Способ аварийного всплытия подводных аппаратов и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к судостроению, в частности к средствам спасения подводных аппаратов. В качестве источника газа для опорожнения цистерн главного балласта используют твердотопливные, например пороховые, газогенераторы, выталкивающие столб воды из вращающейся лопастной обоймы, помещенной в расходуемой емкости. При этом создается реактивная тяга, необходимая для удаления аппарата от места аварии. За счет разрежения в емкости в нее поступают новые порции воды из цистерн главного балласта. Обойма выполняет роль насоса, откачивающего балластную воду. Достигается возможность быстрого удаления всплывающего аппарата от места аварии. 2 с. и 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Область техники, к которой относится изобретение Изобретение относится к области подводного кораблестроения, в частности к средствам спасения подводных аппаратов.

2. Уровень техники Известны различные устройства для всплытия подводных аппаратов в аварийных ситуациях. Все они, в основном, предназначены для продувки сжатым воздухом цистерн главного балласта и всплытия под воздействием архимедовой силы.

Наиболее близким прототипом данного изобретения является Патент России 2134212 с приоритетом 25.08.98 "Система аварийного всплытия подводных аппаратов "Малахит - 1", устройство для продувания цистерн главного балласта при аварийном всплытии и способ аварийного всплытия" (Сироткин В.А. и др.). В этом изобретении продувка цистерн главного балласта осуществляется парогазовой смесью - водяным паром, образующимся из воды путем ее распыления на металлическую поверхность, разогретую газообразными продуктами сгорания твердого топлива.

Недостатком такого устройства и способа является резкое снижение давления продувки вследствие конденсации водяного пара при контакте с балластной водой.

Другой недостаток этого и всех других устройств заключается в том, что при всплытии в боевых условиях подводный аппарат практически не изменяет свое расположение и становится доступной мишенью для противника.

Третий недостаток заключается в большой сложности устройств и использовании ими огромного количества сжатого воздуха и водяного пара, составляющих вместе с баллонами и средствами разогрева 25 - 35% от водоизмещения подводного аппарата.

Задачей изобретения является избавление от указанных недостатков и, в частности, создание условий для быстрого удаления всплывающего аппарата от места аварии.

3. Сущность изобретения Способ заключается в том, что для всплытия с больших глубин (до 500 м) берут твердотопливный, например пороховой, газогенератор, генерирующий газ высокого давления (до 100 атм), и выталкивают из вращающейся и расположенной в отдельной емкости лопастной обоймы столб воды, создающий тягу для удаления, а по мере расходования воды из емкости за счет неразрывности струн и разрежения опорожняют цистерны главного балласта от воды, наддувая их небольшим количеством сжатого воздуха.

Принципиальная схема устройства показана на фиг.1.

Устройство состоит из твердотопливного, например порохового, газогенератора 1, связанного с неподвижной камерой 2, примыкающей на скользящей посадке к торцу лопастной обоймы, вращающейся от электродвигателя 4. В верхней части обоймы по всей ее длине и на ширине одного канала, образуемого двумя смежными лопастями, установлена неподвижная перемычка 5, а на выходе из канала расположено реактивное сопло. Обойма 3 установлена на подшипниках 7 в расходуемой емкости 8, связанной через вентили 9 и сборник 10 с цистернами главного балласта 11, имеющими систему наддува 12.

Устройство работает следующим образом.

При аварийном всплытии с большой глубины включают твердотопливный газогенератор 1 и направляют его газы в камеру 2, примыкающую на скользящей посадке к вращающейся лопастной обойме 3, прикрытой с внешней стороны неподвижной перемычкой 5 так, чтобы газы имели возможность вытолкнуть воду из образовавшегося канала 13 (фиг.2) в сопло 6. При вращении обоймы 3 на выход камеры 2 доставляются новые порции воды, захватываемые за счет установки лопастей 14 под углом 10-15^o к радиусу обоймы. За счет образующегося разрежения и неразрывности потока в емкости 8 и сборнике 10 в нее поступают новые порции воды из цистерн главного балласта. Подводный аппарат начинает всплывать, а под воздействием реактивной тяги удаляется от места аварии.

Пример (расчетный) Берем подводную лодку водоизмещением 15000 т, терпящую аварию на глубине 500 м. Устанавливаем на ней пороховой газогенератор с давлением в камере 100 атм и восьмилопастную обойму длиной 10 м, диаметром 2 м и высотой каждой лопасти 1 м.

За 100 с работы газогенератора он должен вытолкнуть 15000 м³ воды из цистерн главного балласта.

В связи с тем, что давление на этой глубине составляет 50 атм, среднее давление при всплытии будет равно 75 атм, а реактивная тяга при сечении канала, равном 1,25 м², будет составлять 940 т.

Под воздействием этой тяги за время всплытия, равное 100 с, лодка удалится от места аварии на расстояние 6-7 км.

Поскольку время опорожнения одного канала длиной 10 м составляет 0,083 с, количество оборотов обоймы должно составлять 100 об/мин.

Общее количество газа, вырабатываемого пороховым газогенератором для вытеснения 15000 т воды, будет составлять 140 т, что соответствует такой же массе порохового заряда, а общий вес снаряженного газогенератора будет равен 150 т.

Если для этой цели использовать сжатый в баллонах до 450 атм воздух, то общая масса системы продувки цистерн главного балласта будет в 15-20 раз превосходить массу газогенераторной системы.

4. Перечень фигур Фиг. 1. Принципиальная схема устройства аварийного всплытия подводных аппаратов.

Фиг.2. Схема лопастной гидрореактивной обоймы.

Формула изобретения

1. Способ аварийного всплытия подводных аппаратов, основанный на принудительном опорожнении цистерн главного балласта с помощью сжатого газа, отличающийся тем, что берут твердотопливный, например пороховой, газогенератор, генерирующий газ высокого давления, и выталкивают с помощью него столб воды из вращающейся и расположенной в расходной емкости лопастной обоймы, создавая тягу для удаления аппарата от места аварии в процессе всплытия, а по мере расходования воды из емкости за счет разрежения в ней опорожняют цистерны главного балласта от воды, наддувая их воздухом из системы наддува.

2. Устройство для аварийного всплытия подводных аппаратов, содержащее источник для опорожнения цистерн главного балласта, отличающееся тем, что оно состоит из твердотопливного газогенератора, связанного с неподвижной газовой камерой, примыкающей на скользящей посадке к торцу лопастной обоймы, имеющей возможность вращаться от электрического привода, а в верхней части обоймы по всей ее длине и на ширине одного канала, образуемого между двумя смежными лопастями, установлена неподвижная перемычка, имеющая возможность герметизировать канал при выталкивании столба воды, а на выходе из канала расположено неподвижное реактивное сопло, имеющее возможность создавать тягу для удаления аппарата от места аварии, при этом лопастная обойма расположена в расходуемой емкости, связанной трубопроводами с цистернами главного балласта, оборудованными системой наддува цистерн при их опорожнении, а образуемые лопастями каналы являются открытыми с обеих сторон.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что лопасти на обойме установлены под углом 10-15^o к ее радиусу с наклоном в сторону вращения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2