Подводная лодка

 

Изобретение относится к судостроению, в частности к устройству для увеличения плавучести подводной лодки. Подводная лодка содержит корпус, емкости для изменения плавучести лодки путем заполнения их водной забортной средой и воздухом и дополнительные воздушные емкости для аварийного всплытия лодки, расположенные выше ее центра тяжести. Лодка снабжена твердым балластом, снабженным ферромагнитной подушкой, размещенной со стороны поверхности, прилегающей к корпусу лодки. Внутри лодки установлены электромагниты, взаимодействующие с указанной подушкой. Дополнительные воздушные емкости жестко присоединены к внешним боковым поверхностям лодки вдоль нее симметрично ее продольной оси. Твердый балласт снабжен механическими фиксаторами. Достигается возможность быстрого всплытия лодки в начальный момент аварийной ситуации. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к подводным судам, в частности к подводным лодкам, и может быть использовано как в военной промышленности, так и при создании автономных обитаемых подводных аппаратов различного назначения.

Подводные лодки используют преимущественно в военных целях, а также для проведения исследований и транспортирования грузов. При подводном плавании в аварийных ситуациях возникает необходимость спасения как личного состава, так и судна. Для этого предусмотрено спасательное оборудование: капсюли, камеры и другие аппараты, отделяемые от лодок.

Недостатки известных устройств: затруднен сбор личного состава в спасательное средство в связи с особенностями конструкции лодки и аварийной ситуации, отделение спасательного аппарата от лодки также затруднено или не представляется возможным из-за отказа его исполнительных механизмов, не обеспечена возможность одновременного спасения судна.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является подводная лодка, содержащая емкости для изменения плавучести лодки путем заполнения их водной забортной средой или воздухом, а также дополнительные воздушные емкости для аварийного всплытия лодки (Патент RU 2120882).

Недостатком указанного подводного судна является: для обеспечения всплытия в аварийной ситуации не представляется возможным достаточно быстро (или мгновенно - одновременно с возникновением аварийной ситуации) сбросить водный балласт, а при аварийном отключении электропитания указанная операция невыполнима вовсе.

Задачей изобретения является создание подводной лодки, обладающей способностью быстро, а при отсутствии электропитания автоматически и без участия человека переходить в режим всплытия в начальный момент аварийной ситуации.

Сущность изобретения состоит в том, что подводная лодка дополнительно снабжена твердым балластом с ферромагнитной подушкой, размещенной со стороны поверхности, прилегающей к корпусу лодки. Внутри лодки, на донной поверхности, установлены электромагниты, взаимодействующие с указанной подушкой, для мгновенного отделения балласта в случае как аварийного, так и принудительного отключения электропитания при аварии лодки. Дополнительные воздушные емкости жестко присоединены к внешним боковым поверхностям лодки - вдоль нее, выше ее центра тяжести и симметрично ее продольной оси. Для обеспечения возможности всплытия лодки в случае повреждения емкостей их полости заполнены водонепроницаемым материалом. Кроме того, балласт снабжен механическим фиксатором, обеспечивающим жесткое присоединение его к корпусу лодки в случае предусмотренного отключения электропитания. Для удобства изготовления, транспортирования, монтажа и демонтажа балласт выполнен из нескольких составных элементов, в совокупности образующих обтекаемую форму. При этом каждый указанный элемент снабжен, по крайней мере, одной ферромагнитной подушкой и механическим фиксатором, а над каждой подушкой внутри лодки, на данной поверхности установлен электромагнит. В результате подводная лодка снабжена надежной и простой спасательной системой "твердый балласт - пневмоемкости", включающейся в действие быстро и в момент возникновения аварийной ситуации, независимо от технического состояния бортовых систем, а в исключительном случае - при отсутствии электропитания - без участия человека. Предложенная система позволяет одновременно спасать как личный состав, так и лодку.

На фиг.1, 2, 3 изображена подводная лодка.

Она состоит из корпуса 1 вытянутой формы по направлению движения, твердого отделяемого балласта 3 обтекаемой формы, размещенного со стороны внешней донной поверхности указанного корпуса, и воздушных емкостей 2, жестко присоединенных посредством кронштейнов 4 к внешней боковой поверхности корпуса 1 лодки. Центр тяжести Х_б балласта 3 совпадает с вертикальной осью О-О, проходящей через центр тяжести Х_л лодки. Емкости 2 размещены по обе стороны вдоль лодки симметрично ее продольной оси и выше ее центра тяжести. При этом результирующая выталкивающая сила F_е емкостей совпадает с осью О-О и равна по величине силе тяжести Р_б балласта 3. Указанный балласт присоединен к лодке с возможностью мгновенно и автоматически отделяться от нее в случае как аварийного, так и принудительного отключения электропитания. Для этого он снабжен ферромагнитной подушкой 5, размещенной со стороны поверхности, прилегающей к корпусу лодки 1. Внутри лодки - на донной поверхности - установлены электромагниты 6, взаимодействующие с подушкой 5. Для предотвращения отсоединения балласта 3 в случае отключения электропитания при проведении ремонтно-обслуживающих работ, а также в отстое лодки указанный балласт снабжен механическими фиксаторами 7, которые могут быть выполнены, например в виде болтов, пропущенных изнутри лодки и ввинченных в подушку 5, где предусмотрены соответствующие углубления с резьбой. Для обеспечения удобства изготовления, транспортирования, монтажа и демонтажа балласт 3 может быть выполнен из нескольких составных элементов (на фиг.1 для примера показан балласт 3, разделенный на три части), в совокупности образующих обтекаемую форму. При этом каждый элемент балласта 3 должен быть снабжен, по крайней мере, одной подушкой 5, а над каждой подушкой 5 изнутри лодки установлен электромагнит 6 и фиксатор 7. Для обеспечения возможности всплытия лодки в случае повреждения емкостей 2 их полости заполнены легким плавучим водонепроницаемым материалом. например пенопластом или другой газонаполненной пластмассой.

Принцип работы подводной лодки следующий. При подготовке к подводному плаванию снимают балласт 3 с фиксаторов 7. Для этого включают в сеть электромагниты 6. При прохождении электрического тока по обмоткам в электромагнитах 6 создается сила притяжения. Она воздействует на ферромагнитные подушки 5, посредством которых балласт 3 прижимается к внешней донной поверхности корпуса 1 и надежно удерживается в этом положении. После чего фиксаторы 7 вывинчивают из углублений в подушке 5 (или в балласте 3). Лодка готова к погружению. Глубину погружения регулируют водным балластом или другими предусмотренными для этого техническими средствами. Размещенные на лодке балласт 3 и емкости 2 не оказывают какого-либо воздействия на процесс погружения и управления лодкой при подводном плавании, поскольку сила тяжести Р_б балласта 3 уравновешена вталкивающей силой F_е емкостей 2:F_е=H_б. В случае аварийной ситуации, при которой возникает необходимость быстрого всплытия, отключают от сети электромагниты 6. Сила притяжения в электромагнитах 6 мгновенно исчезает и балласт 3 под действием силы тяжести Р_б также быстро отделяется от корпуса 1 лодки и падает на дно, так как плотность материала, из которого выполнен балласт 3, значительно превышает плотность воды. При подводном плавании, а также в начальный момент аварийной ситуации, когда лодка еще не затоплена или частично затоплена водой, сила тяжести лодки Р_л уравновешена ее выталкивающей силой F_л, то есть F_л≈Р_л, (1) где F_л - выталкивающая сила лодки, Р_л - сила тяжести лодки.

В этом случае, при F_е=Р_б, уравнение (I) примет вид: F_e+F_л≈Р_л+Р_б, (2) где F_e - результирующая выталкивающая сила емкостей 2, Р_б - сила тяжести балласта 3.

После отсоединения балласта 3 имеем Р_б=0 и уравнение (2) трансформируется в неравенство F_л+F_e>Р_л. (3) Следовательно, лодка переходит в режим всплытия, так как сумма сил F_л и F_e превышает Р_л. По мере развития аварийной ситуации, например связанной с затоплением лодки, величина F_л убывает.

При этом лодка будет всплывать до тех пор, пока соблюдается неравенство (3). Всплытие - это первый этап спасения личного состава и лодки тоже. По мере приближения лодки к поверхности воды вероятность ее затопления уменьшается. Эффективность мер по предупреждению затопления лодки повышается. Вместе с тем появляется возможность выжить. Практически лодка должна успеть всплыть до момента полного ее затопления, после всплытия принимают решение о необходимости продолжения работ по спасению лодки или личный состав покидает лодку, используя при этом предусмотренные средства спасения. В случае аварийного отключения электропитания балласт 3 отделяется от лодки автоматически без участия человека и лодка также переходит в режим всплытия. Личный состав в данный момент действует аналогичным способом. Если лодка "ляжет" на грунт балластом 3, то после отключения электропитания в соответствии с неравенством (3) она отделится от балласта 3 и перейдет в режим всплытия. Балласт 3 останется на дне моря. Затонувший балласт 3 при необходимости поднимают со дна моря. Для этого он может быть снабжен специальными устройствами. После полного устранения аварии к лодке присоединяют этот же или другой балласт 3 и продолжают ее эксплуатацию. Для предотвращения автоматического отделения балласта 3 в отстое лодки, а также при проведении ремонтно-обслуживающих работ производят механическую фиксацию этого балласта 3. Для этого ввинчивают до упора, например винты фиксаторов 7 в резьбовые углубления подушки 5. После чего отключают от сети электромагниты 6. Автоматическое отделение балласта 3 в связи с отключением электропитания не произойдет.

Предложена подводная лодка, оборудованная твердым отделяемым балластом и воздушными емкостями. Сила тяжести балласта уравновешена результирующей выталкивающей силой тяжести. В аварийной ситуации балласт имеет возможность мгновенно и автоматически без участия человека отделяться от лодки. Если лодка "ляжет" на грунт балластом, то лодка в этом случае имеет такую же возможность отделиться от балласта. В результате лодка переходит в режим всплытия быстро, одновременно с возникновением аварийной ситуации, независимо от технического состояния бортовых систем, а в исключительном случае - при отсутствии электропитания - без участия человека. При этом предусмотрено устройство для предотвращения автоматического отсоединения балласта во время отстоя и при проведении ремонтно-обслуживающих работ. Для обеспечения безопасности подводного плавания как имеющиеся, так и вновь создаваемые суда могут быть оснащены предложенной системой.

Формула изобретения

1. Подводная лодка, содержащая корпус, емкости для изменения плавучести лодки путем заполнения их водной забортной средой или воздухом и дополнительные воздушные емкости для аварийного всплытия лодки, расположенные выше ее центра тяжести, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена твердым балластом, при этом балласт снабжен ферромагнитной подушкой, размещенной со стороны поверхности, прилегающей к корпусу лодки, а внутри последней на донной поверхности установлены электромагниты, взаимодействующие с указанной подушкой, для мгновенного отделения балласта в случае как аварийного так и принудительного отключения электропитания при аварии лодки, причем дополнительные воздушные емкости жестко присоединены к внешним боковым поверхностям лодки вдоль нее, выше ее центра тяжести и симметрично ее продольной оси, при этом емкости заполнены водонепроницаемым материалом, плотность которого значительно меньше плотности воды.

2. Лодка по п. 1, отличающаяся тем, что балласт снабжен механическими фиксаторами, обеспечивающими жесткое присоединение его к корпусу лодки в случае предусмотренного отключения электропитания.

3. Лодка по любому из пп.1 и 2, отличающаяся тем, что балласт выполнен из нескольких составных элементов, в совокупности образующих обтекаемую форму, при этом каждый указанный элемент снабжен по крайней мере, одной ферромагнитной подушкой и механическим фиксатором, а над каждой подушкой внутри лодки на донной поверхности установлен электромагнит.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3