ПУСКОВАЯ УСТАНОВКА ПОДВОДНОЙ ЛОДКИ
SUBMARINE LAUNCHER

Изобретение относится к области подводного кораблестроения, а именно к внутриотсечным пусковым установкам, предназначенным для постановки-запуска средств связи, сигнальных патронов, средств радиоэлектронной борьбы и гидроакустического противодействия и других приборов различного назначения (далее - изделий), и может быть использовано при создании специализированных комплексов морского базирования для постановки-запуска изделий с подводных лодок.
Известен транспортно-пусковой контейнер (RU, п. №2294510, д. оп. 27.02.2007), в котором для запуска изделий использован газогенератор на основе твердого топлива. Транспортно-пусковой контейнер содержит герметичный корпус, включающий цилиндрическую оболочку с разрушаемой передней крышкой и выпуклым днищем, источник газа для пуска торпеды, устройство удержания торпеды, средство разблокировки устройства удержания, электроразъемы электрической связи корабельной системы управления пуском, средство для штабелирования, систему терморегулирования. Герметичный корпус, цилиндрическая обечайка и оболочка днища выполнены из композиционного материала. В качестве источника газа для пуска торпеды транспортно-пусковой контейнер содержит пороховой аккумулятор давления.
Недостатком является необходимость очистки и переснаряжения газогенератора специализированным предприятием после каждого срабатывания и ограниченная возможностью подключения таких ПУ к корабельным коммуникациям и их перезарядки или обслуживания в прочном корпусе подводной лодки в связи с опасностью продуктов сгорания твердого топлива в условиях замкнутого пространства подводной лодки.
Известно устройство для выпуска подводных аппаратов (RU, п. №97506, д. оп. 10.09.2010), содержащее заполненную ингибитором и герметично закрытую разрывной мембраной пусковую трубу с кольцом обтюрации в передней ее части, совмещенным с тормозным устройством поршня, установленного с возможностью его перемещения вдоль пусковой трубы, и обеспечивающим совместно с поршнем поперечную фиксацию подводного аппарата. Для запуска изделий используют пусковой ресивер с газом высокого давления с электромагнитным приводом регулятора проходного сечения.
Данное устройство предназначено для забортных пусковых установок и не может быть использовано для перезаряжаемых внутриотсечных пусковых установок, установленных в прочном корпусе.
Известен транспортно-пусковой контейнер (RU, п. №2581633, д. оп. 20.04.2016 г.), содержащий пусковую трубу, толкатель, взаимодействующий через упорное устройство с подводным снарядом. Корпус транспортно-пускового контейнера выполнен герметичным и прямоугольной формы, состоящий из двух П-образных частей, сопрягающихся в вертикальной плоскости, с диаметрально размещенными на каждой из частей стыковочными элементами, формирующими верхнюю и нижнюю наделки по всей длине корпуса. Корпус изготовлен из электропроводной стали для обеспечения возможности с использованием линейного электродвигателя выталкивания снаряда, размещенного внутри контейнера и уплотненного полимерным материалом, образующего передний срез корпуса контейнера. Кормовая часть контейнера заполнена ингибитором и укупорена мембраной. При этом на корпусе контейнера размещены стягивающие средства, фиксирующие его целостность вне пускового устройства носителя.
Недостатком является наличие трудоемких операций по подготовке к заряжанию и проведению собственно операции заряжания.
Известно устройство для выпуска индивидуальных патронов сигнализации (ВИПС) (Корабельные устройства подводных лодок, СПб ГМТУ, СПб., 2002 г., стр. 57), обеспечивающее постановку одиночных приборов из прочного корпуса на глубинах до 300 м, принятое за прототип. Устройство ВИПС содержит пусковую трубу диаметра 150 мм, наружную и внутреннюю крышки с приводами, привод наружной крышки, вспомогательную гильзу, систему заполнения, осушения, уравнивания давления и систему стрельбы. Вспомогательная гильза включает корпус с наружными уплотнениями, перепускной клапан, поршень. Устройство ВИПС представляет собой стандартный пневмогидравлический аппарат. Загрузка изделий в устройство осуществляется вручную.
Недостатком являются ее ограниченные функциональные возможности, а именно низкая скорость зарядки и перезарядки, связанная с наличием вспомогательной гильзы, отсутствием автоматизации процесса стрельбы, использование сжатого воздуха, приводящее к высокой шумности выстрела, низкая универсальность устройства.
Задачей изобретения является создание внутренней пусковой установки с повышенными технико-тактическими характеристиками за счет размещения в ней электрогидравлической силовой установки, включающей управляемый линейный электродвигатель.
Техническим результатом является снижение шумности стрельбы, повышение скорострельности и универсальности.
Технический результат достигается тем, что в пусковой установке подводной лодки, содержащей пусковую трубу с верхней забортной и нижней внутриотсечной крышками и их приводами, выводы для подключения магистралей вентиляции, заполнения, осушения и уравнивания давления, соосно с пусковой трубой установлен дополнительный наружный корпус с образованием между ними в верхней забортной части замкнутого кольцевого объема, в котором установлен линейный электродвигатель, статор которого выполнен в виде единой конструкции с наружным корпусом и изолирован от водяной среды полимерным материалом, а ротор выполнен в виде кольцевого поршня-кингстона с обратным клапаном с возможностью линейного управляемого перемещения в кольцевом объеме, и установлен по посадке во внутреннем диаметре статора и с уплотнением на внешней поверхности пусковой трубы с возможностью герметизацией внутреннего объема пусковой установки от забортной воды при своем нижнем положении, при этом в нижней внутриотсечной части наружный корпус установлен к пусковой трубе с образованием кольцевого зазора и герметично закрыт нижней крышкой с возможностью подтока воды из кольцевого зазора в нижнюю часть пусковой трубы.
Пусковая установка может быть снабжена блоком автоматического управления линейным электродвигателем.
Пусковая установка может быть выполнена с возможностью создания избыточного давления жидкости в нижней части пусковой трубы при линейном перемещении поршня-кингстона в кольцевом объеме.
Поршень-кингстон может быть установлен на внешней поверхности пусковой трубы с уплотнением своей внутренней поверхности, выполненным, например, в виде колец.
Пусковая установка может быть снабжена стопорным устройством для фиксации нижнего положения поршня-кингстона, который выполнен с уплотнением своей нижней торцевой поверхности.
Привод верхней забортной крышки может быть соединен с указанной крышкой с помощью тяги, вилки и осей, а в месте прохождения тяги через фланец наружного корпуса может быть установлено уплотнение.
Нижняя часть пусковой трубы может быть выполнена с проходным сечением для подтока воды из кольцевого зазора.
Нижняя часть пусковой трубы может быть выполнена с проходными отверстиями для подтока воды из кольцевого зазора.
Пусковая установка выполнена в виде электрогидравлической силовой установки, которая содержит линейный электродвигатель, автоматически управляемый блоком управления.
Наличие линейного электродвигателя позволяет реализовать электрогидравлический способ выбрасывания изделий из пусковой установки, установленной в прочном корпусе, и автоматизировать процесс выстреливания, что обеспечивает снижение шумности пусковой установки, повышение ее скорострельности и повышение ее универсальности.
Использование электрогидравлической силовой установки обеспечивает уменьшение шумности за счет отсутствия шумовых процессов, связанных с истечением воздуха и переключениями в воздушной системе высокого и среднего давления. Для работы и управления линейным электродвигателем также не требуется наличие быстродействующей пневматической аппаратуры, а изменение выходной скорости обеспечивают только регулировкой в электрических системах посредством цифрового сигнала от системы управления. При уменьшении шумности пусковой установки повышается скрытность применения изделий.
Создание с помощью линейного электродвигателя избыточного давления жидкости в нижней части пусковой трубы для выстреливания изделий позволяет упростить конструкцию пусковой трубы, исключить из ее конструкции гильзу с поршнем, что обеспечивает уменьшение времени зарядки и ускорение операции заряжания, что повышает скорострельность пусковой установки. Автоматизация процесса выстреливания повышает скорострельность за счет высокой скорости передачи цифровых сигналов от системы управления линейным электродвигателем.
Электрогидравлический способ выбрасывания изделий из пусковой установки обеспечивает повышение универсальности пусковой установки. Наличие избыточного давления жидкости на кормовую часть изделия, обеспечивающего выброс изделия, вместо сосредоточенного механического воздействия толкающего поршня гильзы, обеспечивает расширение диапазона видов применяемых изделий за счет использования изделий с менее прочной кормовой частью. Отсутствие ограничений на конструкцию изделий по сравнению с механическим выталкиванием позволяет облегчить корпусные части изделий и размещать в кормовой части изделий агрегаты, чувствительные к механической нагрузке, например, гидроакустические антенны. Наличие линейного электродвигателя обеспечивает возможность автоматизации процесса выстреливания и автоматического управления, что повышает универсальность пусковой установки, так как обеспечивается стабильность выходной скорости более широкого диапазона видов применяемых изделий. Режим работы линейного электродвигателя, выходную скорость изделия автоматически регулируют в зависимости от вида изделия, скорости подводной лодки и глубины использования.
Устройство поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена общая схема пусковой установки в исходном положении при нижнем положении поршня-кингстона. На фиг. 2 представлена общая схема пусковой установки, готовой к выбросу изделия, при верхнем положении поршня-кингстона. На фиг. 3 представлена схема установки уплотнений.
Пусковая установка имеет наружный корпус 1 (фиг. 1), который установлен соосно с пусковой трубой 2 с образованием между ними в верхней забортной части замкнутого кольцевого объема, а в нижней внутриотсечной части кольцевого зазора между ними - полость В. В указанном кольцевом объеме между наружным корпусом 1 и пусковой трубой 2 установлен линейный электродвигатель, состоящий из статора 9 (фиг. 1), и вторичного элемента, ротора, выполненного в виде кольцевого поршня-кингстона 10, снабженного обратным клапаном 13. Статор 9 выполнен в виде единой конструкции с наружным корпусом 1 и изолирован от водяной среды полимерным материалом. Поршень-кингстон 10 выполнен с возможностью линейного управляемого перемещения в кольцевом объеме из нижнего положения в верхнее положение и обратно. Поршень-кингстон 10 установлен по посадке во внутреннем диаметре статора 9 и с уплотнением по наружной посадочной расточке на внешней поверхности пусковой трубы 2. Посадка и расточка обеспечивают минимальные потери воды от протечек в процессе рабочего хода поршня-кингстона 10 при срабатывании пусковой установки. Поршень-кингстон 10 установлен с возможностью перемещения внутри кольцевого объема из нижнего положения в верхнее положение и обратно с уплотнением внутренней поверхности поршня-кингстона 10 (фиг. 4). Внутренняя поверхность поршня-кингстона 10 уплотнена кольцами 11 (фиг. 4).
Поршень-кингстон 10 выполнен с возможностью заполнения кольцевого объема забортной водой при своем линейном перемещении вверх в кольцевом объеме линейного электродвигателя. Для этого поршень-кингстон 10 снабжен обратным клапаном 13. Обратный клапан 13 обеспечивает перетекание забортной воды из полости Е в полость Д (фиг. 1 и 2) при движении поршня-кингстона 10 (фиг. 1) вверх.
Пусковая установка выполнена с возможностью создания избыточного давления жидкости в нижней части пусковой трубы 2, на кормовую часть изделия, при линейном перемещении поршня-кингстона 10 вниз в кольцевом объеме линейного электродвигателя. Для этого наружный корпус 1 герметично закрыт нижней внутриотсечной крышкой 4 с возможностью подтока воды из кольцевого объема через кольцевой зазор в нижнюю часть пусковой трубы 2. Для подтока воды из кольцевого зазора нижняя часть пусковой трубы 2 может быть выполнена водопроницаемой, в частности, нижняя часть пусковой трубы 2 может быть выполнена с проходным сечением. Например, нижняя часть пусковой трубы 2 может быть выполнена с проходными отверстиями.
Поршень-кингстон 10 также установлен с возможностью герметизацией внутреннего объема пусковой установки от забортной воды при своем нижнем положении в кольцевом объеме. Для обеспечения герметичности нижняя торцевая поверхность поршня-кингстона 10 снабжена уплотнителем, например поджимным кольцом 12. Также в исходном состоянии поршень-кингстон 10 зафиксирован в своем крайнем нижнем, прижатом к уплотнению положении стопорным устройством (не показано).
Пусковая установка снабжена блоком автоматического управления (не показано), с помощью которого осуществляют запуск, перемещение и торможение линейного электродвигателя. Также пусковая установка имеет выводы для подключения магистрали вентиляции 14, заполнения, осушения и уравнивания давления 15.
Таким образом, при закрытой верхней забортной крышке 3 (фиг. 1) и поршне-кингстоне 10, находящемся в крайнем нижнем положении, полость В между наружным корпусом 1 и пусковой трубой 2 и полость Г пусковой трубы 2 не связаны с забортной средой, что позволяет безопасно произвести открывание нижней внутриотсечной крышки 4, произвести заряжание изделия в пусковую трубу 2 и длительно хранить его в сухой пусковой установке. При этом полость Е, расположенная над поршнем-кингстоном 10, заполнена забортной водой.
На верхней забортной части пусковой трубы 2 установлена верхняя забортная крышка 3 с уплотнением, а на нижней внутриотсечной части наружного корпуса 1 - нижняя внутриотсечная крышка 4 с уплотнением и нажимным кольцом кремальерного типа. Для открытия верхней забортной крышки 3 предусмотрен привод 5, взаимодействующий с верхней крышкой 3 с помощью тяги, серьги-вилки 6 и осей 7. В месте прохождения тяги привода через фланец 16 наружного корпуса 1 установлено уплотнение 8 (фиг. 3). Фланец 16 предназначен для крепления пусковой установки в прочном корпусе подводной лодки и разделяет пусковую установку на верхнюю забортную и нижнюю внутриотсечную части.
Пусковая установка работает следующим образом. После загрузки изделия в нижнюю часть пусковой трубы 2, закрытия нижней внутриотсечной крышки 4, по команде от блока управления производят заполнение кольцевого объема и кольцевого зазора пусковой установки водой с одновременным уравниванием давления с забортным. Подачу воды осуществляют из магистрали заполнения, осушения 15. Затем подают управляющий сигнал на освобождение поршня-кингстона 10 от фиксации стопорным устройством и подают питание на обмотки статора 9 линейного электродвигателя для перемещения поршня-кингстона 10 «вверх», в направлении верхней забортной крышки 3. При этом через установленный на поршне-кингстоне 10 обратный клапан 13 забортная вода из полости Е поступает в подпоршневую полость Д пусковой установки (фиг. 2). После прихода поршня-кингстона 10 в крайнее верхнее положение пусковая установка готова к производству выброса изделия. По команде с блока управления производят открытие верхней забортной крышки 3 и подачу питания на обмотки линейного электродвигателя и поршень-кингстон 10 перемещают «вниз», в направлении нижней внутриотсечной крышки 4 пусковой установки.
Так как зазоры между поршнем-кингстоном 10 и статором 9 линейного электродвигателя минимальны, а поверхность поршня-кингстона 10, движущаяся по наружной поверхности пусковой трубы 2, уплотнена, вся жидкость из подпоршневой полости Д вытесняется в кольцевой зазор между наружным корпусом 1 и пусковой трубой 2 - в полость В, а затем в нижнюю часть пусковой трубы 2, где создается избыточное гидравлическое давление на кормовую часть изделия, под действием которого изделие выбрасывается из ПУ. Режим работы линейного электродвигателя регулируют в зависимости от вида изделия и входных параметров, например скорости подводной лодки и глубины использования пусковой установки.
После прохождения рабочего хода поршня-кингстона 10, достаточного для выброса изделия, линейный электродвигатель автоматически по команде от блока управления переключают на замедленный режим движения, вплоть до безударной остановки поршня-кингстона 10 в крайнем нижнем положении с фиксацией стопорным устройством. Затем закрывают верхнюю забортную крышку 3 и пусковую установку осушают.
Таким образом, изобретение обеспечивает снижение шумности стрельбы, повышение скорострельности и универсальности пусковой установки.