Устройство для эвакуации цилиндрического модуля с подводной станции на поверхность воды

Устройство для эвакуации цилиндрического модуля с подводной станции на поверхность воды

Иллюстрации

Показать все

Реферат

В настоящее время существует техническая проблема доставки с подводной станции на поверхность воды неустойчивого цилиндрического модуля, установленного в вертикальной пусковой трубе с крышкой, при сильных подводных течениях. Для снижения влияния бокового гидродинамического напора течения (а следовательно, снижения нагрузки на модуль при эвакуации на поверхность воды) необходимо вокруг модуля создать парогазовую каверну, уменьшающую нагрузки на модуль и неустойчивость модуля на подводном участке.

Известен «Способ эвакуации на поверхность воды цилиндрического модуля с подводной станции и устройство для его осуществления» (см. пат. 2207294 РФ). Устройство содержит пусковую трубу с цилиндрическим модулем, установленную в стартовом колодце, узел формирования каверны и узел запуска, где узел формирования каверны выполнен в виде газогенераторов с соплами, установленными у верхнего среза пусковой трубы.

Известно также «Устройство для эвакуации из подводной станции на поверхность воды цилиндрического модуля» (см. пат. 2252896 РФ), содержащее стартовый колодец, установленный на подводной станции для размещения в нем цилиндрического модуля и выполненный с крышкой и обтюратором, установленным между стенкой колодца и модулем, а также установленный на цилиндрическом модуле газогенератор для формирования каверны вокруг этого модуля, газогенератор выполнен в виде расположенного снаружи на носовой части цилиндрического модуля пояса из твердого гидрореагирующего топлива (ТГРТ) с инициатором горения, причем верхняя сторона этого пояса имеет плоскую поверхность, а в стенке стартового колодца установлены газогенераторы наддува подкрышечного пространства, сообщающиеся с полостью, образуемой крышкой, стенкой стартового колодца и обтюратором, а газогенераторами наддува подкрышечного пространства являются высокотемпертатурные газогенераторы (2500-2800 K).

Недостаток первого «Устройства…» состоит в отсутствии стабильности газодинамических параметров автономных высокотемпературных газогенераторов из-за разброса давления в камерах сгорания (из-за разброса скорости горения и массы твердотопливных зарядов автономных газогенераторов).

Недостаток второго «Устройства…» состоит в сложности конструкции кавитатора в виде пояса из гидрореагирующего топлива с температурой горения ~2200 K и его отработки, к тому же для его задействования требуются высокотемпературные газы, что приводит к необходимости дополнительной тепловой защиты головной части модуля.

С целью устранения указанных недостатков авторами предлагается в «Устройстве для эвакуации цилиндрического модуля с подводной станции на поверхность воды», содержащем пусковую трубу с крышкой с радиальными ослабленными сечениями, на наружной поверхности которой в районе крышки по периметру установлены высокотемпературные (~2500 K) газогенераторы, а внутри пусковой трубы установлен цилиндрический модуль с заостренной головной частью с кольцевым кавитатором и кольцевой обтюратор между цилиндрической поверхностью модуля и внутренней поверхностью пусковой трубы, полость между обтюратором и крышкой пусковой трубы, связанной с источником давления, выполнить в виде низкотемпературных (~500 K) газогенераторов, выпускные отверстия высокотемпературных (~2500 K) газогенераторов предлагается газодинамически объединить кольцевым ресивером, на котором расположены выходные сопла по его периметру, которые направлены вверх под углом α=0…25° к продольной оси пусковой трубы, а кавитатор предлагается выполнить из уголкового профиля с заостренной передней кромкой в виде разделяемых полуколец, например, с помощью двух пиротолкателей, которые срабатывают по сигналу системы управления, причем расстояние от носка головной части до плоскости установки кавитатора составляет L=0,5…1,1 D, ширина кольца кавитатора δ=0,01…0,02 D (где D - диаметр цилиндрического модуля).

Предложенное авторами «Устройство для эвакуации цилиндрического модуля с подводной станции на поверхность воды» поясняется чертежами:

фиг.1 - продольный разрез «Устройства…»,

фиг.2 - вид «Устройства…» снаружи (← В),

фиг.3 - вид А (центровка полукольца кавитатора на модуле),

фиг.4 - вид Б (соединение полуколец кавитатора с помощью пиротолкателя).

Предложенное «Устройство…» содержит (см. фиг.1): пусковую трубу 1 с крышкой 2 с радиальными ослабленными сечениями. Снаружи пусковой трубы по периметру установлены высокотемпературные (~2500 K) газогенераторы 3. Внутри пусковой трубы установлен цилиндрический модуль 4 с заостренной головной частью 5, на которой закреплен кольцевой кавитатор 6 на расстоянии L=0,5…1,1 D от носка головной части (где D - диаметр цилиндрического модуля). Между цилиндрической поверхностью модуля 4 и внутренней поверхностью пусковой трубы имеется кольцевой обтюратор 7. Высокотемпературные газогенераторы 3 объединены газодинамически кольцевым ресивером 8, на котором расположены выходные сопла 9, которые направлены вверх под углом α=0…25° к продольной оси пусковой трубы. Подкрышечное пространство 10 (полость между обтюратором 7 и крышкой 2) связано с источником давления газа, выполненным в виде низкотемпературных (~500 K) газогенераторов 11, установленных снаружи пусковой трубы и соединенных через отверстия 12 стенки пусковой трубы с подкрышечным пространством 10. Кольцевой кавитатор 6 (уголкового профиля с заостренной передней кромкой) имеет ширину кольца δ, выступающую над поверхностью головной части в радиальном направлении (см. фиг.3) и равную δ=0,01…0,02 D (где D - диаметр цилиндрического модуля). Кавитатор 6 состоит из двух полуколец, каждое из которых в середине полукольца диаметрально противоположно стопорится на поверхности головной части на расстоянии L от носка головной части с помощью фиксатора 13 (в виде штыря). Полукольца кавитатора 6 в месте их стыка скрепляются с помощью пиротолкателей 14 сброса кавитатора (см. фиг.4). Для скрепления полуколец используются два пиротолкателя. Каждое полукольцо (15 и 16) кавитатора имеет по концевому элементу в виде проушины (17 и 18 соответственно). При этом одно полукольцо входит в касательное зацепление с другим полукольцом.

Пиротолкатель 14 представляет из себя соединение двух телескопически вставленных друг в друга цилиндров и зафиксированных между собой срезным винтом 19. Один из цилиндров 20 имеет внутри пиротехническую петарду 21 и пиропатрон 22. Хвостовик цилиндра 20 имеет наружную резьбу. Другой цилиндр 23 имеет глухую цилиндрическую полость и хвостовик с наружной резьбой. Для фиксации в проушине 17 цилиндра 20 используются гайки 24 и 25. Для фиксации в проушине 18 цилиндра 23 используются гайки 26 и 27. Пиротолкатель 14 устанавливается в проушины 17 и 18 с гайками 25 и 26, предварительно навинченными на цилиндры 20 и 23 с обеспечением гарантированного зазора между торцами полуколец 15 и 16. Гайками 24 и 27 пиротолкатель 14 поджимается к проушинам 17 и 18 (до касания торцов полуколец). Гайками 25 и 26 обеспечивается окончательная фиксация пиротолкателя 14.

Перед стартом цилиндрического модуля за 0,2-0,5 с по команде с пульта управления включаются автономные высокотемпературные и низкотемпературные газогенераторы. Высокотемпературные газы попадают в ресивер для выравнивания давления, из которого по выходным соплам газы с осредненными параметрами создают в воде парогазовую каверну. Низкотемпературные газы заполняют подкрышечное пространство и создают давление, равное гидростатическому давлению над крышкой пусковой трубы, тем самым обеспечивая оптимальные условия вскрытия крышки по ослабленным сечениям от воздействия на нее движущегося модуля.

Парогазовая каверна (полость) увеличивается в объеме и поднимается вверх от расширения и силы Архимеда на высоту 0,5-0,8 высоты цилиндрического модуля. Движущийся модуль пронизывает газовую полость, кавитатор захватывает газ из нее (полости), в связи с чем за кавитатором вокруг цилиндрического модуля образуется головная газовая каверна, замыкающаяся ниже центра масс цилиндрического модуля, что приводит к значительному снижению неустойчивости модуля при движении в воде. Это приводит как к снижению нагрузок при движении модуля в газовой полости, так и к уменьшению углов выхода модуля на поверхность воды в 2-3 раза.

После выхода цилиндрического модуля на поверхность воды и подъема его на заданную высоту по сигналу системы управления срабатывают пиропатроны 22 пиротолкателей 14 сброса кавитатора, что приводит к задействованию пиротехнических петард 21 внутри пиротолкателей. Давление в пиротолкателях резко повышается, срезной винт 19 срезается, полукольца разъединяются, сходят с фиксаторов 13 и импульсом силы пиротолкателей отбрасываются в противоположные стороны от цилиндрического модуля.

Предложенное устройство позволяет устранить воздействие подводного течения на эвакуируемый модуль, что в свою очередь позволяет повысить точность и надежность эвакуации из-под воды.

1. Устройство для эвакуации цилиндрического модуля с подводной станции на поверхность воды, содержащее пусковую трубу с крышкой с радиальными ослабленными сечениями, на наружной поверхности которой в районе крышки по периметру установлены высокотемпературные (~2500 К) газогенераторы, а внутри пусковой трубы установлен цилиндрический модуль с заостренной головной частью с кольцевым кавитатором и кольцевой обтюратор между цилиндрической поверхностью модуля и внутренней поверхностью пусковой трубы, отличающееся тем, что полость между обтюратором и крышкой пусковой трубы связана с источником давления, выпускные отверстия высокотемпературных газогенераторов объединены кольцевым ресивером, на котором расположены выходные сопла по его периметру, которые направлены вверх под углом α=0…25° к продольной оси пусковой трубы, а кавитатор выполнен из уголкового профиля с заостренной передней кромкой в виде разделяемых полуколец, например, с помощью двух пиротолкателей, которые связаны с системой управления, расстояние от носка головной части до плоскости установки кавитатора L=0,5…1,1 D, ширина кольца кавитатора δ=0,01…0,02 D, где D - диаметр цилиндрического модуля.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что источник давления выполнен в виде низкотемпературных (~500 К) газогенераторов, которые связаны с системой управления.