Устройство стабилизации глубины глубоководного дрейфующего прибора

Устройство стабилизации глубины глубоководного дрейфующего прибора

Реферат

Изобретение относится к области морской техники и может быть использовано при создании глубоководных дрейфующих приборов и образцов морского оружия.

Известны глубоководные объекты и приборы (приборы для исследования экологии, свойств Мирового океана, морское оружие и т.п.), стабилизация глубины дрейфа которых обеспечивается регулируемым приемом или сбросом балластной забортной воды.

Для поддержания заданной глубины дрейфа объекты снабжены сложными системами измерения и управления, для обеспечения работы которых требуется большой расход запасов энергии, ограничивающий общее время дрейфа, особенно для больших глубин использования.

Известны автономные объекты для средних и больших глубин, предназначенные для различия научно-исследовательских работ на больших глубинах. Среди них следует отметить аппарат Ю.А.Шиманского (см. «Эпрон», сборник XXIII-XXIV, 1938 г.), предназначенный для работ на большой (2500 м) глубине. Аппарат выполнен в виде цилиндра большого удлинения с аккумуляторной батареей, приборами управления и системой поддержания нулевой плавучести жидким и твердым балластом. Аппарат рассчитан на работу в течение 10 часов. Известны также различные батискафы, управляемые гребными винтами («Триест», «Архимед», «Север-1» и т.п., см. «Подводные аппараты» М.Н.Диомидов, А.Н.Дмитриев, Судостроение, Ленинград, 1966 г.).

В оборонной технике известна автоматически плавающая мина (см. «Минно-тральное оружие», К.В.Морозов, М., 1974 г.), устройство стабилизации которой выполнено в виде электродвигателя, вращающего гребной винт и управляемого гидростатическим прибором от забортного давления воды.

Основным недостатком перечисленных устройств является большой расход энергии, что обуславливает малую длительность функционирования дрейфующего прибора.

Известно устройство стабилизации глубины глубоководного дрейфующего прибора (см. заявка на изобретение №2003115768/11 (016754) от 27.05.2003 г.).

Устройство содержит датчик давления, систему управления, включатель электродвигателя, механически соединенного с рабочим органом, и аккумуляторную батарею, причем рабочий орган выполнен в виде гидронасоса, закачивающего и откачивающего забортную воду в балластную камеру, соединенную системой трубопроводов и клапанов с баллоном воздуха высокого давления и через предохранительный клапан с забортной средой.

Указанное устройство принято авторами за прототип изобретения.

Все перечисленные приборы для обеспечения дрейфа на заданной глубине требуют периодического включения электродвигателя с рабочим органом, т.е. большого расхода запасов электроэнергии, а для устройства, принятого авторами за прототип изобретения, также и расхода запасов воздуха высокого давления для поддержания в балластной камере заданного давления. Указанные недостатки усугубляются при значительном увеличении глубины дрейфа.

Целью предлагаемого изобретения является увеличение времени и глубины дрейфа прибора, а также обеспечение его функционирования при многократных циклах погружение-дрейф-всплытие.

Указанная цель обеспечивается тем, что в устройстве стабилизации глубины глубоководного дрейфующего прибора, содержащего датчик давления, аккумуляторную батарею, систему управления, включатель электродвигателя, механически соединенного с гидронасосом, и балластную камеру, гидронасос плунжерного типа снабжен клапанным распределителем, трубопроводами соединенными с забортной средой, и балластной камерой, которая соединена с забортной средой через клапан с дроссельным устройством, причем все электроклапаны сигнально соединены с системой управления, а параллельно с балластной камерой размещен соединенный с забортной средой через электроклапан гидроцилиндр, опертый на упругое основание.

Перечисленные признаки обеспечивают минимальный расход электроэнергии для многократных циклов работы (погружение-дрейф-всплытие) глубоководного дрейфующего прибора.

Устройство схематически изображено на чертеже, где обозначены - датчик давления (1), аккумуляторная батарея (2), система управления (3), включатель (4) электродвигателя (5), плунжерный гидронасос (6) с клапанным распределением (7), системой трубопроводов (8), соединенной с забортной средой и с балластной камерой (9), соединенной с забортной средой через электроклапан (11) с дроссельным устройством (10); отдельно установлен гидроцилиндр (13) с опертым на упругое основание поршнем (14), полость гидроцилиндра соединена с забортной средой через электроклапан (12). Все клапаны 11 и 12 сигнально соединены с системой управления (3).

Устройство функционирует следующим образом. Исходное положение прибора - плавание у поверхности моря, плавучесть прибора положительная. По команде блока системы управления 3, получившего сигнал от датчика давления 1, открывается электроклапан с дроссельным устройством 11 и забортная вода самотеком заполняет балластную камеру 9, плавучесть прибора уменьшается, становится отрицательной, прибор начинает заглубляться. Датчик давления регистрирует увеличение глубины, а система управления, анализируя величину глубины и скорость ее изменения по заданному алгоритму управления, периодически открывает или клапан 11 с дросселем 10 для дальнейшего заполнения балластной камеры 9, или дает команду на запуск электродвигателя с гидронасосом 6, забортная вода стравливается из балластной камеры. При отсутствии команд от системы управления клапаны 11 и 12 закрыты.

При заглублении изделия через открытый электроклапан 12 в гидроцилиндр 13 под поршень 14, сжимая специально оттарированную упругую систему, поступает забортная вода, которая частично компенсирует увеличение плавучести прибора в зависимости от изменения плотности, температуры и солености воды. При всплытии - наоборот, упругая система, действуя на поршень, выжимает воду из гидроцилиндра. Таким образом эта система частично компенсирует изменение плавучести прибора, что сокращает необходимое количество циклов и время включения электроприборов и тем самым уменьшает расход электроэнергии.

По предложенному изобретению проведены расчетные работы и стендовая проверка гидравлической схемы прибора.

Устройство стабилизации глубины глубоководного дрейфующего прибора, содержащее систему управления, соединенную с датчиком давления, аккумуляторной батареей и включателем электродвигателя, механически соединенного с гидронасосом, отличающееся тем, что гидронасос выполнен плунжерного типа с клапанным распределением и трубопроводом, соединенным с наружной средой и балластной камерой, которая также соединена с забортной средой через первый электроклапан с дроссельным устройством, параллельно с балластной камерой установлен гидроцилиндр с поршнем, опертым на упругое основание, а подпоршневое пространство соединено с забортной средой через второй электроклапан, при этом электроклапаны сигнально соединены с системой управления.