ГЛУБОКОВОДНЫЙ АППАРАТ
DEEP-DIVING VEHICLE

Изобретение относится к подводному судостроению, в частности к глубоководным аппаратам, и может использоваться при возведении морских нефтегазодобывающих платформ с прокладкой трубопроводов по дну моря.
Известен глубоководный аппарат, имеющий прочный корпус, исполнительные электромеханизмы и аккумуляторную батарею, коммутационную, защитную и электрораспределительную аппаратуру, аккумуляторная батарея и исполнительные электромеханизмы установлены вне прочного корпуса, коммутационная, защитная и электрораспределительная аппаратура установлена вне прочного корпуса в отдельном контейнере, связанном управляющими электрокабелями с пультом управления оператора аппарата, установленного в прочном корпусе, и силовыми электрокабелями - с исполнительными механизмами (патент РФ №2304544, МПК B63G 8/00, опубл. 20.08.2007 г.).
Недостатками аналога являются значительные затраты электрической энергии от громоздкой аккумуляторной батареи и отсутствие источника возобновляемой электрической энергии.
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, труба выполнена цилиндрического сечения, в носовой и кормовой ее частях смонтированы шторки для герметического перекрытия канала трубы, судно снабжено средством для удаления воды из трубы при закрытых шторках для создания судну положительной плавучести (патент РФ №2095276, МПК B6G 8/00, опубл. 10.11.1997 г.).
Недостатками подводного судна являются большие затраты электрической энергии силовой установкой, что приводит к сокращению времени пребывания судна под водой, отсутствие приспособлений для маневрирования судном и источника возобновляемой электрической энергии.
По наибольшему количеству сходных признаков и достигаемому при использовании результату данное техническое решение выбрано в качестве прототипа заявляемого технического решения.
Предлагаемое устройство глубоководного аппарата устраняет недостатки прототипа, так как предлагаемый глубоководный аппарат снабжен приспособлением для получения на борту электрической энергии, а затраты электрической энергии движительного рулевого комплекса уменьшены за счет использования гидравлических движителей.
Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, состоит в снижении потребляемой электрической энергии глубоководным аппаратом и увеличении времени пребывания аппарата под водой за счет наличия возобновляемого источника электрической энергии.
Для достижения технического результата в глубоководном аппарате, включающем корпус, в котором размещен продольный сквозной канал с носовой и кормовой шторками, установленными с возможностью вращения в горизонтальной плоскости и герметического перекрытия поперечного сечения продольного сквозного канала, в корпусе установлен движительный рулевой комплекс, включающий гидравлические движители поворота и устранения крена, движительный рулевой комплекс снабжен приспособлением для получения электрической энергии из течения потока, которое расположено в продольном сквозном канале носового отсека.
Кроме того, заявленное решение имеет факультативные признаки, характеризующие его частные случаи, а именно:
- гидравлические движители поворота размещены в сквозном канале носового отсека корпуса и выполнены в виде пары роторов, установленных с возможностью вращения вокруг вертикальной оси;
- гидравлические движители устранения крена размещены в корпусе и выполнены в виде элеронов, установленных на каждом из поперечных отсеков аппарата с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси;
- приспособление для получения электрической энергии из течения потока выполнено в виде кругового цилиндра с вертикальной осью, в полости которого размещены сообщающиеся между собой продольные и поперечные трубы, причем на конечных участках поперечных труб установлены рабочие органы генераторов, а концы поперечных труб выходят в просвет между стенкой продольного сквозного канала и поверхностью кругового цилиндра.
Отличительным признаком предлагаемого изобретения от указанного выше известного является установка в движительном рулевом комплексе, включающем гидравлические движители поворота и устранения крена - приспособления для получения электрической энергии из течения потока, расположенного в продольном, сквозном канале носового отсека.
Благодаря наличию этого признака при работе глубоководного аппарата происходит снижение потребления электрической энергии и возникает возможность пополнять ее во время работы приспособления для получения электрической энергии, оборудованного гидрогенераторами, и увеличить время пребывания заявляемого аппарата под водой.
Предлагаемый глубоководный аппарат иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-6.
На фиг.1 показана форма и размещение элементов глубоководного аппарата, план.
На фиг.2 - продольный разрез глубоководного аппарата.
На фиг.3 - разрез глубоководного аппарата по носовой шторке.
На фиг.4 - разрез глубоководного аппарата по приспособлению для получения электрической энергии.
На фиг.5 - разрез по гидравлическому движителю поворота глубоководного аппарата.
На фиг.6 - разрез по гидравлическому движителю для устранения крена глубоководного аппарата.
Глубоководный аппарат содержит корпус 1, в носовом отсеке 2 которого размещен продольный сквозной канал 3, проходящий под днищем корпуса 1. На входе и выходе продольного сквозного канала 3 установлены, с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси, герметически перекрывающие его поперечное сечение шторки 4 с элекроприводами 5. Приспособление для получения электрической энергии, выполненное в виде кругового цилиндра 6 с вертикальной осью, установлено за носовой шторкой 4 в продольном сквозном канале 3 так, что между стенкой продольного сквозного канала 3 и поверхностью кругового цилиндра 6 имеется просвет для прохода воды с повышенной скоростью. В полости кругового цилиндра 6 размещены продольные 7 и поперечные 8 трубы, сообщающиеся между собой, концы поперечных труб 8 выходят в просвет между стенкой продольного сквозного канала 3 и поверхностью кругового цилиндра 6. На выходе поперечной трубы 8 установлен рабочий орган 9 генератора 10, вырабатывающего электрическую энергию при вращении рабочего органа 9 течением потока. За круговым цилиндром 6 установлена продольная направляющая 11 для исключения взаимного влияния двух гидравлических движителей поворота, выполненных в виде роторов 12 с вращением вокруг вертикальной оси 13 от электроприводов 14. Роторы 12 установлены с просветом, между стенкой сквозного канала 3 и продольной направляющей 11, в котором поток движется с повышенной скоростью. В кормовом отсеке 15 корпуса 1 установлены аккумуляторная батарея 16; электропривод 17 гребного винта 18. В поперечном отсеке 19 корпуса 1 установлен, с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси от электропривода 20, элерон 21. В носовом отсеке 2 корпуса 1 установлен насос 22 с электроприводом 23, предназначенный для откачки воды из полости сквозного канала 3 при закрытых шторках 4. Глубоководный аппарат имеет нижний отсек 24, выполненный в виде ажурной сквозной посадочной опоры.
Работа глубоководного аппарата осуществляется следующим образом.
Во время погружения глубоководного аппарата продольный сквозной канал 3 выполняет роль балластного отсека, шторки 4 носового 2 и кормового 15 отсеков открываются от электропривода 5, забортная вода поступает в продольный сквозной канал 3, глубоководный аппарат приобретает отрицательную плавучесть и погружается. Затем включается от аккумуляторной батареи 16 электропривод 17, размещенный в кормовом отсеке 15, начинает вращаться гребной винт 18 и глубоководный аппарат перемещается в подводном положении.
При движении глубоководного аппарата забортный поток, минуя открытую шторку 4, натекает на круговой цилиндр 6 (фиг.1), поступает в продольную трубу 7 и далее по поперечной трубе 8 выходит в просвет между стенкой корпуса 1 и поверхностью кругового цилиндра 6. В этом просвете имеет место отрицательное давление (вакуум) за счет неравномерного распределения давления потока по контуру кругового цилиндра 6 (на входе в продольную трубу 7 оно положительное, а на выходе поперечной трубы 8 оно отрицательное). Увеличение глубины вакуума достигается за счет уменьшения поперечного сечения просвета между стенкой корпуса 1 и поверхностью кругового цилиндра 6.
Наличие вакуума способствует созданию подсасывающего эффекта воды в поперечной трубе 8 и увеличению скорости потока, которая вращает рабочий орган 9 генератора 10, вырабатывающий электрическую энергию. Далее поток поступает к роторам 12, которые разделены продольной направляющей 11. Распределение давления потока по контуру ротора 12 при вращении от электропривода 14 с вертикальной осью 13 неравномерное, поэтому образуется подъемная сила, которая смещает аппарат влево или вправо в зависимости от направления вращения роторов 12.
При движении крен глубоководного аппарата устраняется путем выбора угла установки плоскости элерона 21 к направлению забортного потока. Эти операции осуществляются оператором. При всплытии шторки 4 закрываются и включается электропривод 23 насоса 22, вода откачивается из продольного сквозного канала 3 за борт и аппарат получает положительную плавучесть. Гребной винт 18 от аккумуляторных батарей 16 приводится в движение электроприводом 17 и глубоководный аппарат продолжает плавание в надводном положении. Для размещения аппарата на дне моря нижний отсек 24 выполнен в виде ажурной сквозной посадочной опоры.
Таким образом, предлагаемый глубоководный аппарат надежен в эксплуатации, рационально расходует электрическую энергию, которая возобновляется за счет работы приспособления, которое использует энергию течения потока, что и позволяет увеличить время пребывания аппарата под водой.