ПУСКОВАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к области выталкивающих систем и устройств в судостроении, а именно к устройствам для дистанционного отделения подводных аппаратов от морского подвижного носителя.
Известна полезная модель «Устройство для выпуска подводных аппаратов» по Пат. РФ №97506, F41F 3/10, 2010 г., содержащая заполненную жидкостью с добавлением ингибитора и герметично закрытую разрывной мембраной пусковую трубу с кольцом обтюрации в передней ее части, которое также выполняет функцию тормозного устройства для поршня. Поршень имеет возможность перемещения вдоль пусковой трубы, и совместно с кольцом обтюрации обеспечивает поперечную фиксацию подводного аппарата. Устройство содержит баллон с газом высокого давления, а также пусковой с электромагнитным приводом и основной клапаны регулятора проходного сечения. Пусковая труба устройства выполнена с дополнительной секцией, в корпусе которой размещен баллон с образованием расширительной полости между поршнем и баллоном, при этом в расширительной полости установлены упоры для начальной фиксации положения поршня и расположена выходная магистраль основного клапана, размещенного в корпусе баллона.
К недостаткам аналога можно отнести отсутствие регулирующих в зависимости от глубины срабатывания или текущего давления в баллоне расход воздуха элементов, что приводит к большой величине разброса (в пределах нескольких метров в секунду) выходной скорости выпускаемого подводного аппарата в широком диапазоне глубин использования устройства.
Наиболее близкой по физическому принципу регулирования воздуха к заявляемому техническому решению является полезная модель «Транспортно-пусковой контейнер» по Пат. РФ №87511, F41F 3/10, 2009 г., содержащая заполненную жидкостью с добавлением ингибитора и герметично закрытую разрывной мембраной пусковую трубу с кольцом обтюрации в передней ее части, пусковое устройство, включающее клапаны и поршень, установленный с возможностью его перемещения вдоль пусковой трубы, и баллон с воздухом высокого давления (ВВД). При этом пусковая труба выполнена с дополнительной секцией, в корпусе которой размещен баллон с образованием расширительной полости между поршнем пускового устройства и последним, в расширительной полости установлены упоры для фиксации положения поршня и расположены пусковой клапан и выходная магистраль основного клапана, размещенного в части корпуса баллона, герметизирующей расширительную полость пускового устройства. Проходное сечение основного клапана закономерно увеличивается во время пуска подводного аппарата таким образом, что при падении давления в ресивере до 0,95-0,9 от первоначального сечение составляет 0,7-0,6 от максимального, а полное раскрытие происходит при остаточном давлении в ресивере, составляющем 0,75-0,85 от начального.
Сравнительно большая расширительная полость (20-45% от объема баллона) в сочетании с заявленным законом проходного сечения регулятора воздуха высокого давления (ВВД) от его текущего значения в ресивере обеспечивают в автоматическом режиме пуск подводного аппарата с необходимой выходной скоростью в требуемом диапазоне глубин погружения морского подвижного носителя при наличии только управляющего электросигнала на электромагнитном приводе пускового клапана сечением 5-10% от суммарного полного проходного сечения регулятора.
К недостаткам прототипа можно отнести сложную конструкцию расположенного внутри ресивера основного двухрежимного клапана.
Заявляемая полезная модель решает задачу упрощения конструкции регулятора ВВД и повышения качества регулирования расхода воздуха, создающего выталкивающий подводный аппарат силовой импульс, в зависимости от противодействующего гидростатического давления, за счет перехода от ступенчатого регулирования величины проходного сечения регулятора ВВД к непрерывному регулированию.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является обеспечение непрерывного регулирования величины проходного сечения регулятора ВВД, достижение более высокой технологичности его конструкции, а также упрощение операций по его настройке и проверке работоспособности в условиях массового производства.
Решение поставленной задачи достигается тем, что конструкция установки содержит заполненную жидкостью с добавлением ингибитора и герметично закрытую разрывной мембраной пусковую трубу с кольцом обтюрации в передней ее части и свободно перемещающимся по ней поршнем, имеющим направляющие пазы для подводного аппарата. Также установка включает баллон с воздухом высокого давления (ВВД), пусковой клапан, регулятор ВВД и расширительную полость, в которой установлены упоры для начальной фиксации положения поршня. При этом регулятор ВВД включает полость управления с расположенным в ней преобразователем давления, проточную полость, связанную с баллоном ВВД основным пневмоуправляемым клапаном, магистраль подачи воздуха из проточной полости, причем на входе в магистраль сформирован регулятор сечения с поворотной, имеющей окна втулкой, взаимодействующей с преобразователем давления, а проточная полость и полость управления соединены каналом, содержащим регулируемый дроссель. Преобразователь давления выполнен в виде трубки Бурдона, соединенной с внутренней полостью баллона, свободный конец которой при перемещении взаимодействует с поворотной втулкой регулятора сечения.
Наличие в составе регулятора ВВД преобразователя давления и поворотной втулки позволяет упростить схему функционирования регулятора и перейти от трехступенчатого регулирования к непрерывному.
Предлагаемая полезная модель поясняется следующими чертежами:
- на фиг.1 показано общее устройство модели (продольный разрез);
- на фиг.2 показан разрез промежуточной секции, в которой расположены регулятор ВВД и пусковой клапан;
- на фиг.3 изображен разрез промежуточной секции в плоскости, перпендикулярной продольной оси пусковой установки.
На фиг.1 изображен общий вид полезной модели в разрезе, на котором подводный аппарат 1 размещен в пусковой трубе 2, расточенной под поршень 3, с неподвижно установленным в ее передней части обтюрирующим кольцом 4, образующим с внутренней поверхностью пусковой трубы демпфирующую полость 5, по размерам согласованную с кольцевым плунжером 6 поршня 3.
Подводный аппарат опирается головной частью на обтюрирующее кольцо 4, а челноками 7 - на пазы 8. При транспортировке и хранении в продольном направлении перемещение аппарата ограничивают кольцевой буфер 9 и разрывная мембрана 10, которая герметизирует внутренний, заполненный жидкостью с добавлением ингибитора объем пусковой трубы 2. Начальная фиксация поршня 3 от разворота относительно его продольной оси обеспечивается упорами 11.
С другой стороны трубы 2 герметично пристыкована секция 12, образующая совместно с поршнем 3 расширительную полость 13. К противоположному торцу секции 12 герметично привернут с образованием замкнутого объема корпус баллона 14. В корпусе промежуточной секции 12 расположен основной пневмоуправляемый клапан 15, имеющий стартовую полость 16, соединенную не показанным на рисунке каналом с также не показанным электромагнитным пусковым клапаном, непосредственно подключенным к внутренней полости баллона 14. Основной клапан 15 герметично изолирует от внутренней полости баллона 14, где находится ВВД, проточную полость 17, к которой примыкает магистраль подачи воздуха 18, напрямую связанная с расширительной полостью 13. Внутри магистрали подачи воздуха 18 расположена поворотная втулка 19, на ось которой плотно посажена шестерня 20, с которой взаимодействует свободный конец преобразователя давления 21.
Продольный разрез секции 12 показан на фиг.2. Магистраль подачи воздуха 18 представляет собой герметично приваренную к корпусу секции 12 трубу, в боковой поверхности которой выполнены окна 22, через которую воздух поступает из проточной полости 17 во внутренний объем магистрали 18 и затем в расширительную полость 13. Напротив окон 22 во внутреннем объеме магистрали 18 расположена поворотная втулка 19, в боковой поверхности которой прорезаны окна 23, частично совпадающие с окнами 22. Общая площадь взаимного пересечения окон 22 и 23 определяет площадь проходного сечения регулятора ВВД. В зависимости от углового положения втулки указанная площадь изменяется.
Также в корпусе секции 12 выполнена герметично отделенная от полости баллона 14 полость управления 24, внутри которой располагается преобразователь давления 21, а также элементы, с помощью которых он взаимодействует с валом поворотной втулки 19, вызывая ее вращение вокруг собственной оси. Проточная полость 17 соединена с полостью управления 24 каналом 25, внутри которого находится регулируемый дроссель - стержень регулировочного винта 26, позволяющего регулировать величину давления, возникающего в полости управления 24 в процессе выталкивания подводного аппарата и воздействующего на преобразователь давления 21. От забортной среды регулировочный винт 26 герметично закрыт не показанным на фигуре кожухом.
На фиг.3 представлен разрез секции 12 в перпендикулярной продольной оси пусковой установки плоскости, пересекающей полость управления 24. В полости управления 24 расположен преобразователь давления 21, представляющий собой трубку Бурдона, соединенную посредством канала 27 с внутренней полостью баллона 14, в которой находится ВВД. Свободный конец преобразователя давления 21 связан с передающим элементом 28, взаимодействующим посредством зубчатой передачи с шестерней 20, плотно посаженной на ось поворотной втулки 19. В правой части полости управления 24 расположен канал 25, соединяющий ее с проточной полостью 17.
Пусковая установка работает следующим образом.
На базе приготовления в баллон 14 набирается воздух высокого давления, а во внутреннюю полость пусковой трубы 2 - жидкость с добавлением ингибитора.
После подачи устройства на носитель на глубине подводный аппарат 1 будет находиться в жидкости под забортным давлением вследствие малой жесткости мембраны 10. До момента начала пуска подводного аппарата расширительная полость 13, стартовая полость 16, а также проточная полость 17 и полость управления 24 будут находиться под атмосферным давлением, остающимся в них с момента герметичного соединения на базе пусковой трубы 2 и промежуточной секции 12. При этом преобразователь давления 21 будет находиться в положении, показанном на фиг.3, то есть в положении, обеспечивающем минимальное проходное сечение, образуемое несовпадением окон 22 и 23.
Осуществление пуска подводного аппарата производится подачей электропитания на привод не показанного на чертежах пускового клапана (электромагнитного пневмоклапана), который открывает доступ воздуха под давлением из полости баллона 14 через внутренний канал в стартовую полость 16 основного пневмоуправляемого клапана 15. При уравнивании давления в стартовой полости 16 и во внутренней полости баллона 14, за счет разности уплотняемых поверхностей, основной клапан 15 откроется, обеспечивая доступ воздуха высокого давления из полости баллона 14 в проточную полость 17, а из нее - через окна 22 и окна 23 в магистраль подачи воздуха 18.
Из магистрали 18 воздух поступает в расширительную полость 13, обеспечивая повышение давления в ней выше забортного. Поршень 3, перемещаясь вдоль пусковой трубы и компенсируя потерю воды через обтюрацию, обеспечивает ускоренное по отношению к нему движение подводного аппарата 1, так как площадь поршня 3 больше площади калиброванной части подводного аппарата, находящейся на срезе кольца 4 обтюрации.
В конце разгона подводного аппарата 1 поршень 3 тормозится и затем останавливается, так как кольцевой плунжер 6 сжимает в демпфирующей полости 5 жидкость, постепенно выжимая ее под образующимся повышенным давлением через уменьшающееся с перемещением поршня сечение.
При этом время, требуемое для выталкивания подводного аппарата из пусковой трубы, существенно зависит от глубины нахождения носителя. На малой глубине выталкивание происходит быстро и требует малого количества воздуха, а на большой оно происходит дольше, и, соответственно, требует большего расхода воздуха. Также расход воздуха должен увеличиваться по мере движения поршня 3 и соответствующего ему увеличения расширительной полости 13 для поддержания в ней давления воздуха, создающего импульс, выталкивающий подводный аппарат 1.
Предлагаемый регулятор ВВД позволяет обеспечить регулирование расхода воздуха в зависимости от глубины погружения носителя за счет того, что по мере падения давления в баллоне 14 преобразователь давления 21 начинает изгибаться, воздействуя на передающий элемент 28, вращение которого передается шестерне 20, передающей его, в свою очередь, поворотной втулке 19. При вращении втулки 19 происходит постепенное совмещение окон 22 и 23, что приводит к увеличению проходного сечения, через которое воздух из проточной полости 17 попадает в магистраль 18. Таким образом, происходит непрерывное увеличение расхода воздуха в зависимости от падения давления в баллоне 14.
При этом на малой глубине падение давления в баллоне 14 будет небольшим, так как противодействующее движению поршня 3 и выталкиванию подводного аппарата 1 гидростатическое давление воды мало. Соответственно, проходное сечение регулятора ВВД раскроется незначительно, что обеспечит малый расход воздуха для создания импульса, выталкивающего подводный аппарат 1.
На большой глубине падение давления в баллоне 14 будет большим, поэтому проходное сечение регулятора ВВД раскроется практически полностью, что обеспечит необходимую величину расхода воздуха, поступающего в расширительную полость 13.
Перемещение преобразователя давления 21 можно также дополнительно регулировать с помощью регулировочного винта 26, вращая который можно корректировать давление, создающееся в полости управления 24 в процессе выталкивания подводного аппарата 1. С увеличением давления в полости управления 24 преобразователь давления 21 будет быстрее перемещаться (изгибаться), приводя к более быстрому увеличению проходного сечения регулятора ВВД.
Характеристики преобразователя давления 21, передающего элемента 28, шестерни 20, а также окон 22 и 23 выбираются исходя из начального давления в баллоне 14, а также из диапазона глубин, в котором необходимо обеспечить выталкивание подводного аппарата 1. Таким образом решается поставленная перед полезной моделью техническая задача.