Планирующий подводный аппарат Российский патент 2020 года по МПК B63G8/00 B63C11/48 

Изобретение относится к судостроению, конкретно к автономным необитаемым подводным самоходным аппаратам (планерам - глайдерам) и может быть использовано для исследования водных акваторий.

Известен подводный аппарат «Дениз» типа «ныряющее блюдце» (см. Войтов Д.В. Подводные обитаемые аппараты / Д.В. Войтов - М.: Издательство Астрель, 2002. - стр. 84-89). В корпусе аппарата расположен кормовой насос. Пластиковые трубы огибают прочный стальной корпус. Пластиковые трубы оканчиваются соплами, способными поворачиваться в вертикальной плоскости и выбрасывать воду под любым углом. Маневрирование подводного аппарата осуществляется за счет изменения угла поворота сопел.

Недостатки данного подводного аппарата связаны со значительным расходом энергии, затрачиваемой на создание струйного течения в соплах и, соответственно, на движение и маневрирование подводного аппарата, а также с трудностями в реализации механизма поворота сопел на значительных глубинах из-за высокого забортного давления, что снижает его надежность и живучесть, ухудшает маневренные характеристики и может быть причиной навигационных аварий.

Известен подводный аппарат, содержащий полый корпус в форме двояковыпуклой линзы с гребными винтами, рулем и сквозным каналом (пат. RU №2356780, опубл. 27.05.2009, МПК: B63G 8/00). В сквозном канале расположен движитель в виде винта Архимеда с возможностью реверсивного вращения и обеспечения движения подводного аппарата по вертикали. Гребные винты установлены напротив друг друга по периметру корпуса неподвижно на кронштейнах с возможностью изменения частоты их вращения, что обеспечивает маневрирование подводного аппарата.

Недостатки данного подводного аппарата связаны со значительным расходом энергии, затрачиваемой на вращение гребных винтов и винта Архимеда в сквозном канале, а также с трудностями в реализации вращения винта Архимеда на значительных глубинах из-за высокого забортного давления, что снижает его надежность и живучесть, ухудшает маневренные характеристики и может быть причиной навигационных аварий.

Известен подводный планер - глайдер, принимаемый за прототип (пат. RU №2669244, опубл. 09.10.2018, МПК: B63G 8/00). Подводный планер - глайдер, включает систему управления плавучестью, состоящую из балластных цистерн, распределительных электромагнитных клапанов, гидронасосов рабочей жидкости, размещенных в прочном корпусе подводного планера - глайдера, эластомерных емкостей, размещенных в проницаемой части подводного планера - глайдера. При этом система управления плавучестью разделена на два независимо работающих исполнительных тракта, расположенных симметрично относительно диаметральной плоскости подводного планера - глайдера, а эластомерные емкости выполнены с изменяемым объемом для осуществления смещения точки приложения равнодействующей силы избыточной плавучести относительно диаметральной плоскости, с возможностью накренения и, соответственно, маневрирования подводного планера - глайдера по курсу.

Недостатки данного подводного аппарата связаны с большим диаметром циркуляции при маневрировании подводного аппарата по курсу из-за ограниченной возможности смещения точки приложения равнодействующей силы избыточной плавучести относительно диаметральной плоскости, что ограничивает возможности маневрирования подводного аппарата в горизонтальной плоскости и может являться причиной навигационных аварий.

Задачей изобретения является разработка нового устройства планирующего подводного аппарата с улучшенными маневренными характеристиками в горизонтальной плоскости, которое позволяет устранить недостатки прототипа, тем самым, уменьшить вероятность навигационных аварий.

Технический результат изобретения заключается в повышении безопасности управления планирующим подводным аппаратом при выполнении им сложного маневрирования за счет значительного уменьшения диаметра циркуляции и повышения маневренных характеристик в горизонтальной плоскости, тем самым, уменьшается вероятность навигационных аварий.

Сущность изобретения заключается в том, что планирующий подводный аппарат включает систему управления плавучестью, состоящую из балластных цистерн, распределительных электромагнитных клапанов, гидронасосов рабочей жидкости, размещенных в прочном корпусе планирующего подводного аппарата. Эластомерные емкости, размещенные в проницаемой части планирующего подводного аппарата, выполнены с изменяемым объемом для осуществления смещения точки приложения равнодействующей силы избыточной плавучести с возможностью накренения и, соответственно, маневрирования планирующего подводного аппарата по курсу. При этом система управления плавучестью разделена на четыре независимо работающих исполнительных тракта, расположенных симметрично относительно вертикальной оси планирующего подводного аппарата, а легкий корпус выполнен в виде сплющенной сферы.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где

на фиг. 1 - показана схема, отражающая вид сбоку планирующего подводного аппарата;

на фиг. 2 - показана схема, отражающая работу четырех исполнительных трактов системы управления плавучестью.

Планирующий подводный аппарат состоит их прочного корпуса 1, заключенного в легкий корпус в форме сплющенной сферы, проницаемой части 2 и системы управления плавучестью 3-18, которая разделена на четыре независимо работающих исполнительных тракта 3,7,11,15; 4,8,12,16; 5,9,13,17 и 6,10,14,18 расположенных симметрично относительно вертикальной оси планирующего подводного аппарата. Исполнительные тракты системы управления плавучестью 3-18 состоят из балластных цистерн 3,4,5,6, гидронасосов рабочей жидкости (обычно минеральное масло) 7,8,9,10, распределительных электромагнитных клапанов 11,12,13,14 размещенных в прочном корпусе 1, а также эластомерных емкостей 15,16,17,18 размещенных в проницаемой части 2.

Эластомерные емкости 15,16,17,18 выполнены с изменяемым объемом для осуществления смещения точки приложения равнодействующей силы избыточной плавучести относительно вертикальной оси планирующего подводного аппарата, с возможностью накренения и, соответственно, маневрирования планирующего подводного аппарата по курсу.

Планирующий подводный аппарат работает следующим образом. Задают независимую работу исполнительных трактов системы управления плавучестью, что приводит к различному объему эластомерных емкостей 15,16,17,18 в проницаемой части 2. Это, в свою очередь, смещает точку приложения равнодействующей силы избыточной плавучести относительно вертикальной оси планирующего подводного аппарата, что приводит к накренению и, соответственно, маневрированию планирующего подводного аппарата по курсу.

Таким образом, повышаются маневренные характеристики планирующего подводного аппарата в горизонтальной плоскости, тем самым увеличивается точность и повышается безопасность управления планирующим подводным аппаратом при выполнении им сложного маневрирования и уменьшается вероятность навигационных аварий.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к автономным необитаемым подводным самоходным аппаратам (планерам - глайдерам) для исследования водных акваторий. Планирующий подводный аппарат включает систему управления плавучестью, состоящую из балластных цистерн, распределительных электромагнитных клапанов, гидронасосов рабочей жидкости, размещенных в прочном корпусе планирующего подводного аппарата. Эластомерные емкости, размещенные в проницаемой части планирующего подводного аппарата, выполнены с изменяемым объемом для осуществления смещения точки приложения равнодействующей силы избыточной плавучести с возможностью накренения и, соответственно, маневрирования планирующего подводного аппарата по курсу. При этом система управления плавучестью разделена на четыре независимо работающих исполнительных тракта, расположенных симметрично относительно вертикальной оси планирующего подводного аппарата, а легкий корпус выполнен в виде сплющенной сферы. Повышаются маневренные характеристики планирующего подводного аппарата в горизонтальной плоскости, тем самым увеличивается точность и повышается безопасность управления планирующим подводным аппаратом при выполнении им сложного маневрирования и уменьшается вероятность навигационных аварий. 2 ил.

Планирующий подводный аппарат, включающий систему управления плавучестью, состоящую из балластных цистерн, распределительных электромагнитных клапанов, гидронасосов рабочей жидкости, размещенных в прочном корпусе планирующего подводного аппарата, эластомерных емкостей, размещенных в проницаемой части планирующего подводного аппарата, выполненных с изменяемым объемом для осуществления смещения точки приложения равнодействующей силы избыточной плавучести с возможностью накренения и, соответственно, маневрирования планирующего подводного аппарата по курсу, отличающийся тем, что система управления плавучестью разделена на четыре независимо работающих исполнительных тракта, расположенных симметрично относительно вертикальной оси планирующего подводного аппарата, а легкий корпус выполнен в виде сплющенной сферы.