза с подъемным мешком чуть ниже поверхности, который заполняется для выталкивания груза и его подъема до тех пор, пока мешок не достигнет поверхности, затем второй мешок используется для дальнейшего подъема груза. Эта процедура продолжается до тех пор, пока груз не будет достаточно поднят. Преимущества этого метода - более контролируемый подъем, возможность использовать большую емкость для первоначального подъема без риска выхода из-под контроля. Недостатки включают необходимость для водолазов работать на подъемном механизме или рядом с ним, когда он находится под нагрузкой. [1] [17] [4]
Подъем контролируется тросом с надводного судна, а нагрузка уменьшается с помощью подъемной сумки, объем которой слишком мал, чтобы выдержать вес груза при заполнении. Это позволяет ускорить подъем лебедкой. Подъемное устройство должно быть способно выдерживать груз, если сумка выйдет из строя, или должно быть устроено так, чтобы выход из строя был безопасным. [1]
Подъем с помощью плавучести — это обычная процедура для дайверов-любителей, чтобы помочь поднять трос или якорь, которые в противном случае пришлось бы поднимать вручную. Небольшой подъемный мешок, прикрепленный к шоту, частично заполняется последним дайвером, который покидает дно, и после всплытия команда вытягивает трос, и воздух в мешке расширяется по мере его подъема, оказывая больше помощи команде. В этом случае неконтролируемый подъем обычно не является проблемой, и размер мешка не имеет решающего значения.
Подъемные подушки также могут использоваться для статических подъемов, когда подушка закрепляется на месте с помощью такелажа и используется в качестве подъемной точки с очень высокой плавучестью по сравнению с грузом, который затем поднимается контролируемым образом с помощью покупного или цепного блока или другого подходящего подъемного устройства. [5]
Подъемные подушки не могут быть перекачаны и обычно не могут оказывать статическую выталкивающую силу, превышающую их безопасную рабочую нагрузку (SWL), однако такелаж может подвергаться рывковым нагрузкам, которые могут быть вызваны несколькими факторами. [5]
При подъеме более чем одного мешка следует учитывать уменьшение вместимости, если мешки прикреплены таким образом, что они давят друг на друга. [5]
Неправильная оснастка может привести к концентрации нагрузки на точках крепления, которая может превысить допустимую рабочую нагрузку [5]
Инвертор или опрокидывающий трос можно прикрепить к верхней части мешка. Этот трос должен быть достаточно длинным и прочным, чтобы прикрепиться к независимой точке крепления, так что если подъемный мешок или такелаж выйдут из строя, мешок перевернется, и воздух выйдет, предотвращая неконтролируемый подъем. Эта процедура обычно используется для транспортировки на короткие расстояния вблизи дна, например, при выравнивании крупных компонентов для сборки. [1] [3] При этом методе груз, как правило, будет удерживать мешок в вертикальном положении, поэтому спусковой трос может подвергаться значительной нагрузке, и мешок не может перевернуться. Инверторный трос также можно прикрепить к грузу, поэтому он опрокинет мешок, если тот освободится от груза, но это не остановит неконтролируемый подъем, и для этой цели используется удерживающий трос. [5]
Линия удержания используется для предотвращения уплывания подъемной сумки и груза при использовании для подъема на короткие расстояния в нижней части. Удержание крепится к подъемному кольцу сумки или к грузу и должно быть прикреплено прочным тросом к точке крепления, которую оно не может поднять. SWL удержания должна быть как минимум равна грузоподъемности сумки. Удержание и инвертор часто используются вместе. [18] [1] [3] [5]
Для более равномерного распределения подъемной нагрузки между мешками или вдоль груза можно использовать распорную планку. [5]
При заполнении мешков, если каждый мешок полностью заполнен перед началом заполнения следующего мешка, то менее вероятно, что начнется выход из строя, так как только один из мешков может увеличить подъемную силу по мере подъема. Это будет последний мешок, и дайверы будут следить за ним наиболее внимательно, пока они его наполняют, поэтому с большей вероятностью успеют вовремя отреагировать, чтобы восстановить контроль над подъемной силой. [5]
Утяжеленная линия сброса автоматически начнет открывать клапан, чтобы начать сброс избыточного воздуха, если груз поднимается со дна. Это остановит подъем подъемника от дальнейшего подъема, если клапан сброса достаточно быстро выпустит воздух. Когда груз опускается обратно на дно из-за тонущего груза, клапан снова закроется и должен удерживать груз неподвижно. Устойчивость этой системы зависит от предварительной нагрузки пружины клапана и размера отверстия клапана. [5]
Количество воздуха, необходимое для подъемной подушки, зависит от кажущегося веса груза и глубины подушки. На тонну подъема требуется примерно 1 м3 воздуха при давлении окружающей среды. Объем свободного воздуха подчиняется закону Бойля и пропорционален абсолютному давлению окружающей среды в барах или ата. [1] [6]
Заполнение воздухом обычно осуществляется с поверхности из компрессора низкого давления, но для небольших подъемов водолаз может нести баллон с воздухом для этой цели. В некоторых юрисдикциях считается плохой практикой заполнять подъемный мешок из баллона дыхательного газа водолаза, особенно если у водолаза есть обязательства по декомпрессии или только один баллон, поскольку риск использования слишком большого количества воздуха и оставление водолаза без достаточного количества воздуха для безопасного всплытия считается неприемлемым. [19] [6]
Мешки можно надувать с более безопасного расстояния, используя воздушную трубку — жесткую трубку, которую можно вставить в отверстие мешка.
Если существует значительный риск потери плавучести мешка и повторного затопления вместе с грузом, можно прикрепить поверхностный маркер, который останется на поверхности и отметит новое положение груза, чтобы его можно было снова поднять. Линь маркерного буя должен быть достаточно длинным, чтобы достичь поверхности, если груз затонет где-то поблизости.
Оказавшись на поверхности, груз можно закрепить, добавив ему плавучести, подняв на борт судна или используя другой метод.
