УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕНЕНИЯ ПЛАВУЧЕСТИ ПОДВОДНОГО АППАРАТА Российский патент 2018 года по МПК B63G8/24 B63B22/00 

Описание патента на изобретение RU2668937C1

Изобретение относится к технике освоения океана, а именно к подводным аппаратам с изменяемой плавучестью.

Известно устройство изменения плавучести подводного аппарата (патент RU №2124457, опубл. 10.01.1999 г.), содержащее герметичный прочный корпус с рабочей камерой цилиндрической формы с перемещаемым внутри ее поршнем, который соединен со стержнем, выходящим наружу корпуса, пространство под поршнем заполнено рабочей жидкостью, кипящей при температуре выше 0°С и находящейся в равновесии при давлении насыщенных паров, пространство над поршнем заполнено маслом и через металлическую трубку с управляемым клапаном соединяется с газогидроаккумулятором.

Недостатком является невозможность изменения скорости движения подводного аппарата в процессе погружения/всплытия.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявленному изобретению и принятым в качестве прототипа является устройство изменения плавучести подводного аппарата (Kobayashi Т, Asakawa K, Watanabe K, et al. New buoyancy engine for autonomous vehicles observing deeper oceans. In: Proceedings of ISOPE-2010; Beijing; 2010. p. 401-405). Устройство изменения плавучести подводного аппарата размещено в герметичном корпусе, в котором гидравлический приводной насос возвратно-поступательным движением поршня в цилиндре перемещает рабочую жидкость по трубопроводам с управляемыми клапанами между внешним ресивером переменного объема, изменение объема которого обеспечивает изменение плавучести, а, следовательно, скорости погружения/всплытия, и внутренним ресивером переменного объема.

Анализ технических характеристик прототипа показал, что наряду с таким достоинством как обеспечение изменения плавучести на глубинах 2000-4000 м, недостатком является высокое давление в гидравлической системе при больших глубинах погружения и, как следствие, ограничение по глубине погружения до 4000 м.

В основу изобретения поставлена техническая задача создания устройства для изменения плавучести подводного аппарата, которое обеспечивает возможность работы подводного аппарата, как на малых, так и на больших глубинах погружения подводного аппарата (более 4000 м) с возможностью изменения скорости погружения/всплытия, а также стабилизации на заданной глубине.

Поставленная техническая задача достигается тем, что в герметичный корпус, содержащий гидравлический приводной насос, перемещаемую рабочую жидкость, трубопроводы, управляемые клапаны помещен гидравлический цилиндр с размещенными в нем поршнем со штоком и пружиной, заполненный рабочей жидкостью и инертным газом и соединенный посредством трубопроводов и управляемых клапанов с гидравлическим приводным насосом. При этом шток установлен с возможностью передвижения между окружающей средой и внутренним объемом гидравлического цилиндра, реализуя функции внешнего ресивера переменного объема. Изменение длины части штока, выдвинутой в окружающую среду, обеспечивает заданное изменение плавучести подводного аппарата, а, следовательно, и скорости погружения/всплытия. Диаметр штока меньше диаметра поршня, что позволяет уменьшить давление в гидравлической системе и обеспечить большую глубину погружения. В гидравлическом цилиндре надпоршневое пространство заполнено рабочей жидкостью, а подпоршевое пространство заполнено рабочей жидкостью лишь частично, остальная часть подпоршневого пространства заполнена инертным газом, при этом функции внутреннего ресивера переменного объема реализует подпоршневое пространство гидравлического цилиндра, в котором между поршнем и донышком цилиндра установлена пружина, надетая на шток. Кроме этого, в устройстве изменения плавучести подводного аппарата всасывающая сторона гидравлического приводного насоса снабжена фильтром.

Суть заявленного изобретения объясняется чертежом, на котором изображена схема устройства изменения плавучести подводного аппарата.

Как показано на схеме, устройство изменения плавучести подводного аппарата расположено в герметичном корпусе 13 и содержит гидравлический цилиндр 1, в котором помещаются пружина 4 и поршень 9 со штоком 8, который может выдвигаться через уплотнение 7 в донышке цилиндра в окружающую среду при перемещении поршня 9. Надпоршневое пространство 2 заполнено рабочей жидкостью, а подпоршевое пространство 6 заполнено рабочей жидкостью лишь частично, остальная часть подпоршневого пространства 6 заполнена инертным газом. Гидравлический цилиндр 1 соединен трубопроводами с приводным насосом 11 и фильтром 12. Встроенные в гидравлическую систему управляемые клапаны 3, 5 и 10 позволяют менять направление перемещения рабочей жидкости между надпоршневым и под поршневым пространствами.

В качестве насоса может использоваться, например, шестеренный насос.

В качестве уплотнения могут использоваться, например, сальниковое или сильфонное уплотнение.

В качестве инертного газа могут использоваться, например, азот, углекислый газ и т.п.

Заявляемое изобретение работает таким образом.

Устройство изменения плавучести подводного аппарата работает в двух режимах - всплытия и погружения.

При использовании устройства в режиме всплытия клапан 3 находится в положении «закрыто», а клапан 5 в положении «открыто», при этом клапан 10 переключает сторону нагнетания насоса 11 на надпоршневое пространство 2 цилиндра 1, а всасывающая сторона насоса 11 замыкается на подпоршневое пространство 6. Приведение в действие насоса 11 производит перемещение рабочей жидкости из подпоршневого пространства 6 в надпоршневое пространство 2, что приводит к перемещению поршня 9 вниз, сжатию пружины 4 и расширению находящегося в подпоршневом пространстве 6 инертного газа и выдвижению части штока 8 за пределы гидравлического цилиндра 1 через уплотнение 7 в окружающую среду, а это, в свою очередь, приводит к увеличению плавучести ПА.

В режиме погружения существует два варианта использования устройства. При использовании устройства в режиме погружения по первому варианту клапан 3 находится в положении «открыто», а клапан 5 в положении «закрыто», при этом клапан 10 переключает сторону нагнетания насоса 11 на подпоршневое пространство 6 цилиндра 1, а всасывающая сторона насоса 11 замыкается на надпоршневое пространство 2. Приведение в действие насоса 11 производит перемещение рабочей жидкости из надпоршневого пространства 2 в подпоршневое пространство 6, что приводит к перемещению поршня 9 вверх и соответственно части штока 8 из окружающей среды в пределы гидравлического цилиндра 1 через уплотнение 7, а это, в свою очередь, приводит к уменьшению плавучести подводного аппарата. При использовании устройства в режиме погружения по второму варианту клапана 3 и 5 находятся в положении «закрыто», а клапан 10 соединяет подпоршневое пространство 6 цилиндра 1 непосредственно с надпоршневым пространством 2. При этом, сжатая в режиме всплытия пружина 4 производит перемещение рабочей жидкости из надпоршневого пространства 2 в подпоршневое пространство 6, что приводит к перемещению поршня 9 вверх и соответственно части штока 8 из окружающей среды в пределы гидравлического цилиндра 1 через уплотнение 7, а это, в свою очередь, приводит к уменьшению плавучести подводного аппарата.

Таким образом, перемещением поршня и штока в гидравлическом цилиндре можно управлять плавучестью подводного аппарата, скоростью погружения/всплытия, а также стабилизировать подводный аппарат на заданной глубине.

В результате осуществления заявляемого изобретения получаем устройство для изменения плавучести подводного аппарата, которое обеспечивает возможность работы подводного аппарата, как на малых, так и на больших глубинах погружения подводного аппарата (более 4000 м) с возможностью изменения скорости погружения/всплытия, а также стабилизации на заданной глубине.

Похожие патенты RU2668937C1

название год авторы номер документа
УСТРОЙСТВО ИЗМЕНЕНИЯ ПЛАВУЧЕСТИ ПОДВОДНОГО АППАРАТА 2017
  • Дологлонян Андрей Вартазарович
  • Стаценко Иван Николаевич
  • Сухов Андрей Константинович
  • Греков Александр Николаевич
RU2669468C1
Подводный аппарат планирующего типа 2020
  • Сухоруков Андрей Львович
  • Семенов Вячеслав Борисович
  • Торопов Евгений Евгеньевич
RU2747106C1
Планирующий подводный аппарат 2020
  • Сухоруков Андрей Львович
  • Семенов Вячеслав Борисович
  • Торопов Евгений Евгеньевич
RU2747522C1
Необитаемый подводный аппарат для глубоководных погружений 2020
  • Сухоруков Андрей Львович
  • Торопов Евгений Евгеньевич
  • Семенов Вячеслав Борисович
RU2733190C1
Способ выполнения фото/видеосъемки донных объектов на максимальных глубинах с минимальным искажением и устройство для его осуществления 2023
  • Семенов Дмитрий Олегович
  • Сухоруков Андрей Львович
  • Соколов Роман Владимирович
  • Рогова Людмила Александровна
  • Лускин Борис Анатольевич
RU2821406C1
ИМПУЛЬСНАЯ АЭРОДИНАМИЧЕСКАЯ ТРУБА 2010
  • Ярославцев Михаил Иванович
  • Фомин Василий Михайлович
  • Маслов Анатолий Александрович
  • Мещеряков Алексей Михайлович
  • Пузырев Лев Николаевич
  • Щумский Валентин Витальевич
  • Соколовский Андрей Сергеевич
RU2439523C1
ТЕПЛОВОЕ УСТРОЙСТВО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ПО ГЛУБИНЕ ПОДВОДНОГО АППАРАТА 1998
  • Морозов А.К.
RU2142385C1
УСТАНОВКА ПОГРУЖНАЯ ЭЛЕКТРОГИДРОПРИВОДНАЯ 2015
  • Трулев Алексей Владимирович
  • Леонов Вячеслав Владимирович
RU2579790C1
УСТРОЙСТВО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ПО ГЛУБИНЕ ПОДВОДНОГО АППАРАТА, ИСПОЛЬЗУЮЩЕЕ ТЕПЛОВУЮ ЭНЕРГИЮ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ 1998
  • Морозов А.К.
RU2130401C1
Система питания газодизеля криогенным топливом 1990
  • Кудряш Анатолий Петрович
  • Зеркалий Виталий Степанович
  • Кайдалов Алексей Алексеевич
SU1746034A1

Иллюстрации к изобретению RU 2 668 937 C1

Реферат патента 2018 года УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕНЕНИЯ ПЛАВУЧЕСТИ ПОДВОДНОГО АППАРАТА

Изобретение относится к технике освоения океана, а именно к подводным аппаратам с изменяемой плавучестью. Предложено устройство для изменения плавучести подводного аппарата, содержащее герметичный корпус, гидравлический приводной насос, перемещаемую рабочую жидкость, трубопроводы, управляемые клапаны, гидравлический цилиндр с размещенными в нем поршнем со штоком и пружиной, заполненный рабочей жидкостью и инертным газом и соединенный посредством трубопроводов и управляемых клапанов с гидравлическим приводным насосом. При этом шток установлен с возможностью передвижения между окружающей средой и внутренним объемом гидравлического цилиндра, реализуя функции внешнего ресивера переменного объема. Функции внутреннего ресивера переменного объема реализует подпоршневое пространство гидравлического цилиндра, которое заполнено рабочей жидкостью лишь частично, остальная часть заполнена инертным газом, при этом между поршнем и донышком цилиндра установлена пружина, надетая на шток. Технический результат заключается в улучшении эксплуатационных характеристик устройства для изменения плавучести подводного аппарата. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Формула изобретения RU 2 668 937 C1

1. Устройство изменения плавучести подводного аппарата, расположенное в герметичном корпусе, содержащее гидравлический приводной насос, перемещаемую рабочую жидкость, трубопроводы, управляемые клапаны, отличающееся тем, что содержит гидравлический цилиндр с размещенными в нем поршнем со штоком и пружиной, заполненный рабочей жидкостью и инертным газом и соединенный посредством трубопроводов и управляемых клапанов с гидравлическим приводным насосом, при этом шток установлен с возможностью передвижения между окружающей средой и внутренним объемом гидравлического цилиндра, реализуя функции внешнего ресивера переменного объема, а диаметр штока меньше диаметра поршня, кроме этого, в гидравлическом цилиндре надпоршневое пространство заполнено рабочей жидкостью, а подпоршевое пространство заполнено рабочей жидкостью лишь частично, остальная часть подпоршневого пространства заполнена инертным газом, при этом функции внутреннего ресивера переменного объема реализует подпоршневое пространство гидравлического цилиндра, в котором между поршнем и донышком цилиндра установлена пружина, надетая на шток.

2. Устройство изменения плавучести подводного аппарата по п. 1, отличающееся тем, что всасывающая сторона гидравлического приводного насоса снабжена фильтром.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2018 года RU2668937C1

US 8397658 B1, 19.03.2013
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО (ВАРИАНТЫ) ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ПО ГЛУБИНЕ ПОДВОДНОГО АППАРАТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕМПЕРАТУРНОГО ГРАДИЕНТА МОРСКОЙ СРЕДЫ 1998
  • Комаров В.С.
  • Морозов А.К.
RU2124457C1
US 6142092 A, 07.11.2000
CN 205059972 U, 02.03.2016
СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПЛАВУЧЕСТЬЮ ПРОНИЦАЕМОГО ПОДВОДНОГО АППАРАТА 2005
  • Канарейкин Олег Николаевич
  • Фурсов Александр Николаевич
RU2296693C1
СПОСОБ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ПО ГЛУБИНЕ ПОДВОДНОГО АППАРАТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) 1994
  • Морозов А.К.
RU2081782C1

RU 2 668 937 C1

Авторы

Дологлонян Андрей Вартазарович

Стаценко Иван Николаевич

Сухов Андрей Константинович

Греков Александр Николаевич

Даты

2018-10-04Публикация

2017-10-17Подача