ГИДРОАКУСТИЧЕСКИЙ БУЙ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ МИРОВОГО ОКЕАНА Российский патент 2010 года по МПК B63B22/00 

Изобретение относится к морской технике и предназначено для буйковых станций, снабженных высокоэнергоемкими аккумуляторными батареями в качестве источников энергоснабжения бортовых электрических систем и электронных модулей.

Известны различные типы морских буев, в состав которых входят аккумуляторные батареи, например, автономный всплывающий буй по а.с. СССР №637298, кл. В63С 7/26, 1977 г., автономная позиционная станция - патент №2096247 по заявке №94017168 от 10.05.94 г., класс В63В 22/06, а также автономный всплывающий буй - патент №2025395 по заявке №5047605 от 15.06.92 г., класс В63В 22/06, принятый за прототип. Он содержит цилиндрический корпус, электронный модуль, блок управления, барабан с буйрепом, отделяемое якорное устройство и аккумуляторную батарею.

Общим недостатком перечисленных буев является то, что на них применены в качестве бортовых источников энергоснабжения традиционные аккумуляторные батареи, удельная энергоемкость которых не превышает 90…100 Втч/кг.

Однако в условиях современных требований, предъявляемых к техническим характеристикам современных буев, особенно в военной технике (повышение мощности бортовых энергопотребителей, увеличение времени их функционирования без увеличения массогабаритных характеристик самих буев), удельная энергоемкость традиционных аккумуляторных батарей оказывается недостаточной и требует поиска и применения новых бортовых источников энергоснабжения с более высокими энергетическими характеристиками.

Наиболее подходящей для этих целей является аккумуляторная батарея, собранная из литиевых элементов. Удельная энергоемкость этой батареи 1,5…2 раза превосходит энергоемкость традиционных аккумуляторных батарей, применяемых на буях.

Однако применение литиевой аккумуляторной батареи сопряжено с опасностью ее перегрева под воздействием предельно допустимого разрядного тока в рабочем режиме или под воздействием теплового поля, возникающего, например, во время пожара при хранении буя.

Целью настоящего изобретения является создание гидроакустического буя для исследования Мирового океана, оснащенного высокоэнергоемкой бортовой аккумуляторной батареей и обеспечивающей защиту бортовой батареи от перегрева как на предельных режимах ее функционирования, так и под воздействием внешнего теплового поля при его хранении.

Поставленная цель достигается тем, что в гидроакустическом буе для исследования Мирового океана, содержащем цилиндрический корпус, электронные модули измерительной и регистрирующей аппаратуры, отделяемый гидроакустический модуль и аккумуляторную батарею, корпус выполнен из двух вставленных концентрично одна в другую цилиндрических оболочек, причем цилиндрическая полость соединена с забортной средой каналами, а аккумуляторная батарея собрана из литиевых элементов, установленных в кольцевой полости, и отделена от наружной оболочки воздушным зазором.

При таком выполнении удается обеспечить защиту бортовой литиевой батареи от перегрева как под воздействием предельного разрядного тока в рабочем режиме, так и под воздействием внешнего теплового поля при ее хранении.

Схематично устройство буя в исходном состоянии показано на фиг.1. На фиг.2 показан буй в рабочем состоянии. На фиг.3 показан разрез А-А.

Гидроакустический буй состоит из металлического корпуса, выполненного из наружной 1 и внутренней 2 цилиндрических оболочек. Внутри корпуса размещены электронные модули 3 измерительной и регистрирующей аппаратуры и блок управления 4. Внутренняя оболочка 2 представляет собой полый оребренный многогранник. В кольцевой полости буя 5 на гранях внутренней оболочки между теплоотводящими ребрами 6 установлены элементы 7 литиевой батареи, прижатые к теплоотводящим граням внутренней оболочки крышками 8. В цилиндрической полости 9 буя размещена отделяемая гидроакустическая капсула 10, соединенная с электронными модулями 3 буя кабель-тросом 11, проходящим через гермоввод 12. Цилиндрическая полость 9 буя соединена с забортной средой каналами 13.

Буй функционирует следующим образом.

После постановки буя по команде бортового блока управления гидроакустическая капсула 10 отделяется от корпуса буя и под действием силы отрицательной плавучести выходит из цилиндрической полости 9 и заглубляется. Одновременно с этим происходит заполнение цилиндрической полости забортной водой, поступающей по каналам 13, размотка кабель-троса 11 с гидроакустической капсулы и включение литиевой аккумуляторной батареи, подающей электропитание бортовым потребителям. Тепло, выделяемое при работе аккумуляторной батареи, нагревает ее элементы 7, которые благодаря плотному прилеганию своих поверхностей к теплоотводящим граням и плоскостям теплоотводящих ребер 6 передают тепло внутренней оболочке 2, которая, в свою очередь, передает это тепло забортной воде, заполнившей цилиндрическую полость 9. Нагретая вода как более легкая по сравнению с холодной поднимается вверх и отводится за борт по каналам 13, уступая место холодной забортной воде, поступающей снизу через открытую кормовую горловину, образуя естественный теплоотводящий поток. Таким образом осуществляется интенсивная теплопередача от элементов батареи в забортную воду, предохраняя их от перегрева разрядным током.

Кроме того, размещение элементов батареи на гранях внутренней оболочки позволяет отделить их от наружной оболочки воздушным кольцевым зазором 5, который служит теплоизолятором и препятствует интенсивной теплопередаче от наружной оболочки к элементам батареи, предохраняя батарею от перегрева в случае возникновения наружного теплового поля.

По предлагаемому изобретению разработан и изготовлен макет буя, который прошел предварительные испытания.

Изобретение относится к морской технике и представляет собой гидроакустический буй, снабженный высокоэнергоемкой аккумуляторной батареей. Буй содержит цилиндрический корпус, электронные модули измерительной и регистрирующей аппаратуры, блок управления, отделяемый гидроакустический модуль, аккумуляторную батарею, собранную из литиевых элементов. Корпус буя выполнен из двух вставленных концентрично одна в другую оболочек, образующих кольцевую и цилиндрические полости. В кольцевой полости расположена аккумуляторная батарея, между элементами батареи и внешней оболочкой имеется воздушный зазор. Цилиндрическая полость соединена каналами с забортной средой и при опускании отделяемого гидроакустического модуля заполняется водой. Вследствие циркуляции воды происходит охлаждение батарей. Достигается возможность применения аккумуляторных батарей большей мощности. 3 ил.

Гидроакустический буй для исследования Мирового океана, содержащий цилиндрический корпус, электронные модули измерительной и регистрирующей аппаратуры, блок управления, отделяемый гидроакустический модуль и аккумуляторную батарею, отличающийся тем, что корпус буя выполнен из двух вставленных концентрично одна в другую оболочек, образующих кольцевую и цилиндрическую полости, причем цилиндрическая полость соединена с забортной средой каналами, а аккумуляторная батарея собрана из литиевых элементов, установлена в кольцевой полости и отделена от наружной оболочки воздушным зазором.