ПОДВОДНЫЙ АППАРАТ Российский патент 2001 года по МПК B63G8/00 

Изобретение относится к подводному судостроению и может быть использовано при создании маневренных подводных аппаратов различного назначения.

Известны подводные аппараты (ПА), имеющие прочный и легкий корпус, движительно-рулевой комплекс (ДРК), дифферентную систему, аварийный балласт и систему управления движением ПА /А.А. Пугачевский. Обитаемые подводные аппараты больших глубин. Сб. "Судостроение за рубежом", Изд. ЦНИИ им. ак. А. Н. Крылова, Л., 1989, N 6, с. 14./.

При этом движение в продольном (маршевом) направлении обеспечивают кормовой винт, установленный в насадке с возможностью поворота относительно вертикальной оси, и два боковых винта в составе бортовых колонок, установленных с возможностью поворота относительно горизонтальной оси для создания дополнительного упора в продольном направлении и вертикального перемещения, причем движение такого ПА в поперечном (лаговом) направлении практически не обеспечено. Изменение дифферента производится путем смещения центра тяжести ПА за счет перемещения жидкости (ртуть) между цистернами дифферентной системы, установленными в носу и корме ПА. Аварийное всплытие ПА может быть обеспечено, в частности, путем сброса ртути, размещенной в емкостях. Недостатки известных ПА заключается в их ограниченной маневренности, а также в возможной угрозе экологической безопасности эксплуатации в аварийных условиях.

Известны ПА, для обеспечения движения и маневрирования которых в пространстве их ДРК содержит систему движителей, размещенных определенным образом, обеспечивающую при согласованной работе элементов ДРК перемещение ПА в любом направлении (т.е. одновременно по трем ортогональным направлениям) с учетом величин крена и дифферента ПА.

Известен ПА ВМФ РФ, в частности, по рабочему проекту 1839 /Альманах "Тайфун" 1999, N 3, с. 23/, ДРК которого включает следующие движители - один кормовой винт, установленный в поворотной насадке, для обеспечения движения в продольном направлении, два бортовых винта, установленных в вертикальных трубах, для обеспечения вертикального перемещения, и по одному винту в носу и корме, размещенных в поперечных горизонтальных трубах, для обеспечения движения лагом. При этом каждый из винтов обеспечивает движение в направлении какой-либо пространственной оси, а для достижения максимальной скорости перемещения в любом направлении и маневренности ПА необходимо, чтобы каждый из симметричных движителей обеспечивал не менее 50 процентов величины упора в соответствующем направлении. Управление перемещением ПА предусматривает работу движителей с учетом дифферента судна, изменение которого осуществляется также смещением центра тяжести судна при перемещении балласта между цистернами, установленными в носу и корме. Недостатком известного ПА являются значительные массогабаритные характеристики систем движительно-рулевой и дифферентной, а также возможность загрязнения окружающей среды в результате аварийного сброса балласта, например ртути из ртутно-масляной дифферентной системы.

Известен ПА США "Deep Quest" /N.Gierschner. Tauchboote, Tauchferzenge fus alles welt. Berlin, 1980, S. 205/, включающий легкий корпус, размещенные в нем ДРК и дифферентную систему с балластом, связанные с устройством управления движением, размещенные в прочном корпусе. В состав ДРК входят движители, установленные в легком корпусе вдоль каждой из пространственных ортогональных осей, а именно два кормовых маршевых винта, установленных в насадках, два винта - по одному и в носу, и в корме ПА - установленных в трубах, для движения в вертикальном направлении, один водометный движитель, установленный в средней части ПА с горизонтальным выбросом струи для движения в поперечном (лаговом) направлении. Дифферентная система включает носовую и кормовую цистерны, перегонка жидкости (ртути) между которыми по трубопроводу создает дифферентующий момент, при этом для обеспечения всплытия ПА в аварийной ситуации предусмотрена возможность сливания ртути, используемой в качестве балласта. Кроме того, на ПА установлены специальные опорные устройства для постановки на грунт или иное основание.

Недостатком известного ПА являются неудовлетворительные эксплуатационные характеристики, обусловленные значительными массогабаритными характеристиками системы движителей, которые ограничивают маневренность и увеличивают инерционность ПА, а также возможностью вредного экологического воздействия балласта.

Известный подводный аппарат, включающий легкий корпус, размещенные в нем движительно-рулевой комплекс в составе двух кормовых маршевых винтов в насадках, двух бортовых винтов вертикального движения, размещенных в трубах, центрального кормового и носового винтов поперечного движения, дифферентную систему с балластом, связанные с устройством управления движением, размещенным в прочном корпусе, а также опорное устройство, выбран в качестве ближайшего аналога заявляемого ПА.

Из практики использования ПА известно, что маршевые движители работают около 80-90 процентов общего времени работы ДРК под водой, вертикальные - 5-10 процентов, а лаговые - менее 5 процентов от общего времени. Но при этом масса лагового и вертикального движителей составляет около половины от всей массы маршевого комплекса. Поэтому использование в составе ДРК стационарных движительных устройств, которые работают эпизодически, но имеют большую массу, увеличивает массогабаритные характеристики ПА в целом, что приводит к ограниченной маневренности ПА вследствие его большой инерционности. В экономическом отношении это приводит к увеличению затрат на эксплуатацию ПА, что снижает эффективность их практического использования.

Задача изобретения состоит в улучшении эксплуатационных характеристик и эффективности использования подводных аппаратов.

Задача решена тем, что в известном подводном аппарате, включающем легкий корпус, размещенные в нем движительно-рулевой комплекс в составе двух кормовых маршевых винтов в насадках, двух бортовых винтов вертикального движения, размещенных в трубах, центральных кормового и носового винтов поперечного движения, дифферентную систему с балластом, связанные с устройством управления движением, размещенным в прочном корпусе, а также опорное устройство, в соответствии с изобретением кормовые маршевые винты и центральный кормовой винт поперечного движения установлены на колонках, причем колонка центрального кормового винта выполнена с возможностью поворота в горизонтальной плоскости в диапазоне углов ±90^o от продольной оси судна, а колонки кормовых маршевых винтов выполнены с возможностью поворота в вертикальной плоскости, при этом дифферентная система выполнена в виде по крайней мере двух труб, укрепленных снаружи легкого корпуса, внутри которых размещен капсулированный балласт, кинематически связанный тягой с устройством управления движением.

Кроме того, опорное устройство совмещено с трубами дифферентной системы.

Кроме того, трубы дифферентной системы укреплены на легком корпусе посредством пироболтов.

Технический результат изобретения заключается в придании элементам ДРК дополнительных функциональных возможностей в части изменения пространственного положения, так что суммарная величина упора движителей в нужном направлении изменяется за счет разворота и использования движителей другого направления. Это позволяет сочетать их между собой так, чтобы увеличить маневренность ПА при одновременном уменьшении массогабаритных характеристик ПА и тем самым улучшить важнейшие эксплуатационные характеристики и экономичность ПА. Кроме того, выполнение дифферентной системы в виде труб, образующих одновременно и опору на грунт, и капсулированный балласт, кинематически связанный тягой с устройством управления движением ПА для быстрого перемещения балласта, позволяют не только упростить процесс управления ПА, но и повысить экологическую безопасность аварийного всплытия ПА и, в целом, эффективность его использования.

Сущность изобретения представлена на фиг. 1 - схема ПА, вид сбоку, и фиг. 2 - то же, вид сверху.

Подводный аппарат содержит прочный корпус 1, легкий корпус 2, ДРК в составе: кормовые маршевые движители 3, центральный маршевый движитель 4, боковые вертикальные движители 5, размещенные в трубах, и центральный поперечный движитель 6, установленный в трубе. К легкому корпусу 2 снизу прикреплены образующие дифферентную систему по крайней мере две трубы 7, в которых размещен капсулированный балласт 8, кинематически связанный тягой 9 с устройством управления движением ПА 10, размещенным в прочном корпусе 1, через исполнительный орган устройства (на фиг. 1, 2 не показан). Трубы 7 дифферентной системы образуют одновременно опору ПА на грунт и крепятся к корпусу 2 пироболтами 11.

Кормовые движители образованы каждый винтом 12, установленным на колонке 13, выполненной известным образом с возможностью поворота относительно соответствующей выбранной оси.

ПА эксплуатируют следующим образом. В исходном положении ДРК колонка 13 центрального кормового маршевого движителя 4 находится в положении, обеспечивающем создание упора в продольном (маршевом) направлении. При необходимости увеличения скорости маршевого хода устройство управления 10 разворачивает колонки 13 кормовых маршевых движителей 3 на заданный угол для создания дополнительного упора в продольном направлении, при этом ориентация по курсу осуществляется колонкой движителя 4.

Для обеспечения движения лагом (в поперечном направлении) колонку центрального маршевого движителя 4 поворачивают на угол +90 (или -90) градусов относительно продольной оси ПА (на борт), при этом колонка 13 и винт 12 движителя 4 совместно с винтом центрального поперечного движителя 6 обеспечивают создание упора и движение в поперечном направлении.

Для обеспечения движения ПА в вертикальном направлении колонки 13 кормовых маршевых движителей 3 поворачивают до достижения вертикального положения (показано пунктиром), при котором они совместно с боковыми вертикальными движителями 5 создают упор и обеспечивают движение по вертикали.

Таким образом, поворот колонок позволяет им осуществить дополнительные функции по созданию упора в нужных направлениях, совмещая их с основными функциями, что позволяет сократить их состав и общую массу, снизить инерционность и тем самым улучшить маневренность ПА.

Величина дифферента ПА определяется положением балласта в дифферентной системе. Балласт капсулирован, поэтому для его перемещения используют тягу 9, например, в виде каната, прикрепленного к капсуле с балластом 8, соединенную через исполнительный орган с устройством управления 10, которое определяет положение балласта 8 и отрабатывает его также посредством своего исполнительного органа, обеспечивая хорошую маневренность ПА.

При осуществлении сложного движения в пространстве устройство управления 10 выдает команды на угол разворота колонок движителей с учетом углов крена и дифферента ПА. Такое устройство может быть выполнено известным образом (например, на базе электронного устройства управления по заявке N 62-34593, Япония, B 63 G 8/24, опубл. 28.07.87 г.). Необходимость такого управления возникает и в связи с возможностью посадки ПА на грунт с использованием дифферентной системы, выполненной в виде трубчатых опор с балластом.

В случае аварийной ситуации устройство управления 10 дает команду на подрыв пироболтов 11, которыми трубы 7 крепятся к легкому корпусу 2, в результате чего балласт 8 сбрасывается вместе с трубами 7, а ПА всплывает. При этом снижается риск неблагоприятного воздействия на экологию среды в зоне аварии.

Таким образом, заявляемый ПА характеризуется улучшенными эксплуатационными характеристиками и может быть эффективно использован на практике, расширяя арсенал подводных технических средств.

Изобретение относится к подводному судостроению, в частности к конструкции подводных аппаратов. Аппарат включает прочный корпус с устройством управления движением, легкий корпус и размещенные в нем движительно-рулевой комплекс в составе двух кормовых маршевых винтов в насадках, двух бортовых винтов вертикального движения, размещенных в трубах, центральных кормового и носового винтов поперечного движения и дифферентную систему с балластом, связанные с устройством управления движением, а также опорное устройство. Кормовые маршевые винты размещены на колонках, установленных с возможностью поворота в вертикальной плоскости. Центральный кормовой винт поперечного движения размещен на колонке, установленной с возможностью поворота в горизонтальной плоскости в диапазоне углов ± 90^o от продольной оси судна. Дифферентная система выполнена в виде по крайней мере двух труб, укрепленных снаружи легкого корпуса, в которых размещен капсулированный балласт, кинематически связанный тягой с устройством управления движением. Достигается улучшение эксплуатационных характеристик аппарата и эффективность его использования. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Подводный аппарат, включающий легкий корпус, размещенные в нем движительно-рулевой комплекс в составе двух кормовых маршевых винтов в насадках, двух бортовых винтов вертикального движения, размещенных в трубах, центральных кормового и носового винтов поперечного движения, дифферентную систему с балластом, связанные с устройством управления движением, размещенным в прочном корпусе, а также опорное устройство, отличающийся тем, что кормовые маршевые винты и центральный кормовой винт поперечного движения установлены на колонках, причем колонки кормовых маршевых винтов установлены с возможностью поворота в вертикальной плоскости, а колонка центрального кормового винта установлена с возможностью поворота в горизонтальной плоскости в диапазоне углов ± 90^o от продольной оси судна, при этом дифферентная система выполнена в виде по крайней мере двух труб, укрепленных снаружи легкого корпуса, внутри которых размещен капсулированный балласт, кинематически связанный тягой с устройством управления движением. 2. Подводный аппарат по п.1, отличающийся тем, что опорное устройство совмещено с трубами дифферентной системы. 3. Подводный аппарат по п.1, отличающийся тем, что трубы дифферентной системы укреплены на легком корпусе посредством пироболтов.