СПАСАТЕЛЬНОЕ СРЕДСТВО Российский патент 1995 года по МПК B63C9/04 

Изобретение относится к спасательным средствам для спасения на море, а именно к спасательным плотам сбрасываемого типа, предназначенным для спасения людей с гибнувшего корабля.

Известно судовое спасательное средство, содержащее спасательный плот, состоящий из полых камер и защитного тента.

Недостатком известной конструкции спасательного средства является низкая точность доставки спасательного плота к месту аварии корабля с помощью летательных аппаратов, что затрудняет проведение и снижает надежность спасательных операций.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является спасательное средство, содержащее плот, состоящий из камер плавучести, тент, надувные арки для поддержания тента, водобалластные карманы и систему газонаполнения надувных арок.

Недостатком прототипа является низкая точность доставки спасательного средства к месту аварии судна с помощью летательных аппаратов, что снижает надежность спасательных операций.

Известно, что за минимальное время спасательные средства к месту аварии в открытом море можно доставить только с помощью летательных аппаратов, с которых происходит сбрасывание спасательных средств потерпевшим. Однако на точность попадания спасательных средств к месту аварии, кроме точности прицеливания, оказывают влияние аэродинамические силы, действующие на падающее спасательное средство. Аэродинамические силы приводят к уносу падающего спасательного средства, что приводит к снижению надежности спасательных операций.

При движении (полете) спасательного средства основными возмущениями, вызывающими отклонения точек падения от расчетных, являются
отклонение метеорологических условий от стандартных в районе спасения (наличие ветра, сносящего падающее спасательное средство в направлении действия ветра);
аэродинамический эксцентриситет спасательного средства, под которым понимают аэродинамическую асимметрию спасательного средства, вызванный неравномерностью распределения масс на спасательном средстве, вследствие которого сила сопротивления воздуха при нулевом угле атаки направлена не по продольной оси симметрии спасательного средства, а под некоторым углом к ней, при этом возникает боковая сила, уводящая спасательное средство с необходимой траектории;
взаимное расположение центра масс и центра давления спасательного средства.

Наличие различных вспомогательных устройств (сосредоточенных масс) - элементов системы газонаполнения, наружных спасательных лееров, трапа, входящих в состав известного спасательного средства, приводит к неравномерному распределению масс по площади спасательного средства и тем самым к смещению центра масс от продольной (поперечной) оси симметрии, что вызывает боковой увод спасательного средства с необходимой траектории.

Известно, что на динамические характеристики падающего тела (спасательного средства) оказывает влияние взаимное расположение центра масс и центра давления тела (спасательного средства). Если центр давления находится впереди центра масс, то тело является статически неустойчивым, момент подъемной аэродинамической силы действует у такого тела на увеличение угла атаки, появление опрокидывающего аэродинамического момента, что приводит к уводу тела с необходимой траектории. Величина опрокидывающего момента определяется по формуле
M_Z1 ≈ Y(x_цд - х_цм), где Y - подъемная сила;
х_цд - расстояние от начала тела до центра давления;
х_цм - расстояние от начала тела до центра масс.

Если же центр давления находится позади центра масс, то момент подъемной аэродинамической силы действует на уменьшение угла атаки, вызывая стабилизирующее воздействие. Тело с таким расположением центра давления и центра масс является статически устойчивым.

Таким образом, для повышения точности доставки спасательного средства потерпевшим с летательного аппарата необходимо, чтобы спасательное средство было статически устойчивым, т.е. центр масс был впереди центра давления, и центр масс располагался на оси симметрии спасательного средства.

Целью изобретения является повышение надежности спасательной операции при сбрасывании спасательного средства с летательного аппарата.

Это достигается тем, что спасательное средство содержит плот, состоящий из камер плавучести, тент, водобалластные карманы, надувные арки для поддержания тента, систему газонаполнения надувных арок, при этом плот размещен в аэродинамическом обтекателе из эластичного материала с жидким (сыпучим) наполнителем (например, водой), который снабжен линиями ослабленной прочности, сливоналивными (насыпными) и грузозахватными приспособлениями. Плот связан с аэродинамическим обтекателем при помощи быстроразъемных соединений.

Аэродинамический обтекатель в виде конуса из эластичного материала с жидким (сыпучим) наполнителем предназначен для предания сбрасываемому спасательному средству статической устойчивости при полете за счет придания спасательному средству аэродинамической формы и гарантированного размещения центра масс на продольной оси симметрии спасательного средства впереди центра давления. Это достигается за счет заполнения аэродинамического обтекателя жидким (сыпучим) наполнителем. Линии ослабленной прочности предназначены для разгерметизации аэродинамического обтекателя при ударе его о морскую поверхность (при приводнении). Сливо-наливные (насыпные) приспособления предназначены для наполнения (слива) аэродинамического обтекателя наполнителем (при подготовке к спасательной операции). Грузозахватные приспособления предназначены для погрузки и крепления подготовленного к спасательной операции спасательного средства на борту летательного аппарата.

Быстроразъемные соединения, обеспечивающие связь спасательного плота с аэродинамическим обтекателем, предназначены для быстрого отсоединения спасательного плота от аэродинамического обтекателя после приводнения спасательного средства (при необходимости).

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что размещение спасательного плота в аэродинамическом обтекателе из эластичного материала, заполненного жидким (сыпучим) наполнителем, придает спасательному средству обтекаемую аэродинамическую форму и обеспечивает статическую устойчивость при полете за счет размещения центра масс на продольной оси симметрии спасательного средства впереди центра давления, что позволяет повысить точность доставки спасательного средства потерпевшим. Выполнение в аэродинамическом обтекателе линий ослабленной прочности и соединение спасательного плота с аэродинамическим обтекателем при помощи быстроразъемных соединений позволяет при ударе о морскую поверхность (приводнении) удалить наполнитель из аэродинамического обтекателя и освободить плот, что в комплексе позволяет повысить надежность спасательной операции.

Положительный эффект, заключающийся в повышении надежности спасательной операции, может быть достигнут при реализации изобретения.

Размещение плота в аэродинамическом обтекателе из эластичного материала с жидким (сыпучим) наполнителем приводит к повышению статической устойчивости спасательного средства. Так как центр давления в этом случае находится позади центра масс, то возникающий момент подъемной аэродинамической силы Y действует на уменьшение угла атаки, является стабилизирующим аэродинамическим моментом
M_Z1 ≈ Y(x_цд - х_цм).

При ударе аэродинамического обтекателя о воду происходит разгерметизация его по линиям ослабленной прочности (разрыв линий ослабленной прочности). Максимальная сила удара, действующая на аэродинамический обтекатель при ударе о воду, определяется из выражения
P_макс= f , ,v2o

В частном случае, когда аэродинамический обтекатель имеет форму конуса
P_макс= C где L - длина аэродинамического обтекателя
C₃= где β - угол килеватости конуса.

Эта сила приводит к возникновению напряжений в корпусе аэродинамического обтекателя, разрыву линий ослабленной прочности и освобождению плота.

На фиг. 1 изображено спасательное средство (плот в аэродинамическом обтекателе в собранном положении); на фиг. 2 - то же, вид сверху.

Спасательное средство содержит аэродинамический обтекатель 1 с линиями ослабленной прочности 2, сливоналивными (насыпными) приспособлениями 3, грузозахватными приспособлениями 4, плот 5, состоящий из камер плавучести, тент 6, надувные арки 7 для поддержания тента, водобалластные карманы 8, систему газонаполнения надувных арок 9. Плот связан с аэродинамическим обтекателем при помощи быстроразъемных соединений 10.

Подготовка к выбросу происходит следующим образом. Аэродинамический обтекатель 1 через сливоналивные (насыпные) приспособления 3 заполняется жидким (сыпучим) наполнителем, например водой, до полного заполнения. После заполнения сливоналивные приспособления 3 герметизируются. Плот 5 складывается в транспортное положение и размещается в аэродинамическом обтекателе 1. При этом плот 5 связан с аэродинамическим обтекателем 1 с помощью быстроразъемных соединений 10. Спасательное средство готово к транспортировке. При помощи грузозахватных приспособлений 4 спасательное средство размещается в летательном аппарате.

Спасательное средство работает следующим образом.

После сбрасывания его с летательного аппарата за счет размещения центра тяжести спасательного средства впереди центра давления и размещения центра тяжести на продольной оси симметрии спасательное средство устойчиво движется к месту аварии. При ударе о поверхность воды происходит нарастание давления наполнителя, которое, воздействуя на стенки аэродинамического обтекателя, растягивает его до допустимых величин напряжений эластичного материала. При дальнейшем нарастании давления происходит разгерметизация аэродинамического обтекателя по линиям ослабленной прочности. Происходит удаление наполнителя из аэродинамического обтекателя. При ударе о поверхность моря морская вода воздействует на аэродинамический обтекатель с силой, с которой аэродинамический обтекатель воздействует на морскую воду (3-й закон Ньютона). Плот 5 выстреливается из аэродинамического обтекателя 1 и разворачивается в рабочее положение. При необходимости плот можно освободить от аэродинамического обтекателя путем расфиксирования быстроразъемных соединений 10.

Технические преимущества изобретения по сравнению с прототипом состоят в том, что размещение плота в аэродинамическом обтекателе из эластичного материала с жидким (сыпучим) наполнителем, снабженным линиями ослабленной прочности, сливоналивными (насыпными) и грузозахватными приспособлениями, приводит к повышению надежности спасательной операции при сбрасывании спасательного средства с летательного аппарата.

Применение аэродинамического обтекателя позволяет повысить надежность спасательной операции путем повышения точности и надежности доставки спасательного средства. Известно, что уменьшить аэродинамические силы, действующие на летящий предмет, можно (при заданных размерах) путем уменьшения коэффициентов пропорциональности С_хи С_y, входящих в выражения силы лобового сопротивления и подъемной силы. Эти коэффициенты зависят от формы тела и его углового положения по отношению к вектору скорости. Применение аэродинамического обтекателя с наполнителем позволяет спасательному средству двигаться при нулевом угле атаки. Кроме того, в работе (Беспилотные летательные аппараты. Под ред. Л.С.Чернобрывкина, М.: Машиностроение, 1967, с. 62) приведены величины коэффициентов силы лобового сопротивления тел различной формы. Значение Сх для пластины (плота) С_х = =1,0-1,2 для конуса (аэродинамический обтекатель) С_х = 0,01-0,1. Таким образом, применение аэродинамического обтекателя позволяет приблизительно в 10 раз уменьшить аэродинамические силы, действующие при полете на спасательное средство, тем самым повысить точность доставки спасательного средства, что в конечном итоге позволяет повысить надежность спасательной операции.

Сущность изобретения: спасательное средство содержит плот и аэродинамический обтекатель из эластичного материала, в полости которого размещены плот и жидкий или сыпучий наполнитель. Плот связан с аэродинамическим обтекателем быстроразъемными соединениями и состоит из камер плавучести, тента и поддерживающих его надувных арок, а также водобалластных карманов и системы газонаполнения надувных арок. Аэродинамический обтекатель выполнен со сливоналивным или насыпным приспособлением для наполнителя, а также с грузозахватными приспособлениями. 2 ил.

СПАСАТЕЛЬНОЕ СРЕДСТВО, содержащее плот, состоящий из камер плавучести, тента, надувных арок для поддержания тента, водобалластных карманов и системы газонаполнения надувных арок, отличающееся тем, что оно снабжено аэродинамическим обтекателем из эластичного материала, в полости которого размещены плот и жидкий или сыпучий наполнитель, причем аэродинамический обтекатель выполнен с участками ослабленной прочности, а также со сливоналивным или насыпным приспособлением и грузозахватными приспособлениями, при этом плот связан с аэродинамическим обтекателем быстроразъемными соединениями.