Устройство изменения плавучести подводного аппарата



Устройство изменения плавучести подводного аппарата
Устройство изменения плавучести подводного аппарата

Владельцы патента RU 2669468:

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Институт природно-технических систем" (ИПТС) (RU)

Изобретение относится к технике освоения океана, а именно к подводным аппаратам с изменяемой плавучестью. Устройство изменения плавучести подводного аппарата расположено в герметичном корпусе и содержит гидравлический приводной насос, перемещаемую рабочую жидкость, трубопроводы, управляемые клапаны и внутренний ресивер переменного объема, а также гидравлический цилиндр. Шток гидравлического цилиндра установлен с возможностью передвижения между внешней окружающей средой и внутренним объемом гидравлического цилиндра, реализуя функции внешнего ресивера переменного объема. Диаметр штока меньше диаметра поршня, а надпоршневое и подпоршневое пространства гидравлического цилиндра соединены с гидравлическим приводным насосом и внутренним ресивером посредством трубопроводов и управляемых клапанов. Достигается обеспечение возможности работы как на малых, так и на больших глубинах погружения подводного аппарата. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к технике освоения океана, а именно к подводным аппаратам с изменяемой плавучестью.

Известно устройство изменения плавучести подводного аппарата (патент RU №2124457, опубл. 10.01.1999 г.), содержащее герметичный прочный корпус с рабочей камерой цилиндрической формы с перемещаемым внутри ее поршнем, который соединен со стержнем, выходящим наружу корпуса, пространство под поршнем заполнено рабочей жидкостью, кипящей при температуре выше 0°С и находящейся в равновесии при давлении насыщенных паров, пространство над поршнем заполнено маслом и через металлическую трубку с управляемым клапаном соединяется с газогидроаккумулятором.

Недостатком является невозможность изменения скорости движения подводного аппарата в процессе погружения/всплытия.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявленному изобретению и принятым в качестве прототипа является устройство изменения плавучести подводного аппарата (Kobayashi Т, Asakawa K, Watanabe K, et al. New buoyancy engine for autonomous vehicles observing deeper oceans. In: Proceedings of ISOPE-2010; Beijing; 2010. p. 401-405). Устройство изменения плавучести подводного аппарата размещено в герметичном корпусе, в котором гидравлический приводной насос возвратно-поступательным движением поршня в цилиндре перемещает рабочую жидкость по трубопроводам с управляемыми клапанами между внешним ресивером переменного объема, изменение объема которого обеспечивает изменение плавучести, а, следовательно, скорости погружения/всплытия, и внутренним ресивером переменного объема.

Анализ технических характеристик прототипа показал, что наряду с таким достоинством как обеспечение изменения плавучести на глубинах 2000-4000 м, недостатком является высокое давление в гидравлической системе при больших глубинах погружения и, как следствие, ограничение по глубине погружения до 4000 м.

В основу изобретения поставлена техническая задача создания устройства изменения плавучести подводного аппарата, которое обеспечивает возможность работы подводного аппарата, как на малых, так и на больших глубинах погружения подводного аппарата (более 4000 м) с возможностью изменения скорости погружения/всплытия, а также стабилизации на заданной глубине.

Поставленная техническая задача достигается тем, что в герметичный корпус, содержащий гидравлический приводной насос, перемещаемую рабочую жидкость, трубопроводы, управляемые клапаны и внутренний ресивер переменного объема, помещен гидравлический цилиндр, в котором находится поршень, шток которого может выдвигаться через уплотнение в отверстии донышка цилиндра и корпуса в окружающую среду, причем надпоршневое и подпоршневое пространства гидравлического цилиндра посредством трубопроводов с управляемыми клапанами соединены с нагнетательной и всасывающей стороной приводного насоса и с внутренним ресивером переменного объема, при этом внешним ресивером переменного объема служит шток гидравлического цилиндра. Изменение длины части штока, выдвинутой в окружающую среду, обеспечивает заданное изменение плавучести подводного аппарата, а, следовательно, и скорости погружения/всплытия. Диаметр штока меньше диаметра поршня, что позволяет уменьшить давление в гидравлической системе и обеспечить большую глубину погружения. Кроме того, всасывающая сторона гидравлического приводного насоса устройства изменения плавучести подводного аппарата снабжена фильтром.

Суть заявленного изобретения объясняется чертежом, на котором изображена схема устройства изменения плавучести подводного аппарата.

Как показано на схеме, устройство изменения плавучести подводного аппарата расположено в герметичном корпусе 13 и содержит гидравлический цилиндр 1, заполненный рабочей жидкостью, в котором помещается поршень 9 со штоком 8, который может выдвигаться через уплотнение 7 отверстия в донышке цилиндра и герметичного корпуса в окружающую среду при перемещении поршня 9. Гидравлический цилиндр 1 соединен трубопроводами с гидравлическим приводным насосом 11, фильтром 12 и внутренним ресивером переменного объема 4. Встроенные в гидравлическую систему управляемые клапаны 3, 5 и 10 позволяют менять направление перемещения рабочей жидкости между надпоршневым 2 и подпоршневым 6 пространствами.

В качестве гидравлического приводного насоса может использоваться, например, шестеренный насос.

В качестве внутреннего ресивера переменного объема может использоваться, например, емкость на основе сильфона.

В качестве уплотнения могут использоваться, например, сальниковое или сильфонное уплотнение.

Заявляемое изобретение работает таким образом.

Устройство изменения плавучести подводного аппарата работает в двух режимах - всплытия и погружения.

При использовании устройства в режиме всплытия клапан 3 находится в положении «закрыто», а клапан 5 в положении «открыто», при этом клапан 10 переключает сторону нагнетания насоса 11 на надпоршневое пространство 2 цилиндра 1, а всасывающая сторона насоса 11 замыкается на подпоршневое пространство 6. Приведение в действие насоса 11 производит перемещение рабочей жидкости из подпоршневого пространства 6 в надпоршневое пространство 2, что приводит к перемещению поршня 9 вниз и выдвижению части штока 8 за пределы гидравлического цилиндра 1 через уплотнение 7 в окружающую среду, а это, в свою очередь, приводит к увеличению плавучести подводного аппарата. Внутренний ресивер переменного объема 4 необходим для компенсации объема жидкости эквивалентному объему штока, выдвинутому в окружающую среду, а также температурного расширения и сжимаемости рабочей жидкости. В процессе всплытия объем внутреннего ресивера переменного объема 4 уменьшается.

При использовании устройства в режиме погружения клапан 3 находится в положении «открыто», а клапан 5 в положении «закрыто», при этом клапан 10 переключает сторону нагнетания насоса 11 на подпоршневое пространство 6 цилиндра 1, а всасывающая сторона насоса 11 замыкается на надпоршневое пространство 2. Приведение в действие насоса 11 производит перемещение рабочей жидкости из надпоршневого пространства 2 в подпоршневое пространство 6, что приводит к перемещению поршня 9 вверх и соответственно части штока 8 из окружающей среды в пределы гидравлического цилиндра 1 через уплотнение 7, а это, в свою очередь, приводит к уменьшению плавучести подводного аппарата. Внутренний ресивер переменного объема 4 необходим для компенсации объема жидкости эквивалентному объему штока, перемещенного внутрь цилиндра, а также температурного расширения и сжимаемости рабочей жидкости. В процессе погружения объем внутреннего ресивера переменного объема 4 увеличивается.

В результате осуществления заявляемого изобретения получаем устройство изменения плавучести подводного аппарата, которое обеспечивает возможность работы подводного аппарата как на малых, так и на больших глубинах погружения подводного аппарата (более 4000 м) с возможностью изменения скорости погружения/всплытия, а также стабилизации на заданной глубине.

1. Устройство изменения плавучести подводного аппарата, расположенное в герметичном корпусе, содержащее гидравлический приводной насос, перемещаемую рабочую жидкость, трубопроводы, управляемые клапаны и внутренний ресивер переменного объема, отличающееся тем, что содержит гидравлический цилиндр, шток которого установлен с возможностью передвижения между внешней окружающей средой и внутренним объемом гидравлического цилиндра, реализуя функции внешнего ресивера переменного объема, при этом диаметр штока меньше диаметра поршня, а надпоршневое и подпоршневое пространства гидравлического цилиндра соединены с гидравлическим приводным насосом и внутренним ресивером посредством трубопроводов и управляемых клапанов.

2. Устройство изменения плавучести подводного аппарата по п.1, отличающееся тем, что всасывающая сторона гидравлического приводного насоса снабжена фильтром.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технике освоения океана, а именно к подводным аппаратам с изменяемой плавучестью. Предложено устройство для изменения плавучести подводного аппарата, содержащее герметичный корпус, гидравлический приводной насос, перемещаемую рабочую жидкость, трубопроводы, управляемые клапаны, гидравлический цилиндр с размещенными в нем поршнем со штоком и пружиной, заполненный рабочей жидкостью и инертным газом и соединенный посредством трубопроводов и управляемых клапанов с гидравлическим приводным насосом.

Изобретение относится к области гидрологических, гидрофизических и океанографических исследований, может быть использовано в разработке океанологических и океанографических подводных аппаратов, а также техники поиска и спасения под водой.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным аппаратам, используемым при решении исследовательских и поисковых задач в незамерзающих акваториях морей и внутренних водоемов.

Изобретение относится к подводному судостроению и может быть использовано для управления глубиной погружения подводных технических средств. Устройство стабилизации глубины погружения глубоководного прибора содержит фиксирующее устройство, соединенное гибкой связью с глубоководным буем.

Изобретение относится к системам управления движением подводных аппаратов. Устройство содержит установленные на подводном аппарате (1) движители вертикального (2) и горизонтального (3) перемещений, телекамеру (4), выполненную с возможностью поворота, датчик (5) положения угла поворота телекамеры, первый (6), второй (7) и третий (8) нелинейные функциональные преобразователи, блок (9) управления движителями, датчик (10) расстояния, вручную коммутируемый ключ (11), пороговый элемент (12), электронно-управляемый переключатель (13).

Изобретение относится к подводным обитаемым и необитаемым аппаратам с автоматическим и телеуправляемым регулированием, преимущественно тихоходным, используемым для освоения мирового океана.

Изобретение относится к системам обеспечения плавучести для перемещения объектов в толще воды. Предлагаемая система содержит по меньшей мере одну надувную часть, которая в надутом состоянии увеличивает плавучесть объекта, по меньшей мере одно накачивающее устройство, предназначенное для надувания по меньшей мере одной надувной части, с системой генерации газа для подачи газа, систему активации для активации каждого из по меньшей мере одного накачивающего устройства.

Изобретение относится к технике подводных исследований в океанологии и синоптике. .

Изобретение относится к подводному судостроению и касается создания систем управления плавучестью проницаемых подводных аппаратов. .

Изобретение относится к области подводной тренировочной техники и предназначено для тренировки экипажей спасательных судов, спасательных глубоководных аппаратов, операторов необитаемых подводных аппаратов и водолазов по поиску, оказанию помощи и спасанию экипажа аварийной подводной лодки, лежащей на грунте, без привлечения к тренировкам боевых подводных лодок (ПЛ).

Изобретение относится к области кораблестроения, в частности к подводным лодкам (ПЛ), их маневрированию по глубине, преимущественно в подледном плавании. Предложено устройство для управления всплытием ПЛ, не имеющей хода, которое включает прочную цистерну и эластичные емкости, расположенные в проницаемой части корпуса ПЛ и заполненные рабочей жидкостью.

Изобретение относится к области судостроения и может быть использовано для регулирования плавучести подводных технических средств. Система замещения веса переменных грузов подводного технического средства содержит заместительную цистерну, сообщённую водоводами с забортным пространством.

Изобретение относится к системам управления движением подводных аппаратов. Устройство содержит установленные на подводном аппарате (1) движители вертикального (2) и горизонтального (3) перемещений, телекамеру (4), выполненную с возможностью поворота, датчик (5) положения угла поворота телекамеры, первый (6), второй (7) и третий (8) нелинейные функциональные преобразователи, блок (9) управления движителями, датчик (10) расстояния, вручную коммутируемый ключ (11), пороговый элемент (12), электронно-управляемый переключатель (13).

Изобретение относится к подводным обитаемым и необитаемым аппаратам, используемым для освоения мирового океана. Способ регулирования плавучести подводного аппарата включает заполненные воздухом камеры плавучести, изменение объёма которых осуществляют за счет подачи в них воздуха или выпуска из них воздуха.

Изобретение относится к подводным сооружениям для освоения углеводородных ресурсов в арктических акваториях. Подводное сооружение работает на глубине в диапазоне от 70 до 120 м от уровня моря.

Изобретение относится к строительству гидросооружений и аэродромного оборудования. .

Изобретение относится к технологии регулирования плавучести надводных и малых подводных судов. .

Изобретение относится к строительству гидросооружений и аэродромного оборудования. .

Изобретение относится к строительству подводных сооружений. .

Изобретение относится к технике освоения океана, а именно к подводным аппаратам с изменяемой плавучестью. Предложено устройство для изменения плавучести подводного аппарата, содержащее герметичный корпус, гидравлический приводной насос, перемещаемую рабочую жидкость, трубопроводы, управляемые клапаны, гидравлический цилиндр с размещенными в нем поршнем со штоком и пружиной, заполненный рабочей жидкостью и инертным газом и соединенный посредством трубопроводов и управляемых клапанов с гидравлическим приводным насосом.

Изобретение относится к технике освоения океана, а именно к подводным аппаратам с изменяемой плавучестью. Устройство изменения плавучести подводного аппарата расположено в герметичном корпусе и содержит гидравлический приводной насос, перемещаемую рабочую жидкость, трубопроводы, управляемые клапаны и внутренний ресивер переменного объема, а также гидравлический цилиндр. Шток гидравлического цилиндра установлен с возможностью передвижения между внешней окружающей средой и внутренним объемом гидравлического цилиндра, реализуя функции внешнего ресивера переменного объема. Диаметр штока меньше диаметра поршня, а надпоршневое и подпоршневое пространства гидравлического цилиндра соединены с гидравлическим приводным насосом и внутренним ресивером посредством трубопроводов и управляемых клапанов. Достигается обеспечение возможности работы как на малых, так и на больших глубинах погружения подводного аппарата. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх