Подводный аппарат повышенной маневренности

Подводный аппарат повышенной маневренности

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к судостроению, в частности к подводным аппаратам повышенной маневренности, и может использоваться при возведении морских нефтегазодобывающих платформ с прокладкой трубопроводов на дне моря.

Известно подводное судно, содержащее корпус, внутри которого в продольной плоскости ниже ватерлинии размещена по крайней мере одна труба со сквозным каналом, в средней части которой установлена водяная турбина для обеспечения движения судна, связанная с силовой установкой, причем труба выполнена цилиндрического сечения, а в носовой и кормовой ее частях смонтированы шторки для герметического перекрытия канала трубы, причем судно снабжено средством для удаления воды из трубы при закрытых шторках для создания судну положительной плавучести (патент РФ №2095276, МПК B63G 8/00, 8/22, опубл. 10.11.1997 г.).

Недостатками аналога являются значительные затраты электрической энергии для работы силовой установки и отсутствие источника возобновляемой электрической энергии.

Известен подводный аппарат повышенной маневренности, содержащий обтекаемый корпус и движительный комплекс, включающий группу носовых поперечных движителей и группу из трех или четырех кормовых маршевых реверсивных движителей, причем в качестве маршевых движителей установлены реверсивные водометные движители, которые размещены в корпусе аппарата в его кормовой части, водометные трубы, входные и выходные патрубки движителей жестко закреплены в корпусе аппарата, при этом входные патрубки отогнуты от продольной оси аппарата на угол 20-50°, а выходные патрубки установлены под углом 0-25° к продольной оси аппарата (патент РФ №2101210, МПК B6G 8/00,8/08, опубл. 10.01.1998 г.).

Недостатками подводного аппарата повышенной маневренности являются значительные затраты электрической энергии для работы движительного комплекса и отсутствие источника возобновляемой электрической энергии.

По наибольшему количеству сходных признаков и достигаемому при использовании результату данное техническое решение выбрано в качестве прототипа заявляемого технического решения.

Предлагаемый подводный аппарат повышенной маневренности устраняет недостатки прототипа и позволяет снизить затраты электрической энергии на движительный комплекс и использовать кинетическую энергию воды в качестве источника возобновляемой электрической энергии.

Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, состоит в снижении потребляемой электрической энергии движительного комплекса и повышении маневренности аппарата.

Для достижения технического результата в подводном аппарате повышенной маневренности, содержащем обтекаемый корпус, движительный комплекс, водометные трубы с входными и выходными патрубками, причем он снабжен электрогенераторами, аккумуляторными батареями, направляющими экранами и вертикальным водозаборником, обтекаемый корпус имеет форму капли, движительный комплекс включает фронтальный, кормовой, левый, правый и центральный гидравлические движители, которые выполнены в виде пустотелой винтовой поверхности и установлены в зоне выходных патрубков водометных труб, а входные патрубки водометных труб размещены внутри вертикального водозаборника, электрогенераторы установлены на гидравлических движителях, направляющие экраны имеют форму круглой чаши и с зазором жестко крепятся к корпусу в зонах выходных патрубков водометных труб.

Кроме того, заявленное решение имеет факультативные признаки, характеризующие его частные случаи, а именно:

- гидравлические движители имеют прямоугольное поперечное сечение (стороны а и 2а), а стенки-лопасти закручены по длине на угол от 0 до 180°;

- направляющие экраны изготовлены из прочного гибкого пластика, не подверженного биообрастанию;

- корпус изготовлен из прочной нержавеющей стали.

Отличительными признаками предлагаемого изобретения являются то, что оно снабжено электрогенераторами, аккумуляторными батареями, направляющими экранами и вертикальным водозаборником, обтекаемый корпус имеет форму капли, движительный комплекс включает фронтальный, кормовой, левый, правый и центральный движители, которые выполнены в виде пустотелой винтовой поверхности и установлены в зоне выходных патрубков водометных труб, а входные патрубки водометных труб размещены внутри вертикального водозаборника, электрогенераторы установлены на гидравлических движителях, направляющие экраны имеют форму круглой чаши и с зазором жестко крепятся к корпусу в зонах выходных патрубков водометных труб.

Предлагаемый подводный аппарат повышенной маневренности иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-4.

На фиг.1 показан общий вид подводного аппарата повышенной маневренности.

На фиг.2 - продольный разрез А-А подводного аппарата повышенной маневренности.

На фиг.3 - поперечный разрез В-В подводного аппарата повышенной маневренности.

На фиг.4 - показан гидравлический движитель.

Подводный аппарат повышенной маневренности содержит обтекаемый корпус 1 в форме капли, иллюминатор 2, вертикальный водозаборник 3, люк 4, направляющие экраны 5 и раму 6. Корпус 1 изготовлен и прочной нержавеющей стали. Движительный комплекс включает водометные трубы (фронтальная 7, правая 8, кормовая 9, левая 10, и центральная 11), входные патрубки 12 размещены в полости вертикального водозаборника 3, а выходные патрубки 13 размещены в корпусе 1. В зоне выходных патрубков 13 в водометных трубах 7, 8, 9, 10, 11 установлены электрогенераторы 14, гидравлические движители 15 и электродвигатели 16 (фиг.1 и 2). Гидравлические движители 15 выполнены в виде пустотелой винтовой поверхности и имеют прямоугольное поперечное сечение (стороны а и 2а), а стенки-лопасти закручены по длине на угол от 0 до 180°. Направляющие экраны 5 имеют форму круглой чаши и с зазором (щель между поверхностью корпуса 1 и впадиной направляющего экрана 5) жестко крепятся к корпусу 1 в зонах выходных патрубков 13 водометных труб 7, 8, 9, 10, 11. Направляющие экраны 5 изготовлены из прочного гибкого пластика, не подверженного биообрастанию. В нижнем отсеке 17 корпуса 1 размещен контейнер 18 с коммутационно-защитной и электрораспределительной аппаратурой и контейнер 19 с аккумуляторными батареями. В верхнем отсеке 20 размещен пульт 21 управления и контроля аппарата (фиг.3). На фиг.4 показано размещение гидравлического движителя 15 в левой 10 водометной трубе, где вал 22, подшипники 23 и обтекаемые стойки крепления 24.

Работа подводного аппарата повышенной маневренности осуществляется следующим образом. Подводный аппарат повышенной маневренности имеет опору 6 для установки на плавсредстве с краном. Перед погружением следует зарядить аккумуляторные батареи, размещенные в контейнере 19 нижнего отсека 17, и проверить работу коммутационно-защитного и электрораспределительного оборудования, размещенного в контейнере 18. Члены экипажа через люк 4 опускается в верхний отсек 20 корпуса 1 и занимают рабочие места у пульта 21 управления и контроля аппарата перед иллюминатором 2. Рассмотрим работу движительного комплекса. На пульт 21 управления и контроля выведены исполнительные приборы управления работой движительного комплекса. От аккумуляторных батарей запускается электродвигатель 16, который раскручивает вал 22 (размещенный в подшипниках 23 со стойками крепления 24) гидравлического движителя 15 и электрогенератора 14. Далее рассмотрим движение воды при работе электродвигателя 16, например, левой 10 водометной трубы (работа других водометных труб 7, 8, 9 и 11 идентична). Вода через окна вертикального водозаборника 3 поступает во входной патрубок 12, и далее она захватывается гидравлическим движителем 15, и ускоренный закрученный поток через выходной патрубок 13 выбрасывается в полость направляющего экрана 5 и растекается по его поверхности. В щели между поверхностью корпуса 1 и впадиной направляющего экрана 5 возникает неоднородное поле скоростей. Благодаря этому в потоке возникнут инерционные силы, которые и будут создавать разряжение на поверхности корпуса 1, которые и приведут к движению аппарата вправо. Величина этой движущей силы зависит от скорости потока и площади направляющего экрана 5. В основе этого обоснования лежит эффект Коанда (energy-source.ru/-iv-/s19-.html, Г. Смирнов «Рожденные вихрем», 1982). Маневрирование аппарата при работе других водометных труб: фронтальной 7 - аппарат смещается назад; правой 8 - аппарат смещается влево; кормовой 9 - аппарат смещается вперед; центральной 11 - аппарат смещается вверх. Вниз опускается за счет отрицательной плавучести. При работе гидравлического движителя 15 электрогенератор 14 вырабатывает переменный электрический ток, который выпрямляется и заряжает аккумуляторные батареи. Идет постоянная подзарядка батарей.

Использование аппарата позволяет снизить потребляемую мощность движительного комплекса, аппарат легче по весу, проще в управлении и обладает высокой степенью маневренности.

1. Подводный аппарат повышенной маневренности, включающий обтекаемый корпус, движительный комплекс, водометные трубы с входными и выходными патрубками, отличающийся тем, что он снабжен электрогенераторами, аккумуляторными батареями, направляющими экранами и вертикальным водозаборником, обтекаемый корпус имеет форму капли, движительный комплекс включает фронтальный, кормовой, левый, правый и центральный гидравлические движители, которые выполнены в виде пустотелой винтовой поверхности и установлены в зоне выходных патрубков водометных труб, а входные патрубки водометных труб размещены внутри вертикального водозаборника, электрогенераторы установлены на гидравлических движителях, направляющие экраны имеют форму круглой чаши и с зазором жестко крепятся к корпусу в зонах выходных патрубков водометных труб.

2. Подводный аппарат повышенной маневренности по п.1, отличающийся тем, что гидравлические движители имеют прямоугольное поперечное сечение (стороны а и 2а), а стенки-лопасти закручены по длине на угол от 0 до 180°.

3. Подводный аппарат повышенной маневренности по п.1, отличающийся тем, что направляющие экраны изготовлены из прочного гибкого пластика, не подверженного биообрастанию.

4. Подводный аппарат повышенной маневренности по п.1, отличающийся тем, что корпус изготовлен из прочной нержавеющей стали.