СПОСОБ ПОДАЧИ ВОЗДУХА В ПОДВОДНЫЙ ОБЪЕКТ
METHOD OF AIR SUPPLY TO UNDERWATER OBJECT

Изобретение относится к способам обеспечения воздухом подводного объекта в экстренных ситуациях в сложных погодных условиях и при наличии плавающих на поверхности воды над объектом предметов и может быть использовано, например, для обеспечения подачи воздуха в подводную лодку в аварийной ситуации.
В известном устройстве [Büchner R. Belüftungsvorrichtung für ein getaucht havariertes Unterseeboot // патент Германии EP 2301839. - МПК B63G 8/36, B63G 8/40, опубликовано 30.03.2011 (A2), 04.05.2011 (A3)] способ подачи воздуха в аварийный объект реализуется следующим образом: поднимают воздуховод низкого давления над водной поверхностью и транспортируют (засасывают) через него атмосферный воздух в компрессор под действием перепада давления, создаваемого компрессором на своем входе величиной, не превышающей одной атмосферы; компрессор устанавливают на поверхности подводного объекта, сжатый воздух с выхода компрессора транспортируют в объект через воздуховод высокого давления.
Признаками известного способа, совпадающими с существенными признаками заявляемого способа, являются:
- поднимают воздуховод низкого давления над водной поверхностью и транспортируют через него атмосферный воздух в компрессор;
- сжатый воздух с выхода компрессора транспортируют в подводный объект через воздуховод высокого давления.
Недостатком данного способа является ограничение количества подаваемого в подводный объект воздуха из-за ограничения его расхода через длинный воздуховод низкого давления, идущий с поверхности воды до компрессора, установленного на подводном объекте. Массовый расход газа в трубопроводе при движении газа с дозвуковыми скоростями можно определить по формуле:
где
G - массовый расход газа, кг/с;
d - внутренний диаметр трубопровода, м;
1
p - давление на входе в трубопровод, Па;
2
p - давление на выходе из трубопровода, Па;
λ - коэффициент газодинамического сопротивления;
l - длина трубопровода;
R - универсальная газовая постоянная;
Т - температура газа.
При постоянном по длине трубопровода коэффициенте R газодинамического сопротивления ограничение расхода определяется предельно малой разностью давлений на входе и выходе трубопровода низкого давления и длиной трубопровода:
1
2
5
Δp=p-p≤1 атм (≤10 Па),
где
Δp - разность давлений на входе и выходе трубопровода низкого давления, которая определяется максимальной величиной разряжения (1 атм), создаваемого компрессором на его входе;
массовый расход падает как  при росте длины l трубопровода.
Прототипом заявляемого способа является способ, по которому реализуется действие известного устройства подачи воздуха в подводный объект в экстренной ситуации [Рахубинский И.А. Спасательный буек для подводной лодки // авторское свидетельство SU №11428. - МПК B63G 8/36, B63G 8/40, опубликовано 30.09.1929 г.], согласно которому поднимают компрессор вместе с воздуховодом низкого давления от подводного объекта до всплытия их на поверхность воды, забирают атмосферный воздух через воздуховод низкого давления к компрессору (вентилятору) и под высоким давлением нагнетают атмосферный воздух в объект через воздуховод высокого давления, установленный между компрессором и подводным объектом.
Признаками известного способа, совпадающими с существенными признаками заявляемого способа, являются:
- поднимают воздуховод низкого давления над водной поверхностью и транспортируют через него атмосферный воздух в компрессор;
- сжатый воздух с выхода компрессора под высоким давлением нагнетают в подводный объект через воздуховод высокого давления, установленный между компрессором и подводным объектом.
Недостатком данного способа является ограничение на непрерывную подачу воздуха в объект компрессором при сложных погодных условиях из-за возможного воздействия на компрессор ударов волн большой амплитуды в штормовых условиях, льда и других плавающих предметов.
Изобретение направлено на решение задачи по обеспечению подачи воздуха в подводный объект при сложных погодных условиях (большие волны) и наличии плавающих в окрестности компрессора предметов без ограничения расхода воздуха через воздуховод низкого давления.
Технический результат заявляемого способа заключается в обеспечении непрерывной, бесперебойной подачи воздуха в подводный объект в сложных погодных условиях и при наличии плавающих в окрестности компрессора предметов.
Технический результат достигается тем, что в способе подачи воздуха в подводный объект, включающем подъем воздуховода низкого давления над поверхностью воды, подъем компрессора и связанного с ним воздуховода высокого давления от подводного объекта, подачу атмосферного воздуха в компрессор через воздуховод низкого давления, защищенный от попадания в него воды, и нагнетание воздуха в подводный объект от компрессора через воздуховод высокого давления, согласно изобретению, подачу атмосферного воздуха в компрессор осуществляют без уменьшения расхода, относительно требуемого для подводного объекта уровня, располагая компрессор под слоем воды, защищающим его от ударного воздействия волн и предметов, плавающих на воде. Подъем компрессора и связанного с ним воздуховода высокого давления от подводного объекта к поверхности воды осуществляют на глубину не менее 10 метров.
Из уровня техники не известно расположение компрессора под слоем воды («защита слоем воды») вблизи поверхности, чтобы иметь возможность осуществлять забор атмосферного воздуха через воздуховод низкого давления без уменьшения расхода, относительно требуемого для подводного объекта уровня, и через длинный воздуховод высокого давления транспортировать (продавливать) воздух от компрессора к объекту уже под высоким давлением в количестве, достаточном для обеспечения подводного объекта.
Преимуществом заявляемого способа подачи воздуха в подводный объект является защищенность компрессора от возможных нарушений работоспособности из-за волн и столкновений с плавающими объектами и, при этом, отсутствие ограничения на объем забираемого из атмосферы воздуха, вследствие малой длины воздуховода низкого давления, заборный конец которого располагается над поверхностью воды, а второй - соединяется с компрессором.
Заявляемый способ поясняется схемой, приведенной на чертеже, где введены следующие обозначения: подводный объект 1, водоем 2, компрессор 3, воздуховод высокого давления 4, воздуховод низкого давления 5, поверхность воды 6.
В экстренной ситуации воздуховод низкого давления 5 поднимают над поверхностью воды 6, компрессор 3 и связанный с ним воздуховод высокого давления 4 поднимают к поверхности 6 водоема 2 на глубину не менее 10 метров, которая обеспечивает защиту компрессора от воздействия волн и объектов, плавающих на воде. Атмосферный воздух транспортируют (засасывают) на вход компрессора 3 через воздуховод низкого давления 5, который является механически устойчивым, имеющим простую, без движущихся частей конструкцию. Через воздуховод высокого давления 4 сжатый воздух от компрессора подают в подводный объект 1. При длине трубопровода низкого давления, например 16 м, массовый расход газа, по сравнению с забором воздуха через трубопровод низкого давления с нулевой длиной (забор непосредственно во входную камеру компрессора, что в нашем случае в принципе невозможно), уменьшится в 4 раза. Такое снижение требуемой производительности можно легко компенсировать (см. формулу (1)), увеличив диаметр трубопровода низкого давления, например, с 2 см до 3,5 см, что для короткого трубопровода вполне допустимо.
Таким образом, заявляемый способ в экстренной ситуации в опасных для непрерывной работоспособности компрессора условиях обеспечивает подачу воздуха с большим требуемым расходом в подводный объект.