Буксируемая гидроакустическая аппаратура судна

Буксируемая гидроакустическая аппаратура судна

Реферат

 

Изобретение относится к гидроакустической измерительной технике и касается создания буксируемых гидроакустических средств кораблевождения и изучения мирового океана. Гидроакустическая аппаратура характерна тем, что в нее включены ангар, устройства герметизации и осушения последнего, стопорный механизм с контактным разъемом и система микроклимата ангара. Ангар выполнен в виде трубы. Ее диаметр соответвует диаметру аппаратуры, а длина - сумме длин приемной антенны и излучателя. Труба ангара преимущественно находится в теле киля судна в его продольной плоскости. Носовая часть трубы вынута. Ее верхний конец расположен над ватерлинией. Механизм выставления аппаратуры выполнен в виде водяного насоса для создания в трубе давления по величине выше забортного. Устройство герметизации ангара в корме образовано герметичным сочленением корпуса гидролокатора бокового обзора с кормовым торцом трубы, а в носу - сальниковым уплотнением. Система микроклимата ангара преимущественно состоит из нагревателей внутри ангара и резервуара с инертным газом, сообщенного с трубой ангара. Кабель-тросом гидролокатор соединен с силовым тросом через излучатель и приемную антенну. Силовой трос проложен внутри трубы и намотан на вьюшку механизма выбирания аппаратуры. Вьюшка находится в носовой части судна. Стопорный механизм с контактным разъемом размещен в корме внутри трубы ангара. Кабель-трос в месте его соединения с силовым тросом выполнен в виде замка с направляющим приливом и ответной частью контактного разъема стопорного механизма. Технический результат реализации изобретения заключается в повышении эксплуатационных качеств буксируемой судовой гидроакустической аппаратуры. 1 ил.

Изобретение относится к гидроакустическим средствам кораблевождения и изучения мирового океана, а именно к гидроакустической аппаратуре, буксируемой за судном.

Известны буксируемые судном гибкие протяженные (шланговые) гидроакустические антенны, содержащие малогабаритные точечные приемники, разнесенные по длине шланга на определенное расстояние, установленную на судне вьюшку с намотанным на нее кабелем, соединяющим приемники с бортовой гидроакустической аппаратурой [см. А.Л. Простаков Электронный ключ к океану (Гидроакустическая техника сегодня), Л.: "Судостроение", 1986, стр. 103].

Основным достоинством такой буксируемой гидроакустической аппаратуры является простота ее выставления и выбирания, которые могут осуществляться судном даже в условиях сильного волнения. Достоинством являются ее малые габариты. Так, например, одна из шланговых антенн длиной 1800 м наматывается на вьюшку диаметром 1,2 м, причем диаметр вьюшки с намотанным на нее кабелем не превышает 2,4 м [см. вышеуказанный источник, стр. 103]. Однако решения-аналоги имеют ряд недостатков, снижающих эффективность использования судном своей гидроакустической аппаратуры. Гибкие шланговые антенны могут использоваться только как приемные антенны. В тех случаях, когда требуется работа антенны на излучение, большие перегибы кабеля шланговых антенн не позволяют подводить к антенне большую мощность, особенно, когда для этой цели используются электродинамические преобразователи, искровые разрядники, гидравлические, поршневые и другие электромеханические излучатели, пневмопушки и т. п. Недостатком решений-аналогов является и невозможность управления глубиной и направлением буксирования антенны, что приводит к снижению точности гидроакустической аппаратуры судна, так как глубина хода антенны не является оптимальной, соответствующей глубине акватории и гидрологическим условиям в районе плавания судна.

Отмеченные недостатки частично устранены в буксируемой гидроакустической аппаратуре крупных исследовательских судов, содержащей буксируемые кабель-тросами приемную антенну, гидролокатор бокового обзора и излучатель, а также механизмы их выставления и выбирания [А.Л. Простаков Электронный ключ к океану (Гидроакустическая техника сегодня), Л. : "Судостроение", 1986, стр. 166-167] - прототип.

Размещение на борту буксируемого корпуса гидролокатора бокового обзора запаса сжатого воздуха для продувания балласта при всплытии, а также различного вспомогательного оборудования: датчиков глубины, крена, дифферента, рысканья, вертикальных колебаний, температуры воды, гироскопа с сервоприводом для управления рулями, - обеспечивает удержание заданного направления и глубины хода, что, в свою очередь, обеспечивает высокую точность гидроакустического оборудования судна. Наличие же отдельного излучателя обеспечивает большую мощность излучения при формировании зондирующего сигнала, и, как следствие, большую дальность действия гидроакустических средств судна. Однако решение-прототип имеет большие габариты и массу, и для опускания и подъема на палубу судна буксируемой аппаратуры в состав ее выбирания и выставления включены мощные гидравлические устройства [см. вышеуказанный источник, стр. 52]. При этом, управление направлением и глубиной хода имеет место только применительно к гидролокатору бокового обзора, приемная антенна и излучатель такого управления не имеют, что снижает точность работы гидроакустической аппаратуры судна в режиме использования ее методом отраженных волн. Недостатком решения-прототипа является и то, что такая буксируемая аппаратура по причине ее громоздкости не может применяться на судах небольшого водоизмещения, или на судах, кормовая палуба которых используется как вертолетная площадка. Кроме того, в решении-прототипе практически нельзя обеспечить рациональный температурно-влажностный режим хранения буксируемой гидроакустической аппаратуры при неблагоприятных погодно-климатических условиях в районе базирования судна.

Задачей заявленного изобретения является устранение отмеченных недостатков, а именно, обеспечение возможности оснащения полноценной буксируемой гидроакустической аппаратурой кораблей и судов небольшого водоизмещения, а также кораблей и судов, кормовая палуба которых не имеет места для размещения громоздких механизмов выставления и выбирания буксируемой гидроакустической аппаратуры, а также увеличение точности гидроакустической аппаратуры в режиме ее работы методом отражения волн за счет управления направлением и глубиной хода приемной антенны и излучателя, а также и улучшения условий хранения буксируемой гидроакустической аппаратуры для увеличения срока ее службы.

Технический результат достигается включением новых устройств и иной связью между ними в буксируемой гидроакустической аппаратуре судна, содержащей буксируемые кабель-тросами гидролокатор бокового обзора, приемную антенну и излучатель, механизмы их выставления и выбирания, заключающихся в том, что в нее дополнительно введены ангар, устройства герметизации и осушения ангара, стопорный механизм с контактным разъемом и система микроклимата ангара, при этом ангар выполнен в виде трубы диаметром, соответствующим диаметру буксируемой аппаратуры, и длиной, соответствующей сумме длин приемной антенны и излучателя, причем труба ангара размещена ниже ватерлинии судна преимущественно в теле его киля в продольной плоскости судна, носовая часть трубы ангара выгнута, причем верхний торец трубы размещен выше ватерлинии, механизм выставления буксируемой гидроакустической аппаратуры выполнен преимущественно в виде водяного насоса, создающего в трубе ангара избыточное, по сравнению с забортным, давление, устройство герметизации ангара выполнено в корме в виде герметичного сочленения корпуса гидролокатора бокового обзора с кормовым торцем трубы ангара, а в носу - в виде сальникового уплотнения, система микроклимата ангара выполнена преимущественно в виде нагревателей, установленных внутри ангара, и резервуара с инертным газом, соединенным с внутренним объемом трубы ангара, при этом гидролокатор бокового обзора соединен кабель-тросом с силовым тросом через излучатель и приемную антенну, а силовой трос проложен внутри трубы ангара и намотан на вьюшку механизма выбирания буксируемой гидроакустической аппаратуры, расположенную в носовой части судна, стопорный механизм с контактным разъемом размещен в корне внутри трубы ангара, при этом кабель-трос в месте его соединения с силовым тросом выполнен в виде замка с направляющим приливом и ответной частью контактного разъема стопорного механизма.

Идея предложенного технического решения заключается в выставлении буксируемой гидроакустической аппаратуры судна непосредственно в воду из подводного ангара, размещенного в корпусе судна ниже его ватерлинии. При выбирании же выставленной аппаратуры последняя втягивается в ангар, который затем осушается и заполняется инертной средой, чем достигается благоприятный режим хранения аппаратуры без воздействия на нее неблагоприятных погодных и климатических условий, как это имеет место при хранении аппаратуры на открытой палубе в решении-прототипе.

Кроме того, в предложенном решении гидролокатор бокового обзора, приемная антенна и излучатель соединены кабель-тросом, чем достигается возможность управления направлением и глубиной хода приемной антенны и излучателя за счет управляемой буксировки гидролокатора бокового обзора. Это, в свою очередь, позволяет снизить ошибки гидроакустической аппаратуры в режиме ее работы методом отражения волн (расстояние между излучателем и приемной антенной более жестко коррелировано, нежели в решении-прототипе, в котором приемная антенна и излучатель имеют отдельные кабель-тросы, связывающие их с буксирующим судном).

Покажем существенность отличительных признаков.

Введение ангара и выполнение его в виде трубы диаметром, соответствующим диаметру буксируемой аппаратуры, и длиной, соответствующей сумме длин приемной антенны и излучателя, и размещение трубы ангара ниже ватерлинии судна преимущественно в теле его киля в продольной плоскости судна является новым для надводных кораблей решением. Оно обеспечивает выставление гидроакустической аппаратуры непосредственно в воду и выбирание ее из воды без подъема на палубу судна. Этим обеспечивается уменьшение усилий, прилагаемых к механизмам выставления и выбирания, так как вес аппаратуры в воде существенно меньше веса аппаратуры в воздухе. Кроме того, этим исключаются перегибы корпусов буксируемых устройств при выставлении и выбирании. Выполнение трубы ангара длиной, соответствующей длине сумме длин приемной антенны и излучателя, обеспечивает возможность размещения приемной антенны и излучателя в ангаре.

Размещение ангара преимущественно в теле киля судна в продольной плоскости судна является новым решением. Оно обеспечивает прочность крепления узлов буксировки, так как киль является самым прочным элементом набора судна. Кроме того, ось симметрии судна проходит через его киль, что позволяет избежать рысканья судна при буксировке гидроакустической аппаратуры и ее выбирании. Размещение ангара в теле киля, как наиболее низком элементе конструкции судна, обеспечивает исключение попадания кабель-троса в лопасти винтов, расположенных выше киля.

Выполнение носовой части трубы ангара выгнутой с размещением верхнего торца трубы выше ватерлинии обеспечивает исключение попадания воды внутрь судна через открытый кормовой торец трубы в процессе буксировки гидроакустической аппаратуры, а также в случае повреждения трубы ангара с потерей ее герметичности.

Выполнение механизма выставления буксируемой гидроакустической аппаратуры преимущественно в виде водяного насоса, создающего в трубе ангара избыточное, по сравнению с забортным, давление, является новым решением. Оно обеспечивает выход корпусов буксируемой гидроакустической аппаратуры из трубы ангара в воду за счет избыточного давления в трубе.

Введение устройства герметизации ангара и выполнение его в корме в виде герметичного сочленения корпуса гидролокатора бокового обзора с кормовым торцем трубы ангара, а в носу - в виде сальникового уплотнения, является новым решением. Оно обеспечивает возможность создания в трубе ангара избыточного, по сравнению с забортным, давления, а также возможность заполнения трубы ангара инертной средой при хранении гидроакустической аппаратуры без утечек этой среды из трубы.

Введение системы микроклимата ангара и выполнение ее преимущественно в виде нагревателей, установленных внутри ангара, и резервуара с инертным газом, соединенным с внутренним объемом трубы ангара, является новым для буксируемой гидроакустической аппаратуры решением. Оно обеспечивает создание внутри ангара оптимальных условий хранения аппаратуры, чем достигается увеличение гарантированного срока службы аппаратуры.

Соединение гидролокатора бокового обзора кабель-тросом с силовым тросом через излучатель и приемную антенну является новым решением. Оно обеспечивает экономию длины кабель-троса и позволяет уменьшить перегибы кабель-троса при его наматывании на вьюшку механизма выбирания буксируемой гидроакустической аппаратуры. При буксировке указанной аппаратуры последняя соединена с корабельной аппаратурой кабель-тросом с кормовым контактным устройством, силовой же трос, служащий в качестве тянущего троса буксируемой гидроакустической аппаратуры, используется только для выбирания аппаратуры. Иными словами, отрезок кабель-троса длиной, соответствующей длине ангара, может не использоваться в качестве буксирного троса, и в предлагаемом решении он заменен силовым тросом. Кроме того, при выбирании аппаратуры на вьюшку механизма выбирания сначала наматывается силовой трос, а затем - кабель-трос. Поэтому изгиб кабель-троса при наматывании на вышку одинакового диаметра в предлагаемом решении меньше, чем в решениях-аналогах и решении-прототипе, в которых на вьюшку наматывается только кабель-трос. Соединение гидролокатора бокового обзора, приемной антенны и излучателя одним кабель-тросом обеспечивает повышение точности работы гидроакустической аппаратуры в режиме отражения волн за счет управления направлением и глубиной буксировки приемной антенны и излучателя посредством управляемой буксировки гидролокатора бокового обзора.

Введение системы осушения ангара является новым решением. Оно обеспечивает возможность использовать устройства системы микроклимата. В случае заполнения трубы ангара после ее осушения не инертным газом, а инертной жидкостью (консервантом), система осушения ангара обеспечивает откачку из трубы ангара указанной жидкости.

Прокладка силового троса внутри трубы ангара и расположение вьюшки в носовой части судна является новым решение. Оно обеспечивает втягивание буксируемой аппаратуры внутрь трубы ангара и возможность использования вьюшки большого диаметра на судах малого водоизмещения, так как по требованиям к мореходности высота бака всегда выше высоты юта, и даже небольшие суда с низким бортом имеют большую высоту носовой оконечности, достаточную для размещения вьюшки большого диаметра.

Размещение стопорного механизма в корме внутри трубы ангара и выполнение его с контактным разъемом является новым решением. Оно обеспечивает закрепление корневого конца кабель-троса к самой прочной конструкции судна - к его килю в кормовой части последнего, и подсоединение контактных жил кабель-троса при буксировке гидроакустической аппаратуры к аппаратуре судна через кабельную сеть судна.

Выполнение кабель-троса в месте его соединения с силовым тросом в виде замка с направляющим приливом и ответной частью контактного разъема стопорного механизма является новым решением. Оно обеспечивает надежное закрепление корневого конца кабель-троса к стопорному механизму и разгрузку силового троса при буксировке гидроакустической аппаратуры, а также автоматическое расцепление кабель-троса со стопорным механизмом при выбирании гидроакустической аппаратуры.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежом, на котором представлена схема предлагаемой буксируемой гидроакустической аппаратуры судна.

Буксируемая гидроакустическая аппаратура судна содержит: 1 - гидролокатор бокового обзора.

2 - приемная антенна.

3 - излучатель.

4 - кабель-тросы.

5 - вышка механизма выбирания буксируемой гидроакустической аппаратуры.

6 - киль судна.

Узлы 1...6 характеризуют прототип. Дополнительно к ним в буксируемую гидроакустическую аппаратуру с устройством ее размещения на судне введены новые узлы и устройства.

7 - ангар. В качестве него может использоваться труба, размещенная в корпусе судна преимущественно в теле его киля. Труба выгнута в носу так, чтобы носовой ее торец был бы размещен выше ватерлинии судна. Диаметр трубы соответствует диаметру приемной антенны и излучателя, а длина соответствует сумме длин приемной антенны 2 и излучателя 3.

8 и 9 - устройство герметизации ангара. Оно выполнено в виде герметичного сочленения корпуса гидролокатора бокового обзора 1 с кормовым торцем трубы ангара 7 в корме и в виде сальникового уплотнения 9 носового торца трубы ангара 7. По существу устройство 8 представляет собой сочленение притертой пробки с горлышком сосуда. Сальниковые же уплотнения широко известны и применяются очень широко в гидравлической технике для уплотнения гидроцилиндров в месте выдвижения из них различных штоков и толкателей.

10 - устройство осушения ангара. Такие устройства широко применяются на судах для осушения и заполнения трюмов и цистерн.

11 - стопорный механизм с контактным разъемом. Такие механизмы очень широко применяются в боевой авиационной технике, в ракетной и космической технике для загрузки навесного оборудования летательных аппаратов и надежного их закрепления, обеспечения надежного проведения предпусковых операций, в том числе введения различных кодов и получения информации из бортовых сетей отделяемых в полете аппаратов и оружия до их отделения и т.п. [см. Боевая авиационная техника: Авиационное вооружение/ Д.И.Гладков, В.М.Балуев, П.А.Семенцов и др.; Под ред. Д.И.Гладкова, - М.: Воениздат, 1987, стр. 155].

12 - механизм выставления буксируемой гидроакустической аппаратуры, выполненный в виде насоса, создающего в трубе ангара избыточное, по сравнению с забортным, давление. С точки зрения простоты конструкции, доступности рабочего тела рационально использовать преимущественно водяной насос центробежного типа, обеспечивающий достаточно высокое избыточное давление в трубе ангара 7, обеспечивающее отталкивание корпуса гидролокатора бокового обзора 1 от кормового торца 8 трубы ангара 7.

13 - система микроклимата ангара. Известны различные системы микроклимата, в том числе системы кондиционирования воздуха в гермокабинах [см., например, Авиационное оборудование / Ю.Е.Воскресенский, Ю.П.Доброленский и др. ; Под ред. Ю.П.Доброленского. - М.: Воениздат, 1989, стр. 178-179]. В простейшем случае может применяться система микроклимата ангара 7, выполненная в виде нагревателей, установленных внутри ангара 7, и резервуара с инертным газом, соединенным с внутренним объемом трубы ангара 7, что объясняется непосещаемостью личным составом судна агара 7 во время хранения в нем гидроакустической аппаратуры.

14 - силовой трос, ходовым концом подсоединенный к корневому концу кабель-троса 4, а корневым концом - намотанный на вьюшку 5 механизма выбирания буксируемой гидроакустической аппаратуры, установленную в носовой части судна.

15 - замок с направляющим приливом и ответной частью контактного разъема стопорного механизма 11. Такие замки, как и стопорные механизмы, широко применяются в авиационной, ракетной и космической технике. По существу стопорный механизм 11 и замок 15 представляют собой один агрегат, обеспечивающий надежное соединение замка 15 со стопорным механизмом и надежное их расцепление при воздействии управляющего импульса, в качестве которого в предлагаемом техническом решении может служить рывок силового троса 14, осуществляемый механизмом выбирания буксируемой гидроакустической аппаратуры. Описание замка 15 приведено, в частности, в [Боевая авиационная техника: Авиационное вооружение /Д. И. Гладков, В.М.Балуев, П.А.Семенцов и др.; Под ред. Д.И.Гладкова. - М.: Воениздат, 1987, стр. 152-155].

Буксируемая гидроакустическая аппаратура судна функционирует следующим образом. В выставленном положении силовой трос 14 разгружен, корневой конец кабель-троса 4 посредством замка 15 и стопорного устройства 11 соединен с буксирующим судном, а буксируемая аппаратура в составе гидролокатора бокового обзора 1, приемной антенны 2 и излучателя 3 подсоединена к бортовой гидроакустической аппаратуре судна. Как и в решении-прототипе, гидролокатор бокового обзора 1 управляется по направлению и глубине, поэтому, будучи соединенными кабель-тросом с гидролокатором бокового обзора 1, приемная антенна 2 и излучатель 3 также оказываются управляемыми по направлению и глубине. При выбирании буксируемой аппаратуры силовой трос 14 наматывается на вьюшку 5 механизма выбирания гидроакустической аппаратуры и, натягиваясь, тянет соединенный с ним кабель-трос 4 внутрь трубы ангара 7. Замок 15 выходит из зацепления со стопором 11, и кабель-трос 4, втягиваясь в трубу ангара 7, втягивает за собой соединенные с ним излучатель 3 и приемную антенну 2. При дальнейшем втягивании в трубу ангара 7 кабель-трос 4 прижимает корпус гидролокатора бокового обзора 1 к кормовому устройству герметизации ангара 8. Забортная вода отсечена от внутренней полости ангара 7. В дальнейшем при помощи системы осушения ангара 10 вода из ангара 7 откачивается, и ангар 7 при помощи системы микроклимата 13 заполняется инертной средой, например азотом. Этим достигается решение актуальной для забортных систем судна проблемы - защиты от коррозии и обрастания. Если окружающая защищаемый объект среда не содержит кислород, следовательно, нет коррозии и нет обрастания. Следует заметить, что для защиты даже периодически заполняемого морской водой торпедного аппарата и торпеды в нем от коррозии применяют сложные системы защиты, и несмотря на такие сложные и дорогостоящие технические средства, приходится периодически торпедный аппарат обслуживать (обновлять защитную смазку, удалять ржавчину и т.п.). Суда же, плавающие в южных морях, относительно часто приходится ставить в док для удаления наростов на подводной части их корпуса.

При выставлении буксируемой гидроакустической аппаратуры в трубе ангара 7 насосом механизма выставления 12 создается избыточное, по сравнению с забортным, давление. (Этому способствует сальниковое уплотнение 9 устройства герметизации ангара). Корпус гидролокатора бокового обзора 1 выходит из сочленения 8 с кормовым торцем трубы ангара 7, и буксируемая гидроакустическая аппаратура "вымывается" из трубы ангара 7. Этому способствует и гидродинамическое сопротивление корпуса гидролокатора бокового обзора 1, возникающее при выставлении буксируемой аппаратуры на ходу судна. Кабель-трос выходит из трубы ангара 7, сматываясь с вьюшки 5 механизма выбирания буксируемой аппаратуры и вытягивая за собой силовой трос 14, до сочленения замка 15 со стопорным механизмом 11.

Таким образом, на основе анализа структуры и функционирования схемы предложенного технического решения можно заключить, что буксируемая гидроакустическая аппаратура с устройством ее размещения на судне, в которой реализовано данное решение, обладает преимуществами, отвечающими поставленной задаче - обеспечение возможности оснащения полноценной буксируемой гидроакустической аппаратурой кораблей и судов небольшого водоизмещения, а также кораблей и судов, кормовая палуба которых не имеет места для размещения громоздких механизмов выставления и выбирания буксируемой гидроакустической аппаратуры, а также увеличение точности гидроакустической аппаратуры в режиме ее работы методом отражения волн и улучшения условий хранения буксируемой гидроакустической аппаратуры для увеличения срока ее службы.

Формула изобретения

Буксируемая гидроакустическая аппаратура судна, содержащая буксируемые кабель-тросами гидролокатор бокового обзора, приемную антенну и излучатель, механизмы их выставления и выбирания, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены ангар, устройства герметизации и осушения ангара, стопорный механизм с контактным разъемом и система микроклимата ангара, при этом ангар выполнен в виде трубы диаметром, соответствующим диаметру буксируемой аппаратуры, и длиной, соответствующей сумме длин приемной антенны и излучателя, причем труба ангара размещена ниже ватерлинии судна, преимущественно в теле его киля в продольной плоскости судна, носовая часть трубы ангара выгнута, причем верхний торец трубы размещен выше ватерлинии, механизм выставления буксируемой гидроакустической аппаратуры выполнен преимущественно в виде водяного насоса, создающего в трубе ангара избыточное, по сравнению с забортным, давление, устройство герметизации ангара выполнено в корме в виде герметичного сочленения корпуса гидролокатора бокового обзора с кормовым торцом трубы ангара, а в носу - в виде сальникового уплотнения, система микроклимата ангара выполнена преимущественно в виде нагревателей, установленных внутри ангара, и резервуара с инертным газом, соединенного с внутренним объемом трубы ангара, при этом гидролокатор бокового обзора соединен кабель-тросом с силовым тросом через излучатель и приемную антенну, а силовой трос проложен внутри трубы ангара и намотан на вьюшку механизма выбирания буксируемой гидроакустической аппаратуры, расположенную в носовой части судна, стопорный механизм с контактным разъемом размещен в корме внутри трубы ангара, при этом кабель-трос в месте его соединения с силовым тросом выполнен в виде замка с направляющим приливом и ответной частью контактного разъема стопорного механизма.

РИСУНКИ

Рисунок 1