Система управления остаточной плавучестью, дифферентом и креном подводного устройства

 

Изобретение относится к области судостроения, в частности к системам управления плавучестью, дифферентом и креном подводных устройств. Система содержит по крайней мере три полости для изменения плавучести за счет приема и сброса забортной воды, которая находится в упомянутых полостях под избыточным по отношению к забортному давлением за счет газа, находящегося в объеме полостей. Полости разнесены на корпусе транспортного подводного устройства для обеспечения создания моментов по крену и дифференту. Каждая полость сообщена с забортной средой через соответствующий клапан сброса воды и снабжена насосным агрегатом с невозвратным клапаном для приема воды в полость. Достигается повышение динамики управления подводного устройства при повышении безопасности его эксплуатации. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области подводного судостроения, точнее к системам управления плавучестью, дифферентом и креном подводных устройств.

Известны устройства для управления плавучестью подводных устройств.

Патент США 5129348, дата приоритета 27.12.83, "Затопляемое транспортное устройство" содержит полость, заполняемую водой, емкость для хранения газа и клапаны для подачи газа и сброса воды.

В патенте РФ 2154592, дата приоритета 28.06.99, система для изменения плавучести подводного аппарата "Стабилизатор глубины погружения подводной лодки" содержит уравнительную цистерну с устройством удаления и приема воды. Уравнительная цистерна выполнена в виде двух секций, размещена вне прочного корпуса в цистернах главного балласта побортно и снабжена приемно-отливными кингстонами, воздушно-паровыми и предохранительными клапанами, воздушными и пробными краниками. В нижней части каждой секции установлены нагревательные элементы.

Патент РФ 2092377, дата приоритета 6.03.95, "Система для изменения плавучести подводного аппарата" включает балластную цистерну, сообщающуюся с забортной водой и имеющую клапан вентиляции, и нагревательное устройство, подключенное к источнику энергоснабжения. Балластная цистерна выполнена прочной и сообщена с забортной водой через дополнительно введенную в систему прочную вытеснительную цистерну.

"Устройство для управления остаточной плавучестью" по патенту РФ 2086463, дата приоритета 16.09.92, выбрано в качестве прототипа. Устройство содержит емкость, заполненную в подводном положении водой и открытую в верхней части. При управлении остаточной плавучестью воздух подают в нижнюю часть емкости, а величину создаваемой плавучести регулируют изменением расхода воздуха.

Предлагаемое изобретение решает задачу повышения динамики управления подводного устройства при повышении безопасности его эксплуатации.

Система управления остаточной плавучестью, дифферентом и креном подводного устройства содержит по крайней мере три полости для изменения плавучести за счет приема и сброса забортной воды, которая находится в упомянутых полостях под избыточным по отношению к забортному давлением, за счет газа, находящегося в объеме полостей. Полости разнесены на корпусе транспортного подводного устройства для обеспечения создания моментов по крену и дифференту. Каждая полость для изменения плавучести сообщена с забортной средой через соответствующий клапан сброса воды. Каждая полость снабжена также насосным агрегатом с невозвратным клапаном для приема воды в полость.

В полостях всегда поддерживается избыточное по отношению к забортному давление. Благодаря этому часть воды, находящаяся в полости, через клапаны сброса воды может быть быстро удалена для установки положения транспортного подводного устройства по вертикали и по крену или дифференту. При необходимости вода может быть принята в полость благодаря насосному агрегату через клапан приема воды в полость.

В частном случае система содержит устройство для хранения газа высокого давления, которое соединено с каждой полостью для поддержания избыточного по отношению к забортному давления через соответствующий клапан подачи газа высокого давления.

Кроме того, каждая полость для изменения плавучести в верхней части может содержать невозвратный клапан для сброса газа избыточного давления, что позволяет выдерживать установленное избыточное давление в полости, поэтому стенки полости не требуется делать на большое избыточное давление, то есть их можно делать тонкими.

Такое выполнение системы позволяет достичь большей динамики управления подводного устройства по глубине погружения, крену и дифференту при сравнительно небольшой потребляемой мощности системы.

Кроме того, повышается безопасность использования всего устройства. При быстром сбросе воды из всех полостей за счет повышенного давления все устройство получает дополнительную положительную плавучесть для всплытия.

Помимо этого, система может участвовать в изменении скорости погружения и всплытия устройства, что позволяет точнее и быстрее позиционировать подводное устройство в пространстве.

Изобретение поясняется схемами.

На фиг. 1 приведена схема расположения трех полостей для изменения плавучести на подводном устройстве на виде сверху.

На фиг.2 приведена схема соединения агрегатов управления остаточной плавучестью, дифферентом и креном для одной из полостей.

На фиг. 3 приведена схема расположения четырех полостей для изменения плавучести на подводном подъемно-транспортном устройстве на виде сверху.

Подводное устройство 1 для сравнительно небольших подводных аппаратов (фиг. 1) может содержать только три полости 2 для изменения плавучести. Каждая полость снабжена насосным агрегатом 3. Система управления остаточной плавучестью, дифферентом и креном каждой полости 2, которая может быть выполнена в виде цистерны, содержит (фиг.2) клапан сброса воды 4, соединенный с нижней частью полости 2, клапан 5 подачи газа высокого давления в верхнюю часть полости 2 от устройства 6 для хранения газа. В верхней части полости 1 установлен невозвратный клапан 7 для сброса газа при излишнем избыточном давлении. Система может быть снабжена измерителями давления, например манометром 8 регистрации противодавления и манометром 9 измерения избыточного давления в полости 2.

Такая система, например, на малом подводном аппарате может управляться вручную или с помощью автоматической системы.

Система работает следующим образом.

В исходном положении подводный аппарат имеет некоторую положительную плавучесть. С помощью насосных агрегатов 3 принимается вода в полости 2, где поддерживается избыточное давление газом, например воздухом. Приемом воды в полости 2 положительная плавучесть переводится в небольшую отрицательную плавучесть для достижения необходимой скорости погружения устройства 1. Стабильное положение по крену и дифференту обеспечивается приемом воды в соответствующую полость 2 с помощью соответствующего насосного агрегата 3 или сбросом воды из наиболее заглубленной полости 2 путем открытия соответствующего клапана 4 сброса воды. При этом возможна одновременно "накачка" воды в симметрично расположенную полость 2.

Если устройство предназначено для работ на значительных глубинах, то первоначальный перепад давлений внутри полости 2 и забортного на малых глубинах может быть достаточно значительным. Чтобы избежать изготовления полостей с высокой прочностью, может быть применена порционная подача дополнительного сжатого газа в полости 2 для поддержания в них необходимой разности давлений. При погружении на глубину, где разница давлений между давлением внутри каждой полости 2 и забортного давления достигнет некоторой расчетной величины открывается клапан подачи газа 5 и из устройства 6 для хранения газа в полости 2 подается дополнительный газ для увеличения разницы давлений до установленного значения.

При необходимости создания положительной плавучести открываются клапаны 4 для сброса определенного количества воды. При необходимости аварийного всплытия открываются клапаны всех полостей 2 для быстрого вытеснения всей воды. Особенность этой системы заключается в том, что а аварийной обстановке, например, при полном выходе из строя энергетики подводного устройства, аварийное всплытие все же возможно, так как запас энергии для вытеснения воды все время имеется в полостях 2 за счет поддержания в них избыточного давления по отношению к забортному и необходимо только открыть, например, вручную клапаны 4 сброса воды.

Подводное устройство 1 на фиг.3 имеет четыре полости 2 для изменения плавучести, разнесенные по бортам и оконечностям устройства 1. Устройство 1 большого водоизмещения может иметь также дополнительные цистерны главного балласта (на схеме не показаны).

Система управления остаточной плавучестью, дифферентом и креном (фиг.3) содержит также насосные агрегаты 3, клапаны 4 сброса воды, клапаны 5 подачи газа, соединенные с устройством для хранения газа 6, которое может быть выполнено в виде станции воздуха высокого давления, с помощью патрубков подвода газа высокого давления 14.

Управление регулированием остаточной плавучестью, скоростью погружения, дифферентом и креном может быть автоматическое, например с помощью процессорного блока 12, который получает данные отдатчиков крена 10, дифферента 12 и забортного давления 13, а также датчиков давления в полостях 2 и датчика давления в устройстве для хранения газа (последние на схеме не показаны).

Работа системы управления остаточной плавучестью, креном и дифферентом в устройстве с четырьмя полостями 2 аналогична рассмотренному. Отличие в том, что регулирование приема дополнительной воды в полости 2 и сброса излишков воды с помощью клапанов 4 может вестись автоматически по команде процессорного устройства. Как и в рассмотренном варианте, при полном отказе энергетики подъемного устройства сохраняется возможность ручного открытия клапанов 4 сброса воды и аварийного подъема устройства 1 на поверхность.

Формула изобретения

1. Система управления остаточной плавучестью, дифферентом и креном подводного устройства, отличающаяся тем, что содержит по крайней мере три полости для изменения плавучести за счет приема и сброса забортной воды, которая находится в упомянутых полостях под избыточным по отношению к забортному давлением за счет газа, находящегося в объеме полостей, при этом полости разнесены на корпусе транспортного подводного устройства для обеспечения создания моментов по крену и дифференту, при этом каждая полость сообщена с забортной средой через соответствующий клапан сброса воды и снабжена насосным агрегатом с невозвратным клапаном для приема воды в полость.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что содержит устройство для хранения газа высокого давления, которое соединено с каждой полостью для поддержания избыточного по отношению к забортному давления через соответствующий клапан подачи газа высокого давления.

3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что полость для изменения плавучести в верхней части содержит невозвратный клапан для сброса избыточного давления газа.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3