СПОСОБ СТАРТА ПОДВОДНОГО АППАРАТА И ПОГРУЖНАЯ РЕШЕТКА ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Российский патент 2003 года по МПК F41F3/07 F41F7/00 

Изобретение относится к области прикладной гидромеханики, в частности к вопросу нестационарного гидродинамического взаимодействия элементов эгергопропульсивного комплекса подводных аппаратов (ПА), и может быть использовано для практической оценки и оптимизации стартовых характеристик энергопропульсивных комплексов подводных аппаратов и построения математических моделей течений.

Известен и широко распространен на практике способ старта подводных снарядов из торпедных аппаратов путем создания сжатым газом начального импульса сил гидродинамического давления в кормовой области снаряда. Способ реализуется флотами стран мира на подводных лодках, которые содержат направляющую трубу, баллоны сжатого газа и трубопроводы подачи газа в область заднего среза направляющей трубы (См. Политехнический словарь. /3-е изд. М.: Советская энциклопедия, 1989, стр. 540). Высокая стоимость изготовления и сложность эксплуатации таких устройств подводного старта очевидны.

Известен способ старта подводного аппарата из погружной направляющей решетки путем самовыхода с использованием тяги движителя ПА при запуске его двигателя (см. "Инструкция по проведению работ из погружной решетки." ФГУП ЦНИИ "Гидроприбор", СПб., 2002, лист 4 и рис.1.). Способ не требует дополнительных источников энергии для подводного старта подводного аппарата и принят за прототип.

Способ-прототип реализуется с использованием погружной решетки, которая представляет собой наборную, сварную, цилиндрическую конструкцию, состоящую из отдельных колец, связанных между собой продольными ребрами жесткости. ПА устанавливают внутри решетки и удерживают от продольных перемещений (внутри решетки) траверсой решетки, наворачиваемой на кормовую втулку ПА. (см. рис. 1. "Инструкция по проведению работ из погружной решетки. " ФГУП ЦНИИ "Гидроприбор", СПб. , 2002). Данная погружная решетка принята за прототип. Решетку с ПА опускают на грузовом тросе на заданную глубину. После запуска двигателя, под действием тяги движителя, ПА стартует вдоль продольной оси решетки.

Основным недостатком способа-прототипа является повышенная динамическая нагрузка на энергопропульсивный комплекс ПА и низкая динамика старта. Причина указанного физически обусловлена характером набора тяги на старте при одновременном воздействии в момент старта как инерции самого двигателя, так и пропульсивного комплекса ПА.

Целью предложенного технического решения является повышение устойчивости старта и уменьшение стартовых нагрузок энергопропульсивного комплекса ПА.

Поставленная задача решается путем временного разделения инерционного противодействия, возникающего в знергопропульсивном комплексе ПА при старте. Для этого после запуска двигателя удерживают траверсой решетки корпус аппарата в исходном положении от продольного перемещения в погружной решетке и освобождают пиропатроном траверсу после набора двигательно-движительным комплексом частоты вращения, равной четверти и более от расчетного (прогнозируемого) номинального значения, соответствующего установившемуся режиму движения ПА.

Сопоставительный анализ способа-прототипа и заявленного способа показывает, что последний отличается от известного наличием новых операций и порядком ведения операций, причем операция "удержания" гарантирует набор двигательно-движительным комплексом заданного уровня стартовой мощности без инерционного противодействия пропульсивного комплекса ПА, т.к. продольная скорость ПА равна нулю. Кроме того, при указанном уровне набора частоты вращения в заявленном способе выше (чем у прототипа) уровень потенциальной энергии полного комплекса ПА на момент начала его движения в решетке. Т.о., ПА стартует энергичней, что подтверждает достижение поставленной цели.

Реализация заявленного способа обеспечивается использованием погружной решетки для старта подводного аппарата. Решетка содержит набор колец, связанных продольными ребрами жесткости, траверсу и скобы крепления решетки с аппаратом к грузовому подъемному тросу.

На заявленной решетке дополнительно монтирована вторая траверса-планка с парой отверстий, в одном из которых установлена ось вращения планки относительно корпуса решетки, а в другом - ось-чека, связанная с подвижным поршнем, установленным герметично в корпусе, закрепленном на погружной решетке, причем траверса-планка установлена на переднем срезе пилона подводного аппарата, а герметичный корпус снабжен пиропатроном и электрокабелем подачи сигнала подрыва. Такая погружная решетка обеспечивает реализацию предложенного алгоритма старта, сохраняя присущую прототипу простоту эксплуатации.

Для описания предложенного способа рассмотрим типовую методику старта ПА. На фиг.1 представлена конструкция погружной решетки; на фиг.2 - поперечный разрез одного из возможных вариантов устройства стопорения, реализующего алгоритм запуска по предложенному способу.

В погружной решетке 1 (фиг. 1) установлен ПА 2 до упора в траверсу 3 хвостовой втулкой. На грузовом тросе 6 решетка погружается на заданную глубину. Устройство стопорения 4 монтировано на раме 1 и по переднему срезу пилона 5 второй траверсой-планкой 7 (фиг.2) удерживает корпус ПА от продольных смещений в исходном положении. В корпусе 8 устройства стопорения герметично установлен поршень 9 с пиропатроном 10 и осью-чекой 11, фиксирующей планку 7 от поворота относительно оси 12. Стакан 13 герметизирует место установки пиропатрона 10, подрыв которого осуществляется по кабелю 14 с судна обеспечения испытаний.

После запуска двигателя оператор фиксирует его разгон до четверти или несколько более относительно уровня установившегося режима и дает сигнал на подрыв пиропатрона 10. Поршень 9 вытягивает ось-чеку 11, освобождая планку 7. Планка поворачивается относительно оси 12 и освобождает ПА, который стартует с предварительно разогнанным движителем.

Отметим для ясности, что возможны различные схемы реализации алгоритма подрыва как на основе временных схем разомкнутого типа, так и на основе замкнутых автоматических систем. Нижний же уровень в четверть номинальной частоты вращения лопастной системы движителя базируется на том факте, что в швартовном режиме коэффициент упора в три-четыре раза превосходит его величину, соответствующую ходовому режиму движения судна (Справочник по теории корабля: т. 1/Под ред. Я.И. Войткунского. - Л.: Судостроение, 1985, Раздел третий).

Заявителем успешно апробирован заявленный способ с использованием предложенной погружной решетки при проведении плановых работ.

Использование заявленного способа и предложенного варианта его реализации обеспечило уменьшение стартовых нагрузок на элементы энергопропульсивного комплекса ПА и повышение устойчивости старта.

Изобретение относится к прикладной гидромеханике, в частности к вопросу нестационарного гидродинамического взаимодействия элементов энергопропульсивного комплекса подводных аппаратов (ПА), и может быть использовано для практической оценки и оптимизации стартовых характеристик энергопропульсивных комплексов ПА. Сущность изобретения заключается в том, что после запуска двигателя при старте ПА корпус аппарата удерживают в исходном положении от продольного перемещения траверсой решетки и освобождают пиропатроном траверсу после набора двигательно-движительным комплексом частоты вращения, равной четверти и более от расчетного номинального значения. На погружной решетке смонтирована дополнительная траверса-планка с парой отверстий. В одном из отверстий установлена ось вращения планки относительно корпуса решетки. В другом - ось-чека, связанная с подвижным поршнем, установленным герметично в корпусе, закрепленном на погружной решетке. Траверса-планка установлена на переднем срезе пилона подводного аппарата, а герметичный корпус снабжен пиропатроном и электрокабелем подачи сигнала подрыва. Технический результат изобретения состоит в уменьшении стартовой динамической нагрузки на элементы пропульсивного комплекса ПА и повышении устойчивости старта. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ старта подводного аппарата путем самовыхода из погружной решетки, отличающийся тем, что после запуска двигателя удерживают корпус аппарата в исходном положении от продольного перемещения траверсой решетки и освобождают пиропатроном траверсу после набора двигательно-движительным комплексом частоты вращения, равной четверти и более от расчетного номинального значения.2. Погружная решетка для старта подводного аппарата, содержащая набор колец, связанных продольными ребрами жесткости, траверсу и скобы крепления решетки с аппаратом к грузовому подъемному тросу, отличающаяся тем, что на решетке смонтирована дополнительная траверса-планка с парой отверстий, в одном из которых установлена ось вращения планки относительно корпуса решетки, а в другом - ось-чека, связанная с подвижным поршнем, установленным герметично в корпусе, закрепленном на погружной решетке, причем траверса-планка установлена на переднем срезе пилона подводного аппарата, а герметичный корпус снабжен пиропатроном и электрокабелем подачи сигнала подрыва.