Torba do podnoszenia
 Jednostka misji podwodnych izraelskiej marynarki wojennej przenosi sprzęt za pomocą poduszek
| |
| Używa | Podnoszenie ciężkich przedmiotów pod wodą |
|---|---|
Torba podnosząca to element wyposażenia nurka składający się z solidnej i nieprzepuszczającej powietrza torby z paskami, która służy do podnoszenia ciężkich przedmiotów pod wodą za pomocą siły wyporu torby . Ciężki przedmiot może zostać przeniesiony poziomo pod wodę przez nurka lub wysłany bez opieki na powierzchnię.
Odpowiednia pojemność worka podnoszącego powinna odpowiadać wykonywanemu zadaniu. Jeśli poduszka podnosząca jest rażąco przewymiarowana, może dojść do niekontrolowanego wynurzania. Dostępne w handlu poduszki do podnoszenia mogą zawierać zawory zrzutowe, aby umożliwić operatorowi kontrolowanie pływalności podczas wynurzania, ale jest to niebezpieczna operacja z wysokim ryzykiem zaplątania się w niekontrolowane podnoszenie lub zatonięcie. Jeśli pojedynczy worek jest niewystarczający, można użyć wielu worków, które należy rozmieścić odpowiednio do ładunku.
Występują również poduszki podnoszące stosowane na lądzie jako krótkie podnośniki do podnoszenia samochodów lub ciężkich ładunków lub poduszki podnoszące, które są stosowane w maszynach jako rodzaj siłownika pneumatycznego dostarczającego ładunek na dużym obszarze. Te poduszki podnoszące typu AS/CR są stosowane na przykład w mechanizmie hamulcowym kolejek górskich.
Fizyka podnoszenia na wodzie
Objętość worka określa jego nośność : każdy litr powietrza wewnątrz worka podniesie ciężar 1 kilograma lub każda stopa sześcienna podniesie około 62 funtów. Na przykład worek o pojemności 100 litrów (3,5 stopy sześciennej) może unieść podwodny obiekt o masie 100 kilogramów (220 funtów).
Częściowo wypełniona torba będzie przyspieszać podczas wznoszenia się, ponieważ powietrze w torbie rozszerza się, gdy ciśnienie zmniejsza się podczas wznoszenia, zgodnie z prawem Boylesa, zwiększając wyporność torby , podczas gdy pełna torba przepełni się lub zdmuchnie nadmiar objętości i utrzyma tę samą objętość i pływalności pod warunkiem, że nie opada. Worek, który przecieka na tyle, że zaczyna tonąć, straci objętość w wyniku kompresji i stanie się mniej wyporny w pętli dodatniego sprzężenia zwrotnego, dopóki nie zatrzyma się na dnie.
Wybuch
Siłę potrzebną do podniesienia zanurzonego obiektu z dna można podzielić na dwie główne składowe:
- Ciężar pozorny, który jest ciężarem przedmiotu pomniejszonym o wyporność jego wyporności.
- Siły wyrywające spowodowane osadzeniem w dnie, które może być nieistotne lub w niektórych przypadkach stanowić większą część ładunku.
Gdy obiekt oderwie się od dna, pozostaje tylko pozorny ciężar, a kontrolowane podnoszenie wymaga sposobu radzenia sobie z nagłym spadkiem oporu na siłę podnoszenia. Można to zrobić na trzy podstawowe sposoby:
- Wykorzystanie wykopów mechanicznych lub hydraulicznych do rozluźnienia osadów utrzymujących ładunek.
- Użycie „kotwicy umarlaka” – dużego ciężaru – i liny zabezpieczającej, aby zapobiec zbyt dużemu oddaleniu się torby, aby można było skorygować wyporność, aby lepiej odpowiadała obciążeniu.
- Użycie płytkich worków z długimi kablami do ładunku w celu zapewnienia oderwania, które podniesie tylko niewielką odległość przed wynurzeniem, po czym ładunek można podnieść dalej za pomocą podnoszenia stopniowego lub bezpośredniego podnoszenia za pomocą blisko połączonych worków.
Stabilność ładunku
Gdy ładunek zostanie podniesiony z podłoża, będzie się obracał, aż środek ciężkości znajdzie się w pozycji o najniższej energii potencjalnej. Jeśli jest zawieszony w jednym punkcie, pozorny środek ciężkości (skorygowany o naturalną pływalność) będzie znajdował się bezpośrednio pod punktem podnoszenia. Jeżeli niepożądane jest, aby ładunek obracał się o duży kąt podczas opuszczania dna, należy wybrać punkt podnoszenia uwzględniający ten efekt i może być potrzebne wieloczęściowe zawiesie lub belka zabezpieczyć zawiesia, aby się nie poślizgnęły.
Rodzaje i budowa
Podwodne torby do podnoszenia są urządzeniami podnoszącymi i jako takie mogą wymagać przestrzegania norm bezpieczeństwa.
Otwarte torby do podnoszenia (poduszki spadochronowe)
Torby do podnoszenia spadochronu są otwarte od dołu. Po napełnieniu wyleje się dodatkowe lub rozszerzające się powietrze. Kształt otwartego worka podnoszącego powinien rozprowadzać objętość w kierunku pionowym, a nie poziomym, tak aby otwarty koniec worka zawsze pozostawał pod wodą. Jeśli otwarty koniec dotrze do powierzchni, powietrze ucieknie z worka i może on opaść.
Najprostszą wersją są torby dwustronne, łączone na brzegach lub składane i łączone po obu stronach. Taśmy parciane mogą być przyszyte do podwójnych łat, które są następnie przyklejane lub zgrzewane do torby w przypadku lekkich toreb, ale w przypadku dużych i ciężkich toreb zwykle występują paski materiału torby połączone z torbami, które tworzą płaskie rurki mocujące taśmę, która jest przewleczone przez rurki i mogą być wyjmowane w celu konserwacji i kontroli. otwarte worki do dużych obciążeń są zwykle stożkowe z kopulastym wierzchołkiem lub odwróconym stożkiem ściętym i mogą mieć kilka pasków od punktu podnoszenia na dole, przez rurki prowadzące po bokach, do wieńca z taśmy lub stali na górze , aby równomiernie rozłożyć ładunek na materiale torby.
Torby do podnoszenia spadochronu nie mogą być przepełnione i nadają się do podnoszenia, w którym występuje duża zmiana ciśnienia i gdzie może być konieczne wywrócenie (odwrócenie) worka w celu zatrzymania niekontrolowanego podnoszenia.
Niektóre torby podnoszące można przekształcić z pozycji otwartej w zamkniętą, przykręcając pokrywę do dolnego otworu.
Otwarta (spadochronowa) torba podnosząca.
Mała torba podnosząca klasy rekreacyjnej.
Worek podnoszący do średnich obciążeń o udźwigu 50 kg
Torba Small Lift zwinięta do transportu
Torby do podnoszenia śmigieł
Montaż i demontaż śrub napędowych to specjalistyczne zastosowania, w których zwykle występuje bardzo mały prześwit nad ładunkiem, który zwykle przynajmniej częściowo znajduje się pod statkiem. Poduszki podnoszące do tego zastosowania częściowo otaczają śrubę napędową podczas użytkowania i są wymagane do utrzymywania śruby napędowej we właściwym ustawieniu w celu zamocowania na wale. Może być konieczne dociążenie dolnej łopaty, aby utrzymać śrubę napędową w pozycji pionowej. a szczegóły takielunku będą zależeć od dokładnej geometrii śruby napędowej, takiej jak wydłużenie, pochylenie i liczba łopat. Poduszka do podnoszenia śmigła zakryje górną część śmigła, ale nie może wystawać poniżej linii górnej części wału. Będzie podtrzymywać śrubę napędową na co najmniej dwóch łopatach, aby zapewnić stabilność, a śruba napędowa będzie generalnie zawieszona ze szczeliną u góry, aby uzyskać maksymalny prześwit na końcówce. Worek może być ukształtowany ze względnie poziomym wierzchołkiem lub krzywizną podążającą za tarczą ostrza. Mocowanie do ostrzy musi być po obu stronach, aby zapewnić stabilność, a zawiesia nie mogą uszkodzić powierzchni ostrzy ani uszkodzić krawędzi natarcia lub spływu.
Zamknięte worki podnoszące (wielbłądy)
Zamknięte poduszki podnoszące mają zawór nadciśnieniowy zapobiegający przekroczeniu ciśnienia wewnętrznego przez ciśnienie otoczenia o więcej niż ustalona wartość (około 10 kPa lub 1 msw). Zamknięte poduszki podnoszące są przeznaczone do użytku na powierzchni lub w jej pobliżu, ponieważ zatrzymują powietrze nawet na wzburzonym morzu . Dostępne są w kilku konfiguracjach, w tym cylindra poziomego, cylindra pionowego, łzy i poduszki.
Szybkie wdrożenie
Torby do szybkiego podnoszenia mają butlę nurkową zamontowaną na zewnątrz, która zawiera wystarczającą ilość powietrza do nadmuchania torby na określoną głębokość. Worek można przymocować do ładunku, a gdy jest gotowy, zawór jest otwarty, a nurek płynie swobodnie. Jeśli ciśnienie w reduktorze jest ustawione na niższe ciśnienie niż nadciśnieniowy zawór nadmiarowy, zamknięty worek automatycznie przestanie się napełniać przed otwarciem zaworu nadmiarowego, ale zostanie uzupełniony, jeśli wycieknie po wypłynięciu na powierzchnię. Ciśnienie regulatora musi uwzględniać różnicę ciśnień hydrostatycznych pomiędzy górną i dolną częścią worka, tak aby worek został całkowicie napełniony.
Zawory zrzutowe
Zawory zrzutowe służą do uwalniania powietrza z worka w wodzie. Mogą być obsługiwane ręcznie przy zaworze przez nurka lub zdalnie za pomocą sznurka, który może być obsługiwany przez nurka lub przymocowany do ciężarka, który automatycznie otworzy zawór, jeśli ciężarek zostanie podniesiony z dna. Niektóre zawory zrzutowe można obsługiwać na oba te sposoby. Jeden system działa poprzez naciśnięcie górnej części lub pociągnięcie linki przymocowanej do dołu w celu uruchomienia sprężynowego zaworu. Zawór zrzutowy może być wkręcanym systemem szybkiej wymiany, a napięcie sprężyny może być regulowane.
Używać
Windy dynamiczne
Gdy pusta poduszka podnosząca jest przymocowana do ładunku, a podnoszenie odbywa się poprzez kontrolowanie objętości nadmuchiwanego powietrza, nazywa się to podnoszeniem dynamicznym.
Winda bezpośrednia
Worek lub zestaw worków służy do podnoszenia ładunku bezpośrednio na powierzchnię. Jest to proste, ale istnieje ryzyko, że jeśli poduszka podnosząca jest zbyt duża i nie można jej odpowietrzyć wystarczająco szybko, podnośnik może wymknąć się spod kontroli i wznieść się tak szybko, że poduszka rozerwie powierzchnię, wywróci się i zapadnie, tracąc tyle powietrza, że wtedy nie będzie w stanie utrzymać ciężaru ładunku, a następnie opadnie z powrotem na dno. Jeśli jest przymocowana boja znakująca, przynajmniej nie zostanie zgubiona. Poduszka podnosząca, która jest tylko nieznacznie większa niż potrzeba do utrzymania ładunku, będzie unosić się wolniej i jest mniej prawdopodobne, że wywróci się na powierzchni, ponieważ nadmiar powietrza będzie nieustannie rozlewany podczas wynurzania.
Winda etapowa
Poduszki podnoszące służą do stopniowego podnoszenia ładunku: za pomocą długiego łańcucha lub zawiesia łączy się ładunek z poduszką podnoszącą tuż pod powierzchnią, która jest napełniana w celu wyłamania ładunku i podniesienia go, aż worek znajdzie się na powierzchni, następnie druga torba jest używana do dalszego podnoszenia ładunku. Ta procedura jest kontynuowana, dopóki ładunek nie zostanie wystarczająco podniesiony. Zaletami tej metody są bardziej kontrolowane podnoszenie, możliwość wykorzystania większej pojemności do wstępnego wybicia bez ryzyka ucieczki. Wady obejmują wymaganie, aby nurkowie pracowali na sprzęcie podnoszącym lub w jego pobliżu pod obciążeniem.
Winda wspomagana pływalnością
Siłą nośną steruje linka ze statku nawodnego, a ładunek jest redukowany przez poduszkę podnoszącą o objętości zbyt małej, aby utrzymać ciężar ładunku, gdy jest pełny. Pozwala to na szybsze podnoszenie za pomocą wciągarki. Sprzęt do podnoszenia musi być w stanie utrzymać ładunek w przypadku uszkodzenia worka lub musi być przystosowany do bezpiecznego uszkodzenia.
Podnoszenie wspomagane wypornością jest powszechną procedurą stosowaną przez nurków rekreacyjnych, mającą na celu pomoc w odzyskaniu liny strzałowej lub kotwicy, które w przeciwnym razie byłyby podciągane ręcznie. Mała torba podnosząca przymocowana do strzału jest częściowo napełniana przez ostatniego nurka opuszczającego dno, a po wypłynięciu na powierzchnię załoga podciąga linę, a powietrze w torbie rozszerza się podczas wynurzania, zapewniając załodze większą pomoc. W tym zastosowaniu niekontrolowana winda zwykle nie stanowi problemu, a rozmiar worka nie jest krytyczny.
Windy statyczne
Poduszki podnoszące mogą być również używane do podnoszenia statycznego, gdzie torba jest zakotwiczona w miejscu za pomocą olinowania i używana jako punkt podnoszenia o bardzo dużej wyporności w porównaniu z ładunkiem, który jest następnie podnoszony w kontrolowany sposób za pomocą skuwki lub zblocza łańcuchowego lub inne odpowiednie urządzenie podnoszące.
Torby do podnoszenia osprzętu
Poduszki podnoszące nie mogą być nadmiernie napompowane i normalnie nie mogą wywierać statycznej siły wyporu większej niż ich bezpieczne obciążenie robocze, jednak takielunek może być narażony na obciążenia chwytające, które mogą być spowodowane różnymi czynnikami.
- Kiedy worek jest używany na płytkiej wodzie, a fala powoduje gwałtowne zmiany obciążenia dynamicznego, ciągnąc worek z jednej strony na drugą
- Kiedy worek podniósł ładunek na powierzchnię i worek jest poddawany działaniu fali pionowej
- Gdy poduszka podnosząca jest nieprawidłowo uzbrojona
- Gdy poduszka podnosząca zostanie zaczepiona, uwalnia się, aby zostać zgnieciona, gdy luz zostanie naciągnięty.
- Gdy ładunek jest częściowo podtrzymywany przez linę podnoszącą i następuje nagła zmiana naprężenia liny z powodu ruchu statku lub poślizgu liny.
Podczas podnoszenia więcej niż jednego worka należy wziąć pod uwagę zmniejszoną pojemność napełniania, jeśli worki są przymocowane w taki sposób, że dociskają się do siebie.
Nieprawidłowe olinowanie może spowodować koncentrację obciążenia na punktach mocowania, która może przekroczyć SWL
Do górnej części torby można przymocować inwerter lub linkę wywracającą. Lina ta powinna być wystarczająco długa i wystarczająco mocna, aby można ją było przymocować do niezależnego punktu kotwiczenia, tak aby w przypadku awarii poduszki podnoszącej lub olinowania torba została odwrócona, a powietrze ulotniło się, zapobiegając niekontrolowanemu podniesieniu. Ta procedura jest zwykle stosowana w transporcie na krótkie odległości w pobliżu dna, na przykład podczas wyrównywania dużych elementów do montażu. W tej metodzie ładunek będzie na ogół utrzymywał worek w pozycji pionowej, więc linka wyzwalająca może być poddana znacznemu obciążeniu, a worek może się nie odwrócić. Linia inwertera może być również przymocowana do ładunku, więc wywróci torbę, jeśli uwolni się od ładunku, ale to nie zatrzyma niekontrolowanej windy i do tego celu używana jest lina podtrzymująca.
Lina podtrzymująca służy do zapobiegania odpływaniu poduszki i ładunku, gdy jest używana do podnoszenia na krótkich dystansach na dole. Uchwyt jest przymocowany do pierścienia podnoszącego worka lub do ładunku i powinien być przymocowany mocną liną do punktu kotwiczenia, którego nie może podnieść. SWL uchwytu powinien być co najmniej równy udźwigowi worka. Wstrzymanie i falownik są często używane razem.
Do bardziej równomiernego rozłożenia podnoszonego ładunku między workami lub wzdłuż ładunku można zastosować rozpórkę.
Podczas napełniania worków, jeśli każdy worek jest całkowicie napełniony przed rozpoczęciem napełniania następnego worka, jest mniej prawdopodobne, że zostanie zainicjowany ucieczka, ponieważ tylko jeden z worków może zwiększyć siłę nośną podczas wznoszenia. To będzie ostatnia torba, a nurkowie będą ją uważnie monitorować podczas napełniania, więc będzie bardziej prawdopodobne, że zareagują na czas, aby odzyskać kontrolę nad windą.
Obciążona linia zrzutowa automatycznie otworzy zawór, aby rozpocząć zrzucanie nadmiaru powietrza, jeśli ciężarek zostanie podniesiony z dna. Zapobiegnie to dalszemu wznoszeniu się windy, jeśli zawór zrzutowy uwolni powietrze wystarczająco szybko. Kiedy ciężarek opadnie z powrotem na dno przez opadający ładunek, zawór ponownie się zamknie i powinien utrzymać ładunek stabilnie. Stabilność tego układu zależy od napięcia wstępnego sprężyny zaworu i wielkości otwarcia zaworu.
Napełnianie worków podnoszących
Ilość powietrza potrzebna do podniesienia poduszki zależy od pozornej masy ładunku i głębokości poduszki. Na tonę windy potrzeba około 1 m 3 powietrza o ciśnieniu otoczenia. Wolna objętość powietrza jest zgodna z prawem Boyle'a i jest proporcjonalna do bezwzględnego ciśnienia otoczenia w barach lub atach.
- Na przykład: Winda o udźwigu 5 ton z workami do napełnienia na wysokości 20 m wymaga 5 m 3 powietrza pod ciśnieniem 3 bar, co odpowiada 15 m 3 przy ciśnieniu powierzchniowym.
Powietrze wypełniające jest zwykle dostarczane z powierzchni ze sprężarki niskociśnieniowej, ale w przypadku małych wyciągów nurek może w tym celu nosić ze sobą butlę z powietrzem. W niektórych jurysdykcjach za złą praktykę uważa się napełnianie worka podnoszącego z butli z gazem oddechowym nurka, szczególnie jeśli nurek ma obowiązki dekompresyjne lub tylko jedną butlę, ponieważ istnieje ryzyko zużycia zbyt dużej ilości powietrza i pozostawienia nurka bez wystarczającej ilości powietrza do bezpiecznego wznoszenie jest uważane za niedopuszczalne.
Torby można napompować z bezpieczniejszej odległości za pomocą lancy powietrznej, sztywnej rurki, którą można włożyć do otworu torby.
Zagrożenia użytkowania
- Zahaczenie nurka lub pępowiny nurka lub liny ratunkowej o sprzęt do podnoszenia, powodujące niekontrolowane szybkie wynurzanie.
- Użycie zbyt dużej ilości powietrza ze źródła gazu oddechowego płetwonurka, co skutkuje wypadkiem z powodu braku powietrza.
- Używanie zbyt dużej objętości w poduszkach podnoszących, co skutkuje dodatnim sprzężeniem zwrotnym ekspansji podczas wznoszenia i niekontrolowanym uniesieniem.
- Wycieki w poduszkach podnoszących, powodujące utratę pływalności i zatonięcie ładunku po podniesieniu. Ładunek może wtedy opadać coraz szybciej, gdy powietrze w workach się spręża i może stanowić zagrożenie dla nurków poniżej lub pracujących z ładunkiem na powierzchni, lub ładunek może zostać utracony.
- Niewyważone zamocowanie sprzętu do podnoszenia może spowodować niestabilność ładunku po podniesieniu z dna. późniejsze wywrócenie się lub przesunięcie ładunku może spowodować oderwanie go od olinowania lub uszkodzenie ładunku lub poduszki podnoszącej. Podobnie źle dobrane lub nieodpowiednie punkty podnoszenia mogą spowodować przeciążenie ładunku i jego uszkodzenie.
Oznaczenie windy
Jeśli istnieje znaczne ryzyko, że worek straci wyporność i ponownie zatonie wraz z ładunkiem, można przymocować znacznik powierzchniowy, który pozostanie na powierzchni i zaznaczy nowe położenie ładunku, aby można go było ponownie wydobyć. Lina boi znakującej powinna być wystarczająco długa, aby dosięgnąć powierzchni, jeśli ładunek zatonie gdziekolwiek w pobliżu.
Zabezpieczenie ładunku na powierzchni
Gdy ładunek znajdzie się na powierzchni, można go zabezpieczyć, zwiększając wyporność, podnosząc na pokładzie statku lub w inny sposób.
Galeria
Nurkowie wypuszczający powietrze z worka podwodnego pod wodą.
Nurkowie na powierzchni z workami podnoszącymi.
Archeolodzy podwodni ustawiają torbę podnoszącą, aby wyregulować podpory podczas wykopalisk amerykańskiego slupu wojennego Scorpion.
Szkolenie nurków Marynarki Wojennej w zakresie obsługi worków podnoszących.
Ćwiczenia marynarki wojennej z użyciem poduszek.
Linki zewnętrzne
- Kalkulator rozmiaru/objętości worka podnoszącego — kalkulator online do określania pojemności worka podnoszącego i objętości powietrza wymaganej do wydobycia obiektu podwodnego ze słodkiej lub słonej wody.
