КАМЕРА ПЛАВУЧЕСТИ ПОДВОДНОГО АППАРАТА Российский патент 2014 года по МПК B63G8/00 B63G8/24 

Изобретение относится к камерам плавучести подводных обитаемых и необитаемых аппаратов с автоматическим и телеуправляемым регулированием, преимущественно тихоходных, используемых для освоения мирового океана.

Известны камеры плавучести подводных аппаратов, представляющие собой гибкие оболочки, наполняемые воздухом из резервуара сжатого воздуха. Для регулирования плавучести их наполняют воздухом или выпускают из них воздух (см., например, патент РФ №24987 на полезную модель «Подводный аппарат с крыльями»).

Известны также камеры плавучести подводных аппаратов, в которых гибкие оболочки снабжены крышками, которыми закрывают камеры плавучести в спущенном состоянии во время движения подводного аппарата (см., например, патент РФ №2120883 на изобретение «Подводная лодка»).

Известны также камеры плавучести подводных аппаратов, в которых используются гибкие оболочки, заключенные в сетку из тросов (см., например, патент РФ №2120882 на изобретение «Подводная лодка»). Натягивая тросы лебедками, ускоряют процесс выпуска воздуха их оболочки, что приводит к уменьшению плавучести.

В качестве прототипа выбрано известное устройство (см., например, патент РФ №2120882 на изобретение «Подводная лодка»), включающее подводный аппарат с камерами плавучести из гибких оболочек, заключенных в сетку из тросов, набор лебедок для натяжения тросов и крышек для размещения оболочек в спущенном состоянии во время движения подводного аппарата. Камера плавучести при этом используется преимущественно в качестве средства аварийного всплытия. Для этого в аварийной ситуации открывают крышки, ослабляют тросы и наполняют камеры сжатым воздухом или газами от пиропатрона. Складывание камер плавучести производится при одновременном выпускании воздуха или газов и натягивании тросов. После складывания камеры плавучести закрываются крышками. При такой конструкции камер плавучести процесс наполнения и складывания занимает много времени, при этом подводный аппарат должен находиться в неподвижном состоянии во избежание повреждения камер плавучести, и, кроме того, оболочки камер плавучести могут быть повреждены забортными предметами.

Задачей заявляемого изобретения является создание защищенной от механического воздействия конструкции камер плавучести, позволяющей осуществлять их достаточно быстрое складывание и наполнение.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в ускорении процесса складывания и наполнения газом гибкой оболочки камеры плавучести и соответственно в последующем в связи с этим изменением размеров гибкой оболочки, а следовательно, в обеспечении всплытия или погружения подводного аппарата, кроме того, в защите гибкой оболочки камеры плавучести от механического повреждения.

Указанный технический результат достигается тем, что в камере плавучести подводного аппарата, включающей гибкую оболочку, наполняемую газом, и устройство для ее складывания, гибкая оболочка размещена между верхней и нижней платформами, которые по краям соединены друг с другом с помощью листовых пружин и шарниров, а в средней своей части снаружи между верхней и нижней платформами установлены трубчатые мускулы. Причем гибкая оболочка может быть составной и выполненной из нескольких оболочек, параллельно соединенных с магистралями наполнения и выхлопа. Материалом гибкой оболочки может быть армированная пленки или листы полимера. Кроме того, трубчатые мускулы могут быть выполнены в виде диагонально-армированных рукавов из эластичного материала и при этом они могут иметь пневматическое или гидравлическое исполнение. Следует иметь в виду, что в качестве трубных мускулов могут быть использованы трубные мускулы, разработанные компанией Festo (см., например, www.festo.com, а также руководство к Fleuidic Muscle DMSP-…/MAS-…). Подобные трубные мускулы способны осуществлять быстрое сокращение и растяжение, а это позволяет быстро изменять объем камеры всплытия. Размещение гибкой оболочки внутри полости, ограниченной платформами, плоскими пружинами и трубчатыми мускулами уменьшает риск повреждения гибкой оболочки набегающим потоком воды и забортными предметами.

Заявляемое техническое решение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен фронтальный вид камеры плавучести в наполненном состоянии, на фиг.2 - вид сверху на камеру плавучести, на фиг.3 - аксонометрический вид камеры плавучести, на фиг.4 показан вариант системы управления камерами плавучести.

Камера плавучести состоит из верхней платформы 1, нижней платформы 2, соединенных пластинчатыми пружинами 3, 4, 5 и 6 через шарниры 7 и 8. Между верхней платформой 1 и нижней платформой 2 диагонально установлены трубчатые мускулы 9. В пространстве между платформами, пружинами и мускулами расположена гибкая оболочка 10. Трубчатые мускулы 9 представляют собой диагонально-армированные рукава из эластичного материала. При подаче давления во внутреннюю полость мускула 9 рукав увеличивается в диаметре и уменьшается по длине. Трубчатые мускулы 9 могут иметь пневматическое или гидравлическое исполнение в зависимости от используемого материала рукава.

Система управления работой камеры плавучести, например, может состоять из резервуара сжатого воздуха 11, редуктора 12, пневматического распределителя 13, клапанов 14 и 15, устройства выхлопа 16. При применении гидравлических трубчатых мускулов подача рабочей жидкости происходит из гидростанции 17 с регулятором давления 18, через управляемый гидравлический распределитель 19.

Камера плавучести работает следующим образом. Для наполнения камеры плавучести переключением распределителя 19 сбрасывают давление рабочей жидкости в трубчатых мускулах 9 и одновременно распределителем 13 включают подачу сжатого воздуха из резервуара 11 в гибкую оболочку 10. Для сброса воздуха из камеры плавучести распределителем 13 соединяют полость гибкой оболочки 10 с устройством выхлопа 16 и распределителем 19 включают подачу рабочей жидкости в трубчатые мускулы 9. Сокращение трубчатых мускулов 9 сдвигает платформы 1 и 2 и уменьшает объем камеры плавучести.

Для повышения устойчивости боковых стенок гибкой оболочки 10 целесообразно изготовлять ее составной из нескольких оболочек, параллельно соединенных с магистралями наполнения и выхлопа (см. фиг.3), а в качестве материала гибких оболочек 10 можно использовать армированные пленки или листы из полимеров. Сокращение и растяжение трубчатых мускулов 9 происходит быстро, например, можно достичь времени сокращения 1/ 20 с, поэтому объем камеры всплытия можно быстро изменить. Гибкая оболочка 10 размещена внутри полости, ограниченной платформами 1 и 2, плоскими пластинчатыми пружинами 3, 4, 5, 6 и трубчатыми мускулами 9, что уменьшает риск повреждения гибкой оболочки 10 набегающим потоком воды и забортными предметами.

Заявленная конструкция камеры плавучести позволяет реализовать способ изменения плавучести, при котором объем камеры плавучести изменяется без выпуска и поддува воздуха из резервуара сжатого воздуха 11, а только за счет укорачивания и удлинения трубчатых мускулов 9. При этом воздух, находящийся в гибкой оболочке 10, сжимается сильнее или слабее. В результате подводный аппарат будет медленно погружаться или всплывать без расходования запаса сжатого воздуха. При частых вертикальных перемещениях такой режим работы подводного аппарата увеличит время его нахождения под водой.

Изобретение относится к подводным обитаемым и необитаемым аппаратам с автоматическим и телеуправляемым регулированием, преимущественно тихоходным, используемым для освоения мирового океана. Камера плавучести подводного аппарата содержит гибкую оболочку, наполняемую газом по магистралям наполнения и выхлопа, устройство для складывания гибкой оболочки. Гибкая оболочка размещена между верхней и нижней платформами, которые по краям соединены друг с другом с помощью листовых пружин и шарниров, а в средней своей части снаружи между верхней и нижней платформами установлены диагонально-армированные рукава из эластичного материала, которые имеют пневматическое или гидравлическое исполнение. Обеспечивается быстрое всплытие или погружение подводного аппарата за счет изменения размеров гибкой оболочки. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Камера плавучести подводного аппарата, включающая гибкую оболочку, наполняемую газом по магистралям наполнения и выхлопа, и устройство для складывания гибкой оболочки, отличающаяся тем, что гибкая оболочка размещена между верхней и нижней платформами, которые по краям соединены друг с другом с помощью листовых пружин и шарниров, а в средней части снаружи между верхней и нижней платформами установлены диагонально-армированные рукава из эластичного материала.

2. Камера плавучести по п.1, отличающаяся тем, что гибкая оболочка выполнена составной из нескольких оболочек, параллельно соединенных с магистралями наполнения и выхлопа.

3. Камера плавучести по п.1, отличающаяся тем, что диагонально-армированные рукава из эластичного материала могут иметь пневматическое или гидравлическое исполнение.