ТРАНСПОРТНО-ПУСКОВОЙ КОНТЕЙНЕР ДЛЯ ПОДВОДНОГО АППАРАТА И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПОДВОДНЫМ АППАРАТОМ
TRANSPORTER-LAUNCHER CONTAINER FOR UNDERWATER APPARATUS AND METHOD OF UNDERWATER VEHICLE CONTROL

Изобретение относится к области морской техники, а именно, к устройствам, служащим для хранения и пуска подводных аппаратов с плавсредств и может быть использовано для дистанционного управления подводными аппаратами.
Перспективные плавсредства, использующие подводные аппараты (ПА) различного назначения, должны отвечать требованиям быстрой настройки своих технических систем на решаемые задачи. Этому способствует создание новых систем хранения и пуска ПА с размещением ПА в пусковых установках контейнерного типа, а также в забортных пусковых установках. Такой подход призван обеспечить модификационное разнообразие используемых ПА и возможность размещения их на носителе в большом количестве [Ефимов О.И., Красильников Е.П., Шавырин И.А., Юрин В.Ф. Забортные модули вооружения подводных лодок: возможные решения // Оборонный заказ №18, 2008. Интернет-приложение, www.ozakaz.ru].
Известно устройство для хранения и пуска с носителя автономного подводного или летательного аппарата [Универсальный модуль фиксации ракет в пусковой установке / Патент 2613205 RU. М.: ФИПС, 2017. Бюл. №8], которое принято за прототип изобретения и представляет собой транспортно-пусковой контейнер (ТПК), объединяющий в себе транспортный контейнер и пусковую установку. В ТПК загружают подготовленный на базе аппарат и транспортируют его к носителю, загружают и обеспечивают установленный режим хранения. В ходе эксплуатации носителя осуществляют выпуск аппарата и выполняют поставленную задачу. В общем случае устройство ТПК включает жесткий корпус, оборудованный одной или двумя крышками, механизмом их закрытия и открытия, устройствами для крепления аппарата и его перемещения в ТПК (ложементные опоры с боковыми горизонтальными платформами, направляющие опорно-ведущие пояса, закрепленные на корпусе или подобные им устройства), энергетическое устройство для выталкивания аппарата из ТПК [Универсальный модуль фиксации ракет в пусковой установке / Патент 2613205 RU. М.: ФИПС, 2017. Бюл. №8], [Р.В. Красильников. Системы борьбы с необитаемыми аппаратами - асимметричный ответ на угрозы XXI века. СПб.: Инфо-да, 2013. - 106 с. С. 69-77].
Для пуска подводного аппарата с плавсредства в ТПК применяют источник энергии, создающий выталкивающую силу и обеспечивающий безопасность плавсредства после пуска ПА и гарантированный выход ПА на запрограммированную подводную траекторию движения. В качестве источника энергии применяются пороховые аккумуляторы давления (ПАД), электричество, гидравлика и воздух высокого давления (ВВД).
Кроме функций хранения и пуска ПА ТПК должен обеспечивать защиту ПА от динамических воздействий, обмен данными с ПА (диалог) при подготовке к пуску и тестировании, а также защиту ПА от воздействия окружающей среды [Р.В. Красильников. Системы борьбы с необитаемыми аппаратами - асимметричный ответ на угрозы XXI века. СПб.: Инфо-да, 2013. - 106 с. С. 75]. Для этого ТПК оснащают:
- устройствами пожаро- и взрывобезопасности носителя;
- системой микроклимата и вентиляции ТПК, обеспечивающей заданные условия хранения аппарата;
- устройствами связи системы управления плавсредства с бортовой системой управления (БСУ) аппарата, обеспечивающими проверку исправности аппарата (тестирование), подготовку к пуску и ввод маршрутного задания [Модульная многоместная корабельная пусковая установка вертикального пуска / Патент RU 2213925. М.: ФИПС, 2003. Бюл. №28], [А.В. Новиков Интегрированная ракетная система «Club-N». Обращение с ракетами на корабле. СПб.: ВМИ, 2004. - 64 с].
На перспективных подводных плавсредствах предполагается размещение систем хранения и пуска подводных аппаратов вне прочного корпуса. Для этого кроме задач по их размещению, погрузке, хранению и обслуживанию, требуется решить задачи предстартовой подготовки, пуска и отделения подводных аппаратов от носителя. [Ефимов О.И., Красильников Е.П., Шавырин И.А., Юрин В.Ф. Забортные модули вооружения подводных лодок: возможные решения // Оборонный заказ №18, 2008. Интернет-приложение, www.ozakaz.ru].
Для предстартовой подготовки и пуска ПА с плавсредства связь с его БСУ осуществляют через устройство с электрическим вводом данных, надежная работа которого в воде обеспечивается герметизацией, усложняющей конструкцию устройства и повышающей его массогабаритные характеристики, что является существенным недостатком. Устранение данного недостатка возможно при переходе на бесконтактные устройства связи на основе использования оптической (лазерной) или акустической энергии. [О.А. Букин и др. Элементы лазерной сенсорики в подводной робототехнике // Подводные исследования и робототехника, 2017, №1 (23). С. 23-30].
Известно, что эффективность применения ПА существенно повышается при использовании дистанционного управления. Системы дистанционного или телемеханического управления (телеуправления) ПА появились в 1960-х гг. Устройство системы телеуправления включает канал контроля ПА, канал контроля цели и канал управления ПА. Для контроля ПА и цели применяют акустические средства, имеющие в воде относительно большую дальность действия. Управляющие сигналы вырабатывают на носителе счетно-решающим прибором или оператором и передают на ПА по каналу управления. Для их разделения и защиты от помех применяют кодирование и шифрование. Передачу команд управления на воздухе осуществляют по радиотехнической и/или лазерной линиям связи, а в воде - по проводной и/или гидравлической. [А.В. Новиков. Противолодочное ракетное оружие. Теоретические основы. СПб.: ВМИ, 2007. - 437 с, с. 172].
В устройство канала управления ПА входят связанные друг с другом буксируемая катушка носителя и катушка ПА с намотанными на них проводом или волоконно-оптическим кабелем (ВОК). Одновременное разматывание провода или ВОК с указанных катушек при взаимном перемещении носителя и ПА защищает линию связи от обрыва. При этом катушка носителя выполняется в двух вариантах: в виде «катушки» или в виде «шланга» - гибкого защитного кожуха, через внутреннюю полость которого продвигается провод или ВОК, выматываемый из закрепленного в пусковом устройстве вместе со шлангом контейнера [Б.А. Коптев, А.Л. Гусев. Тенденции развития зарубежного торпедного оружия // Морская радиоэлектроника, №3, 2006 г. С. 58-63], [М. Климов. Об облике современных торпед подводных лодок // Арсенал Отечества, №1 (15), 2015], [Patent US 7574971. TORPEDO MOUNTED DISPENSER INCORPORATING A SHOCK MOUNT BUMPER, 2009].
Показанное выше устройство канала управления предполагает использование проводной связи между плавсредством и подводным аппаратом, а наличие транспортно-пускового контейнера, в котором подводный аппарат хранится, не обеспечивает ее целостности после выхода подводного аппарата из него.
Требуется устранение выявленных недостатков, отмеченных выше в существующих устройствах и включающих:
- сложность реализации электрического ввода данных в приемное устройство транспортно-пускового контейнера или подводного аппарата, хранящегося на подводном плавсредстве в его забортной системе хранения и пуска,
- невозможность использования имеющейся системы телеуправления подводным аппаратом, находящимся на плавсредстве в его системе хранения и пуска в транспортно-пусковом контейнере.
Технической задачей изобретения является разработка транспортно-пускового контейнера для подводного аппарата, предназначенного для использования с плавсредства, в том числе с забортным хранением, и обеспечивающего тестирование, подготовку к пуску и ввод маршрутного задания, пуск и дистанционное управление подводным аппаратом на маршруте и способа управления подводным аппаратом, хранящимся на плавсредстве в транспортно-пусковом контейнере.
Техническая задача изобретения достигается благодаря тому, что транспортно-пусковой контейнер для подводного аппарата, включающий жесткий корпус, оборудованный не менее одной крышкой, служащими для загрузки подводного аппарата внутрь и выпуска его наружу, механизмами их закрытия и открытия, устройствами для крепления подводного аппарата и его перемещения в контейнере, энергетическое устройство для выталкивания подводного аппарата из контейнера, источник тока, датчики температуры, давления и влажности, устройство обогрева и вентилятор, по изобретению, дополнительно контейнер оборудуется бесконтактным лазерным или акустическим устройством для связи с системой хранения и пуска плавсредства и устройством для связи с бортовой системой управления подводного аппарата, обеспечивающими тестирование подводного аппарата, подготовку к пуску и ввод маршрутного задания, устройствами, входящими в состав системы телеуправления подводным аппаратом и включающими буксируемую катушку носителя, скрепленную с контейнером в единую конструкцию и присоединяемую к системе хранения и пуска плавсредства с помощью гибкой связи, намотанный на нее провод или волоконно-оптический кабель, имеющий два герметичных электрических или оптических разъема, один из которых пристыковывается к системе хранения и пуска плавсредства, а другой к разъему провода или волоконно-оптического кабеля катушки радиобуя носителя, радиобуй носителя, скрепленный с буксируемой катушкой носителя и контейнером в единую конструкцию и имеющий источник тока, преобразователь сигналов, приемопередающее устройство, шифратор, дешифратор, антенну и катушку с намотанным на нее проводом или волоконно-оптическим кабелем, имеющим на концах герметичные электрические или оптические разъемы, соединяемые с одной стороны с преобразователем сигналов радиобуя носителя, а с другой - с разъемом провода или волоконно-оптического кабеля буксируемой катушки носителя, радиобуй подводного аппарата, скрепленный с ним в единую конструкцию и имеющий источник тока, преобразователь сигналов, приемопередающее устройство, шифратор, дешифратор, антенну и катушку с намотанным на нее проводом или волоконно-оптическим кабелем, имеющим на концах герметичные электрические или оптические разъемы, соединяемые с одной стороны с преобразователем сигналов радиобуя подводного аппарата, а с другой - с разъемом провода или волоконно-оптического кабеля катушки подводного аппарата, катушку подводного аппарата, расположенную внутри его корпуса, с намотанным на нее проводом или волоконно-оптическим кабелем, имеющим на концах герметичные электрические или оптические разъемы, соединяемые с одной стороны с бортовой системой управления подводного аппарата, а с другой - с разъемом провода или волоконно-оптического кабеля катушки радиобуя подводного аппарата.
Сущность изобретения поясняется рисунками, где:
на фиг. 1 показано устройство ТПК;
на фиг. 2 изображено устройство ПА;
на фиг. 3 показан выпуск ТПК с носителя;
на фиг. 4 проиллюстрирован процесс отделения от ТПК буксируемой катушки и радиобуя носителя;
на фиг. 5 изображен выход ПА из ТПК и приведение радиобуя носителя в рабочее положение;
на фиг. 6 показано отделение от ПА радиобуя ПА;
на фиг. 7 продемонстрирована схема работы системы телеуправления подводным аппаратом.
На рисунках цифрами обозначены: 1 - ТПК, 2 - герметичный электрический или оптический разъем, служащий для крепления гибкой связи буксируемой катушки носителя к системе хранения и пуска плавсредства, 3 - гибкая связь с проводом или ВОК (кабель-трос), 4 - втулка для прохода провода или ВОК, 5 - буксируемая катушка носителя с проводом или ВОК, 6 - радиобуй носителя, 7 - катушка радиобуя носителя с проводом или ВОК, 8 - провод или ВОК, 9 - герметичный электрический или оптический разъем для соединения провода или ВОК, 10 - узел крепления буксируемой катушки носителя к ТПК, 11 - крышка ТПК, 12 - подводный аппарат.
На фиг. 2 показано устройство ПА, цифрами обозначены: 4 - втулка для прохода провода или ВОК, 8 - провод или ВОК, 9 - герметичный электрический или оптический разъем для соединения провода или ВОК, 12 - ПА, 13 - БСУ, 14 - катушка ПА с проводом или ВОК, 15 - трубка для прохода провода или ВОК внутри ПА, 16 - стабилизатор и органы управления ПА, 17 - радиобуй ПА, 18 - катушка радиобуя ПА с проводом или ВОК, 19 - крепление радиобуя ПА к ПА, 20 - движитель ПА.
Подводный аппарат готовят на базе, перед его погрузкой в ТПК соединяют линию связи БСУ ПА с радиобуем ПА, входящую в состав канала управления ПА системы телеуправления, для чего:
- герметичным электрическим или оптическим разъемом подключают к БСУ 13 провод или ВОК катушки ПА 14,
- с помощью герметичного электрического или оптического разъемов подключают к проводу или ВОК катушки радиобуя ПА 18 второй конец провода или ВОК катушки ПА 14,
- другой конец провода или ВОК катушки радиобуя ПА 18 соединяют с приемопередающим устройством радиобуя ПА 17.
Приготовленный таким образом ПА устанавливают в ТПК и доставляют к носителю, где загружают в его систему хранения и пуска. После загрузки ТПК с ПА на носитель устанавливают бесконтактную линию связи системы управления плавсредства с ТПК и БСУ ПА, а также проводные линии связи канала управления ПА системы телеуправления ПА, для чего:
- один конец провода или ВОК буксируемой катушки носителя 5, закрепленной на ТПК легкосъемным креплением 10, подключают с помощью герметичного электрического или оптического разъемов 2 к системе управления плавсредства, а второй конец - к проводу или ВОК катушки радиобуя носителя 6, закрепленного на катушке носителя с помощью легкосъемного крепления, другой конец провода или ВОК катушки 7 радиобуя носителя с помощью герметичного электрического или оптического разъемов подключают к приемопередающему устройству радиобуя носителя 6;
- буксируемую катушку носителя 5 крепят к носителю гибкой связью (кабель-тросом) 3.
Загруженный на плавсредство ТПК с ПА хранится в течение установленного срока, при этом обеспечиваются заданные параметры микроклимата внутри ТПК за счет дистанционного управления обогревом и вентиляцией внутреннего пространства ТПК по данным датчиков температуры, давления и влажности, поступающим в систему управления ПА плавсредства-носителя через устройство бесконтактного приема и передачи информации. При подготовке ТПК с ПА к пуску с помощью системы управления плавсредства и устройства бесконтактного приема и передачи информации проверяют работоспособность ПА и вводят в его БСУ маршрутное задание, после чего с помощью энергетического устройства, используемого в системе хранения и пуска ПА, осуществляют пуск ТПК с ПА [Патент RU 2606150. Способ эксплуатации подводных аппаратов / Г.Н. Корнеев, А.В. Новиков, О.Э. Рогульский. М.: ФИПС, 2017. Бюл. №1].
Известен способ управления ПА с применением режимов телеуправления и самонаведения, при котором на носителе готовят ПА к пуску, выпускают из пускового устройства, осуществляют телеуправление ПА с применением проводной линии связи до момента захвата цели системой самонаведения ПА, после чего по команде оператора включают режим самонаведения [В.В. Сурнин, Ю.Н. Пелевин, В.Л. Чулков. Противолодочные средства иностранных флотов. - М.: ВИ, 1991. 128 с. С. 79], выбранный в качестве прототипа.
Телеуправление с применением проводной линии связи осуществляют с помощью буксируемой катушки носителя и катушки ПА, на которые наматывают провод или ВОК [Б.А. Коптев, А.Л. Гусев. Тенденции развития зарубежного торпедного оружия // Морская радиоэлектроника, №3, 2006 г. С. 58-63], [М. Климов. Об облике современных торпед подводных лодок // Арсенал Отечества, №1 (15), 2015], [Patent US 7574971. TORPEDO MOUNTED DISPENSER INCORPORATING A SHOCK MOUNT BUMPER, 2009]:
В устройство канала управления ПА входят связанные друг с другом буксируемая катушка носителя и катушка ПА с намотанными на них проводом или волоконно-оптическим кабелем (ВОК). Одновременное разматывание провода или ВОК с указанных катушек при взаимном перемещении носителя и ПА защищает линию связи от обрыва. При этом катушка носителя выполняется в двух вариантах: в виде «катушки» или в виде «шланга» - гибкого защитного кожуха, через внутреннюю полость которого продвигается провод или ВОК, выматываемый из закрепленного в пусковом устройстве вместе со шлангом контейнера.
Данный способ управления ПА не предусматривает его применения для ПА, хранящегося в ТПК, так как не обеспечивает сохранность проводной линии связи. Указанный способ не позволяет осуществлять управление ПА, хранящимся в ТПК, так как не обеспечивает сохранение целостности проводной линии связи носителя с ПА после его выхода из ТПК, что является его недостатком.
Технической задачей изобретения является разработка способа управления подводным аппаратом, хранящимся на плавсредстве в транспортно-пусковом контейнере.
Техническая задача изобретения достигается благодаря тому, что способ управления подводным аппаратом, при котором на плавсредстве контролируют условия хранения подводного аппарата, перед пуском тестируют подводный аппарат и убеждаются в его исправности, вводят в его бортовую систему управления маршрутное задание, производят пуск подводного аппарата, осуществляют телеуправление подводным аппаратом с применением проводной линии связи, по изобретению, применяют подводный аппарат, хранящийся в транспортно-пусковом контейнере, контроль условий хранения подводного аппарата, его тестирование и подготовку его к пуску производят с применением бесконтактного устройства связи, устанавливаемого на транспортно-пусковой контейнер, выводят подводный аппарат из транспортно-пускового контейнера на безопасном от плавсредства расстоянии самовыходом или за счет применения выталкивающей силы, после пуска контейнера отделяют от него вместе с буксируемой катушкой носителя радиобуй носителя, которые соединяют между собой и плавсредством проводом или волоконно-оптическим кабелем, осуществляют всплытие радиобуя носителя на поверхность, разматывая провод или волоконно-оптический кабель с буксируемой катушки носителя и катушки радиобуя носителя, предотвращая тем самым его разрыв вследствие перемещения в пространстве плавсредства и радиобуя носителя, после выхода подводного аппарата из контейнера отсоединяют от него радиобуй подводного аппарата, осуществляют его всплытие на поверхность и, разматыванием провода или волоконно-оптического кабеля с катушки подводного аппарата и катушки радиобуя подводного аппарата, предотвращают его разрыв вследствие пространственного перемещения подводного аппарата и его радиобуя, после всплытия радиобуя носителя и радиобуя подводного аппарата на поверхность устанавливают между ними радиосвязь и осуществляют дистанционное управление подводным аппаратом.
Взаимодействие плавсредства с подводным аппаратом, выпуск ТПК с носителя, формирование линий связи канала телеуправления ПА и его движение на траектории показано на фиг. 3-7. Цифрами обозначены: 1 - ТПК, 3 - гибкая связь (кабель-трос), 5 - буксируемая катушка носителя с проводом или ВОК, 6 - радиобуй носителя, 7 - катушка радиобуя носителя с проводом или ВОК, 8 - провод или ВОК, 9 - герметичный электрический или оптический разъем для соединения провода или ВОК, 11 - крышка ТПК, 12 - подводный аппарат, 17 - радиобуй ПА, 18 - катушка радиобуя ПА с проводом или ВОК, 21 - поверхность моря, 22 - антенна радиобуя, 23 - траектория движения ПА, 24 - радиолиния связи между буями 6 и 17. После выпуска ТПК 1 с носителя от него отделяется буксируемая катушка носителя 5, прикрепленная к плавсредству с помощью гибкой связи (кабель-троса) 3, а также радиобуй носителя 6 с катушкой 7 (фиг. 4). По мере удаления носителя от ТПК производится разматывание провода или ВОК 8 с указанных катушек, обеспечивая целостность линии связи носителя с радиобуем 6.
По истечении заданного времени, соответствующего удалению ТПК 1 от носителя на безопасное расстояние, срабатывает механизм открытия его крышки или крышек 11, и под действием силы тяги своего движителя или с помощью выталкивающего энергетического устройства производится выпуск ПА 12 из ТПК (фиг. 5). После выхода из ТПК ПА начинает движение по заданному маршруту под управлением БСУ. По мере возрастания скорости движения от ПА отделяется радиобуй ПА 17 и под действием силы положительной плавучести всплывает на поверхность воды (фиг. 6), при этом провод или ВОК 8, соединяющий БСУ ПА 13 с радиобуем ПА 17 разматывается с катушки ПА 14 (фиг. 2 и 7) и катушки радиобуя ПА 18, обеспечивающих целостность линии связи радиобуя ПА 17 с БСУ ПА 13. После всплытия радиобуя ПА 17 на поверхность (фиг. 7) формируется радиолиния связи 24 между буями 6 и 17. На носителе вырабатываются команды управления и передаются по проводу или ВОК на радиобуй носителя 6, где они преобразуются в радиосигнал, шифруются, кодируются и передаются по радио 24 на радиобуй ПА 17, где производится их распознавание и преобразование в сигналы управления, передаваемые по проводу или ВОК на ПА 12. Близкое взаимное расположение радиобуев 6 и 17 друг от друга, обусловленное их всплытием недалеко от места выпуска ТПК с носителя, не требует для организации связи большой мощности их сигналов, что повышает скрытность их работы. Дальность телеуправления ПА определяется запасом провода или ВОК.
Техническим результатом изобретения является разработка транспортно-пускового контейнера для подводного аппарата, хранящегося в системе хранения и пуска плавсредства, в том числе вне прочного корпуса подводного плавсредства, и обеспечивающего тестирование подводного аппарата, подготовку его к пуску, ввод маршрутного задания, пуск и дистанционное управление им на маршруте движения, и способа управления подводным аппаратом, хранящимся на плавсредстве в транспортно-пусковом контейнере.