Способ разрушения ледяного покрова для всплытия батискафа
Владельцы патента RU 2623297:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I" (RU)
Изобретение относится к области судостроения и касается эксплуатации батискафа в ледовых условиях. Предложен способ разрушения ледяного покрова для всплытия батискафа, в котором производят всплытие батискафа до упора рубки в лед, выдвигают из корпуса штанги с электродами до упора их в лед, заполняют штанги забортной водой и нагревают их электронагревательными элементами, расположенными внутри полой боковой стенки штанги, после растопления в толще льда щелей на расчетную глубину заряжают емкостной накопитель, установленный внутри корпуса батискафа, а затем разряжают емкостной накопитель, инициируя электрический разряд в искровом промежутке между внутренней поверхностью торцевой части штанги и концом электрода, после чего возвращают штанги с электродами в исходное положение, увеличивают положительную плавучесть до расчетной величины, взламывая корпусом батискафа ослабленный ледяной покров, и выводят рубку батискафа в надводное положение. Технический результат заключается в уменьшении механического воздействия взламываемого льда на корпус, что повышает уровень безопасности при всплытии батискафа. 3 ил.
Изобретение предназначено для обеспечения всплытия батискафа в ледовых условиях в силу различных технологических потребностей и при возникновении непредвиденных ситуаций.
Необходимым условием использования батискафов в акваториях, покрытых сплошным льдом, является обеспечение возможности их всплытия в надводное положение, как в силу различных технологических потребностей, так и при возникновении непредвиденных ситуаций, в том числе необходимости спасения людей.
Известен способ разрушения ледяного покрова для всплытия подводной лодки (RU 2085432, В63В 35/12, B63G 8/00, 27.07.1997), включающий подачу к поверхности льда струи нагретой жидкости, причем нагретую жидкость, преимущественно забортную воду, выбрасываемую из циркуляционной трассы, подают через рукава и насадки, смонтированные на штангах, закрепленных на прочном корпусе в надстройке подводной лодки, при этом подводную лодку выводят на перископную глубину и корректируют ее местонахождение, штанги с насадками переводят в рабочее положение и разворачивают их в поперечном направлении относительно диаметральной плоскости подводной лодки с обеспечением зазора между насадками и поверхностью ледяного покрова, затем подачей нагретой жидкости через рукава и насадки, смонтированные на штангах, образуют в ледяном покрове вначале кормовую поперечную прорезь, переводят насадки в продольное положение и образуют в ледяном покрове одновременно три начальных участка продольных прорезей, перемещают подводную лодку передним ходом со скоростью 0,04-0,14 м/с на расстояние, равное ее длине, с одновременным образованием трех продольных прорезей, после чего подводную лодку останавливают и образуют три конечных участка продольных прорезей, возвращают насадки в поперечное положение и образуют в конце продольных прорезей носовую поперечную прорезь, затем штанги с насадками переводят в исходное положение, а подводную лодку подводят под участок ледяного покрова, окаймленный образованными прорезями, и, создавая ей положительную плавучесть, взламывают ее корпусом ослабленный ледяной покров и выводят подводную лодку в надводное положение.
Недостатком данного способа разрушения ледяного покрова для всплытия подводной лодки является то, что его применение связано с значительными силовым нагрузками льда на корпус подводной лодки, что обуславливает низкий уровень его безопасности.
Известен способ разрушения ледяного покрова для всплытия подводной лодки (RU 2124454, В63В 35/12, 10.01.1999), выбранный в качестве прототипа, включающий растопление щелей в толще льда по линии предстоящего разлома, при этом подводную лодку останавливают, создают незначительную положительную плавучесть, всплывают до упора ограждения рубки в лед, выдвигают из корпуса штанги с электродами до упора их в лед, подают на электроды электропитание и растопляют в толще льда щели на расчетную глубину, после чего возвращают штанги с электродами в исходное положение, увеличивают положительную плавучесть до расчетной величины, взламывают корпусом подводной лодки ослабленный щелями ледяной покров и выводят рубку подводной лодки в надводное положение.
Недостатком прототипа является то, что на его заключительном этапе происходит разрушение малоразрушенного ледяного покрова посредством механического воздействия на него корпуса всплывающей подводной лодки, что приводит к пониженному уровню безопасности данного способа.
Задача изобретения - повышение уровня безопасности способа разрушения ледяного покрова для всплытия батискафа за счет использования ударных волн, возникающих при электрическом разряде в жидкости.
Технический результат достигается тем, что для осуществления способа разрушения ледяного покрова для всплытия батискафа, включающего остановку батискафа, создание незначительной положительной плавучести, всплытие до упора рубки в лед, выдвижение из гильз корпуса штанг с электродами до упора их в лед, растопление в толще льда щелей на расчетную глубину, после чего возвращение штанг с электродами в исходное положение, увеличение положительной плавучести до расчетной величины, взлом корпусом батискафа ослабленного ледяного покрова и вывод рубки батискафа в надводное положение, после упора рубки в лед выдвигающиеся штанги из гильз заполняют забортной водой, затем штанги нагревают электронагревательными элементами, расположенными внутри полой боковой стенки штанги, после растопления в толще льда щелей на расчетную глубину заряжают емкостной накопитель, установленный внутри корпуса батискафа, а затем разряжают емкостной накопитель, инициируя электрический разряд в искровом промежутке между внутренней поверхностью торцевой части штанги и концом электрода.
На фиг. 1 изображен вид сбоку части корпуса батискафа с рубкой в приледненном положении с выдвинутыми штангами с электродами.
На фиг. 2 показан вид сверху рубки батискафа с гильзами, содержащими выдвижные штанги.
На фиг. 3 изображена штанга с электродом и цепями электропитания.
На фиг. 1 показаны: ледовое покрытие 1, глубина растопления льда 2, штанги 3, выдвигаемые из гильз 4, установленных в рубке 5 корпуса 6 батискафа.
На фиг. 2 показан вид сверху рубки 5 корпуса 6 батискафа, в которой расположены гильзы 4 со штангами 3.
На фиг. 3 показаны: штанга 3 цилиндрической формы с полой боковой стенкой, выполненной, например, из нержавеющей стали. Во внутренней полости боковой стенки штанги 3 расположен нагревательный элемент 7, например ТЭН из нержавеющей стали, электрически соединенный через ключ 8 с источником электропитания 9, например, типа EA-PS 1000. Внутри штанги 3 жестко закреплен с помощью диэлектрических шайб 10 электрод 11. Электрод 11, емкостной накопитель 12, выполненный, например, из конденсаторов типа КПИ или КПИ1, коммутатор 13, например тригатрон, вакуумный разрядник или разрядник высокого давления и боковая стенка штанги 3 соединены последовательно. Емкостной накопитель 12 установлен внутри корпуса 6 батискафа и может заряжаться, например, от бортового дизель-генератора (на чертеже не показан) (фиг. 1).
В нерабочем положении штанги 3 (фиг. 3), обеспечивающие реализацию способа, находятся в гильзах 4, прикрытых щитами 14 с дистанционным управлением.
На боковой поверхности штанги 3 жестко закреплена зубчатая рейка 15, а ответно ей на внутренней боковой поверхности гильзы - ведущее зубчатое колесо 16, насаженное на вал исполнительного электродвигателя 17.
Реализация способа осуществляется следующим образом. Батискаф останавливают, создают незначительную положительную плавучесть, всплывают до упора рубки 5 (фиг. 1, фиг. 2) в лед 1, проверяют неподвижность батискафа относительно поверхности льда 1 с помощью подледного перископа (не показан). С помощью дистанционного управления сдвигают щиты 14 (фиг. 3), открывая гильзы 4, затем с помощью исполнительного электродвигателя 17, ведущего зубчатого колеса 16 и зубчатой рейки 15 выдвигают штанги 3 до соприкосновения с поверхностью льда 1 (фиг. 1). С помощью ключа 8 (фиг. 3) подают на нагревательный элемент 7 напряжение от источника электропитания 9 и начинают растопление щелей в толще льда 1, что сопровождается углублением электродов 11 и штанг 3 в толщу льда 1 по мере его растопления под действием исполнительного электродвигателя 17, причем образовавшаяся вода заполняет внутреннюю полость штанги 3. Достигают расчетной глубины расплавления щелей в толще льда 1, о чем судят по времени расплавления, осматривают положение штанг 3 с помощью подледного перископа и подводного освещения, отключают источник электропитания 9 от нагревательного элемента 7 и разряжают емкостной накопитель 12 на электрод 11 и боковую стенку штанги 3, в результате между ними по воде возникает электрический разряд, который сопровождается возникновением ударных волн, ломающих лед 1 (фиг. 1). Далее с помощью исполнительного электродвигателя 17 (фиг. 3) штанги 3 опускают в гильзы 4, которые закрывают щитами 14. Затем увеличивают положительную плавучесть до расчетной величины, взламывают ослабленный щелями лед 1 (фиг. 1) и всплывают из-подо льда 1 в положение, обеспечивающее связь батискафа с внешним миром для проведения вентиляции, приема и выгрузки людей, грузов и прочих необходимых действий.
Использование предлагаемого способа уменьшает механическое воздействие взламываемого льда 1 на корпус 6, что значительно повышает уровень безопасности осуществления данного способа по сравнению со способом, описанным в прототипе, что повышает безопасность экипажа и увеличивает вероятность решения стоящих перед ним задач.
При необходимости способ может быть использован и для вывода в надледное положение всего корпуса 6 батискафа.
Способ разрушения ледяного покрова для всплытия батискафа, включающий остановку батискафа, создание незначительной положительной плавучести, всплытие до упора рубки в лед, выдвижение из гильз корпуса штанг с электродами до упора их в лед, растопление в толще льда щелей на расчетную глубину, после чего возвращение штанг с электродами в исходное положение, увеличение положительной плавучести до расчетной величины, взлом корпусом батискафа ослабленного ледяного покрова и вывод рубки батискафа в надводное положение, отличающийся тем, что после упора рубки в лед выдвигающиеся штанги из гильз заполняют забортной водой, затем штанги нагревают электронагревательными элементами, расположенными внутри полой боковой стенки штанги, после растопления в толще льда щелей на расчетную глубину заряжают емкостной накопитель, установленный внутри корпуса батискафа, а затем разряжают емкостной накопитель, инициируя электрический разряд в искровом промежутке между внутренней поверхностью торцевой части штанги и концом электрода.
