Є ще 2 сторінки.

Дивитися все сторінки або завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Підводний населений апарат, що містить населений корпус, який обладнаний вхідним люком і ілюмінаторами, і проникний корпус обтічної форми з розміщеними в ньому баластними цистернами, балонами високого тиску і боксами з акумуляторами, при цьому проникний корпус також має гребний гвинт з приводом і кермо, який відрізняється тим, що вхідний люк і принаймні один ілюмінатор встановлені в одному краю населеного корпусу, що виконаний продовгуватої форми, при цьому населений корпус сполучено з проникним корпусом з можливістю повороту його принаймні на 90° навколо поперечної горизонтальної осі, що обладнана керованим приводом для такого повороту.

Текст

Дивитися

Реферат: Винахід належить до підводних населених апаратів, конкретно до малих населених апаратів, призначених для робіт в автономному або буксируваному режимах. Підводний населений апарат містить населений корпус, який обладнаний вхідним люком і ілюмінаторами, і проникний корпус обтічної форми з розміщеними в ньому баластними цистернами, балонами високого тиску і боксами з акумуляторами, при цьому проникний корпус також має гребний гвинт з приводом і кермо. Вхідний люк і принаймні один ілюмінатор встановлені в одному краю населеного корпусу, що виконаний продовгуватої форми. Населений корпус сполучено з проникним корпусом з можливістю повороту його принаймні на 90° навколо поперечної горизонтальної осі, що обладнана керованим приводом для такого повороту. UA 113098 C2 (12) UA 113098 C2 UA 113098 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до підводних населених апаратів, конкретно, до малих підводних населених апаратів, призначених для робіт у автономному або буксируваному режимах. Дослідження морських глибин не втратило своєї актуальності і в теперішній час, широко відома думка, що земні океани вивчені гірше, ніж космос. І хоча основні зусилля спрямовані на вивчення океану на великих глибинах, важливим завданням залишаються також і підводні дослідження на малих глибинах. На цих глибинах зберігаються практично усі основні ризики підводних робіт, при цьому використання на мілководді підводних апаратів для великих глибин, що вимагають судів забезпечення з великою водотоннажністю, економічно і технічно недоцільно. Цим і пояснюється прагнення до мінімізації підводних апаратів (без збитку для безпеки робіт), внаслідок чого, у свою чергу, може бути істотно зменшена водотоннажність судів-носіїв. Відомий малий підводний населений апарат [1] для транспортування легководолазів з метою обстеження донного ландшафту на малих глибинах, здатний працювати практично з будь-яким плавзасобом. Основним його недоліком є те, що він належить до апаратів "мокрого" типу (із затоплюваним населеним відсіком). У такому апараті екіпаж безпосередньо випробовує дію навколишньої води і зобов'язаний при зануреннях дотримуватися режимів декомпресії. Названий недолік відсутній у населених підводних апаратів "сухого" типу, екіпаж яких знаходиться в герметичному корпусі, заповненому повітрям (чи іншою сумішшю газів) під тиском, близьким до атмосферного. Інтенсивне опрацювання конструкцій таких апаратів з метою використання їх для досліджень океану проводилося з середини XX століття, а їх сучасний прогрес визначається швидше застосуванням нових матеріалів, передового устаткування та сучасного приладового оснащення, так що огляд основних видів таких апаратів цілком вичерпно представлений вже в [3], попри те, що ця книга була видана ще в 1974 році. Далі усі позначення згадуваних підводних апаратів збережені точно у такому вигляді, в якому вони наведені в цьому джерелі. Основною вимогою при створенні будь-яких населених підводних апаратів є безпека їх експлуатації, у тому числі, умова безпечного входу і виходу екіпажу при знаходженні апарата на плаву на поверхні. Якщо екіпаж апарата "мокрого" типу, що знаходиться на поверхні, просто запливає в затоплений населений відсік, то у разі апаратів "сухого" типу безпечний вхід-вихід екіпажу навіть при невеликому поверхневому хвилюванні може забезпечити тільки наявність вертикальної шахти на корпусі, що піднімає вхідний люк над хвилями. Так, наприклад, відсутність такої шахти на гондолі першого батискафа О. Пикара (ФНРС- 2, початок занурень в 1948 році) змушувала екіпаж займати свої місця до спуску апарата на воду і покидати їх вже після підйому апарата на палубу судна, що не відповідає повній безпеці екіпажа, особливо при аварійних спливаннях, тому вже в наступній моделі батискафа (ФНРС-3) цей недолік був усунений [3, стор. 195 і стор. 199]. Відомий малий підводний апарат підвісного типу, гідростат "Север-1" [3, стор. 125-128], вертикальний корпус якого, розрахований на розміщення одного спостерігача, виконаний з циліндрів різного діаметра, сполучених перехідним конусом. Корпус містить поворотний стілець для спостерігача і обладнаний вхідним люком на верхньому днищі. Аварійне спливання цього апарата забезпечується ручною віддачею аварійного вантажу (при необхідності також відділяють кабель-трос). Звільнений апарат спливає у вертикальному положенні, піднімаючи над водою верхню частину корпусу з люком. Недоліком цього апарата є його низькі гідродинамічні властивості при горизонтальних переміщеннях. Відомий підводний апарат Дип В'ю [3, стор. 134], який має горизонтальний обтічний корпус з прозорою передньою півсферою, забезпечений навісним устаткуванням і хвостовим оперенням. Недоліком цього апарата є недостатня безпека екіпажу при вході і виході в умовах поверхневого хвилювання через відсутність вхідної вертикальної шахти над корпусом. Найбільш близький по технічній суті до заявленого пристрою є малий підводний населений апарат Кабмарин PC-3Х ([3, стор. 137-138], а також [2, стр. 89-90]), що містить населений корпус, обладнаний ілюмінаторами і верхнім вхідним люком і жорстко вбудований своєю нижньою частиною в обтічний проникний корпус, усередині якого розміщені баластні цистерни, балони з повітрям високого тиску і герметичні бокси з акумуляторами, апарат також обладнаний гребним гвинтом з його приводом і кермом. При спливанні апарата на поверхню його продуті стисним повітрям баластні цистерни, розташовані під палубою проникного корпусу, дозволяють підняти над водою верхню частину корпусу, забезпечуючи безпечний вхід і вихід екіпажу через верхній люк. Цей населений підводний апарат, вибраний як прототип, має недостатні експлуатаційні властивості за рахунок погіршення його гідродинаміки в підводному положенні із-за верхньої частини корпусу, що виступає з обтічного проникного корпусу. 1 UA 113098 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Екіпаж апарата-прототипу складається з двох осіб, що розташовуються в сидячому положенні, так що додатковим недоліком прототипу є його недостатні експлуатаційні властивості при проведенні придонних обстежень із-за поганого огляду нижнього сектора через ілюмінатори, розташовані у верхній частині населеного корпусу. Особливо цей недолік проявлятиметься при обстеженнях донного ландшафту в каламутних водах прибережних акваторій і внутрішніх водойм. Досвід, отриманий при використанні для підводних пошукових робіт населеного підводного апарата по [1], підтвердив, що при русі апарата в недостатньо прозорій воді оптимальним положенням для спостерігача є положення "лежачи" (чи "напівлежачи"), лицем до ілюмінатора в лобовому обтічнику, так як це наближає спостерігача до досліджуваних об'єктів і збільшує сектор огляду. Таке положення пілота-спостерігача (при екіпажі з однієї людини) дозволило б також істотно понизити розміри населеного відсіку відносно прототипу за рахунок надання обтічної форми і мінімальних розмірів горизонтально розташованому корпусу зі змінним перерізом, форма і розміри якого відповідали б комфортному розміщенню пілота-спостерігача. Проте, водотоннажність гранично зменшеного населеного відсіку стає сумірною з водотоннажністю встановленої над цим відсіком вертикальної шахти для входу і виходу пілота, яка з умов безпечної експлуатації апарата повинна мати достатні поперечні розміри і значну висоту підйому над палубою, що фактично подвоює повний об'єм корпусу і не дозволяє істотно зменшити повну водотоннажність підводного апарата і істотно понизити опір корпусу оточуючому потоку. Пропонований винахід дозволяє максимально зменшити об'єм корпусу і при цьому забезпечити необхідну висоту підйому вхідного люка над поверхнею води в надводному положенні, що робить можливим створення надмалого населеного підводного апарата з поліпшеними гідродинамічними властивостями в підводному положенні, що відповідає при цьому вимогам безпечного входу-виходу екіпажу на поверхні в умовах хвилювання. В основу винаходу поставлена задача поліпшення гідродинамічних властивостей малого підводного населеного апарата без зниження безпеки екіпажа. Вказана задача вирішується тим, що в підводному населеному апараті, що містить корпус, обладнаний вхідним люком і ілюмінаторами, і проникний корпус обтічної форми з розміщеними в ньому баластними цистернами, балонами високого тиску і боксами з акумуляторами, а також що містить кермо і гребний гвинт з його приводом, довгастий корпус, в один край якого встановлений вхідний люк і принаймні один ілюмінатор, сполучений з проникним корпусом з можливістю повороту навколо поперечної горизонтальної осі принаймні на 90° і містить облаштування приводу для такого повороту. Докладені креслення зображують: Фіг. 1 - загальний вигляд (аксонометрія) підводного апарата в робочому стані. Фіг. 2 - схема розміщення пілота усередині горизонтально розташованого корпусу (робочий стан). Фіг. 3 - загальний вигляд (аксонометрія) підводного апарата на поверхні з вертикально встановленим корпусом і відкритим люком (апарат на поверхні до або після занурення). Фіг. 4 - схема розміщення пілота усередині вертикально розташованого корпусу. Фіг. 5 - пілот поза корпусом при знаходженні апарата на плаву (подовжній розріз апарату). Фіг. 6 - апарат на плаву (баластні цистерни продуті, піднята над поверхнею верхня частина корпусу утворює вхідну шахту). Фіг. 7 - апарат в підводному положенні (баластні цистерни заповнені водою). Як приклад конкретного застосування винаходу запропонований підводний населений апарат, що містить населений корпус, встановлений з можливістю повороту між двох симетрично розташованих проникних обтічних корпусів, жорстко сполучених між собою. Таке компонування апарата найбільш просте і наочне в графічному уявленні і ясно демонструє заявлене рішення. Приклад втілення підводного населеного апарата містить наступні основні позиції: 1 - населений корпус підводного апарата; 2 - вісь; 3 - проникний корпус з устаткуванням; 4 панорамний ілюмінатор; 5 - кришка вхідного люка; 6 - вхідний люк; 7 - стабілізатор; 8 - балка; 9 кермо глибини; 10 - гребний гвинт; 11 - кільцева насадка; 12 - регульований складаний упор; 13 - відкидний стілець; 14 - баластна цистерна; 15 - шпигат; 16 - балон із стисним повітрям; 17 бокс з акумуляторами. Підводний населений апарат, що заявляється, влаштований і працює таким чином. У робочому положенні апарата (Фіг. 1) населений корпус 1, встановлений на осі 2, знаходиться в горизонтальному положенні між двох обтічних корпусів 3, що забезпечує високі 2 UA 113098 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 гідродинамічні властивості апарата на ходу. Зменшенню опору корпусу 1 сприяє його обтічна форма, побудована з циліндрів різного діаметра, сполучених перехідним конусом, а також напівсферична форма переднього панорамного ілюмінатора 4, вбудованого в кришку 5 вхідного люка 6. Стабілізатор горизонтального ходу 7, а також балка 8, до якої приєднано кермо глибини 9, мають в перерізі класичний криловий профіль, що зменшує завихрення оточуючого потоку (при необхідності такими ж обтічниками можуть бути забезпечені і відкриті ділянки осі 2). Проникні корпуси 3 обтічной форми, що жорстко сполучені між собою в носовій частині стабілізатором 7, а в кормовій частині - балкою 8, утворюють основу апарата, що має малий опір при русі у воді. Високі гідродинамічні властивості апарата не вимагають значної потужності приводу його гребних гвинтів 10, що встановлені для більшої ефективності в кільцевих насадках 11. Розміщення гвинтів 10 в кормових закінченнях широко рознесених корпусів 3 дозволяє відмовитися від керма повороту і виконувати маневрування по курсу за рахунок реверсу. Положення пілота при горизонтальному положенні корпусу 1 показано на Фіг. 2. Пілот розміщується усередині витягнутого корпусу 1 лежачи, або напівлежачи, спираючись грудьми на регульований упор 12, що дозволяє використати руки для управління (органи управління апаратом на кресленнях не показані). Голова пілота звернена до ілюмінатора 4, опукла напівсферична форма якого забезпечує панорамний огляд. При знаходженні апарата на плаву на поверхні води корпус 1 поворотом навколо осі 2 встановлюється у вертикальне положення (Фіг. 3), при цьому люк 6 виявляється піднятим над корпусами 3 і його кришка 5 може бути безпечно відкрита після повного спливання апарату. Положення пілота в цій позиції показане на Фіг. 4. Пілот сидить на відкидному стільці 13, тримаючись за компактно складений упор 12 і як і раніше використовуючи для спостережень опуклий ілюмінатор 4, поки люк 6 закритий кришкою 5. Після виходу пілота з корпусу 1 (чи при підготовці до входу) пілот може використати для опори балку 8 (Фіг. 5) або інший майданчик, спеціально для цього призначений (на кресленнях не показаний). Запас плавучості, необхідний для плавання апарата на поверхні з піднятою над водою верхньою частиною корпусу 1, забезпечується повним видаленням забортної води з баластних цистерн 14, розміщених безпосередньо під палубою корпусів 3 (Фіг. 6). Вода з баластних цистерн 14 витісняється через шпигати 15, що постійно відкриті, стисним повітрям, яке знаходиться під високим тиском у балонах 16. У самому низу корпусів 3 розміщені бокси з акумуляторами 17, які є найбільш важким бортовим спорядженням, таке розміщення устаткування залежно від його ваги забезпечує остійність апарата. Для надання апарату негативної плавучості робиться вентиляція баластних цистерн 12, які при цьому звільняються від повітря і заповнюються забортною водою через шпигати 13 (Фіг. 7). Управління плавучістю об'єкта за допомогою періодичного заміщення водяного баласту стисним повітрям відомо і широко застосовується. Поворот корпусу 1 з одного положення в інше може здійснюватися будь-яким відомим приводом, механічним або ручним (привід на кресленнях не показаний). Механічний привід може бути електричним або гідравлічним (залежно від того, яка система використовується для приводу гребних гвинтів), а також пневматичним, з використанням стисного повітря з балонів 16. Механічний привід встановлюється в корпусах 3, а ручний привід, який може бути черв'ячним редуктором, розміщується усередині населеного корпусу 1 в межах легкої доступності. Черв'ячний редуктор належить до приводу, що самоблокується, і не перешкоджає роботі механічного приводу в штатних ситуаціях, здійснюючи жорстке з'єднання внутрішнього кінця осі 2 з корпусом 1. У аварійних ситуаціях (при блокуванні зовнішнього механічного приводу) повернути корпус 1 навколо заблокованої осі 2 може безпосередньо пілот, вручну обертаючи провідну ланку редуктора. Перед зануренням апарат встановлюється на воду із задраєним вхідним люком 6, при цьому він залишиться на плаву за рахунок залишкового повітря у баластних цистернах 14. При не повністю продутих цистернах 14 пілот може додатково продути їх, використовуючи зовнішній повітряний кран (не показаний). Переконавшись, що ватерлінія плаваючого апарата відповідає штатному надводному положенню і вхідний люк 6 знаходиться на заданій висоті над дзеркалом води, пілот може відкрити кришку 5 люка і забратися в населений корпус 1 апарата. Після перевірки бортових систем пілот задраює люк 6 зсередини і апарат готовий до занурення. Переклад корпусу 1 в горизонтальне положення, що відповідає мінімальному опору апарату на ходу, пілот робить включенням відповідного приводу. Перед зануренням апарата робиться вентиляція баластних цистерн 14 і заповнення їх забортною водою, при цьому плавучість апарата зменшується до заданого значення. Після усунення надмірного запасу плавучості пуск гребних гвинтів 10 дозволяє здійснити динамічне 3 UA 113098 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 занурення, при якому нерухомий носовий стабілізатор 7 і кормове кермо глибини 9 дозволяють змінювати глибину занурення апарата при його русі. Після завершення програми підводних робіт (чи в силу інших причин) робиться спливання апарата. Доцільно піднятися до поверхні використовуючи гвинти 10 і кермо глибини 9, щоб продути баластні цистерни 14 на мінімальній відстані від поверхні, це дозволить заощадити стисне повітря. Переконавшись, що позитивна плавучість апарата відповідає нормі, пілот може повернути корпус 1 люком 6 вгору, перетворивши верхню частину корпусу 1 у вертикальну шахту, що забезпечує підйом вхідного люка 6 на задану висоту над поверхнею води. Переконавшись у безпеці зовнішньої обстановки і присутності судна, що забезпечує занурення, пілот відключає робочі системи апарату, відкидає кришку 5 люка і вибирається з апарата. Можливий і інший порядок спливання. В цьому випадку корпус 1 переводиться у вертикальне положення безпосередньо на робочій глибині, пілот складає упор 12, сідає на відкидний стілець 13, продуває баластні цистерни 14 і апарат переходить до вільного вертикального спливання (при непрацюючих гребних гвинтах 10). Обернений вгору панорамний ілюмінатор 4 дозволяє пілотові при спливанні стежити за обстановкою на поверхні і реагувати на небезпеки зміною швидкості спливання або підрулюючими діями гребних гвинтів 10 (при справних силових агрегатах). Апарат, що сплив тим або іншим способом, після виходу з нього пілота може бути піднятий на палубу судна, що забезпечує занурення. У разі постановки апарата на палубу при вертикальному положенні корпусу 1 можна використати підставки під корпуси 3. Це збереже частину корпусу 1, що виступає вниз, від ушкоджень. Також можливий переклад корпусу 1 у безпечніше горизонтальне положення перед постановкою апарата на тверду поверхню за допомогою винесених органів управління. Цей підводний населений апарат може бути використаний і у буксируваному режимі, для чого його необхідно оснастити буксирним пристроєм, а також, при необхідності, кермом повороту. Пропонований винахід може мати і інші конкретні втілення. Наприклад, встановлений з можливістю повороту населений корпус може в робочому положенні (що відповідає роботі на глибині) вбудовуватися в один загальний для усього апарата проникний обтічник, забезпечуючи високі гідродинамічні властивості апарата при русі під водою. При перетворенні населеного корпусу, що повертається, у вхідну шахту гідродинаміка апарата буде, зрозуміло, також порушена, у тому числі із-за утворення відкритих отворів в обшивці проникного корпусу, раніше закритих обшивкою відповідних частин корпусу. Ілюстрація такого виконання не наведена. Джерела інформації: 1. А. с. 1520800 СССР, МПК В 63 В 21/66. Подводный обитаемый аппарат [Текст]/ Тешин Н.А. - [и др.]. (СССР). - 4400698/31-11; заявлено 30.03.88. 2. Диомидов, М.Н. Подводные аппараты (проектирование и конструкция)/ М.Н. Диомидов, А.Н. Дмитриев, - Л.: Судостроение, 1966, - 364 с. 3. Диомидов, М.Н. Покорение глубин/ М.Н. Диомидов, А.Н. Дмитриев. - 4-е изд., перераб. и доп. - Л.: Судостроение, 1974. - 325 с. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 45 50 Підводний населений апарат, що містить населений корпус, який обладнаний вхідним люком і ілюмінаторами, і проникний корпус обтічної форми з розміщеними в ньому баластними цистернами, балонами високого тиску і боксами з акумуляторами, при цьому проникний корпус також має гребний гвинт з приводом і кермо, який відрізняється тим, що вхідний люк і принаймні один ілюмінатор встановлені в одному краю населеного корпусу, що виконаний продовгуватої форми, при цьому населений корпус сполучено з проникним корпусом з можливістю повороту його принаймні на 90° навколо поперечної горизонтальної осі, що обладнана керованим приводом для такого повороту. 4 UA 113098 C2 5 UA 113098 C2 6 UA 113098 C2 7 UA 113098 C2 Комп’ютерна верстка О. Гергіль Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 8

Додаткова інформація

МПК / Мітки

МПК: B63B 38/00, B63B 1/36, B63B 43/02, B63B 1/00, B63C 11/34, B63G 8/41

Мітки: підводний, населений, апарат

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/10-113098-pidvodnijj-naselenijj-aparat.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Підводний населений апарат</a>

Подібні патенти