ГЛУБОКОВОДНЫЙ АППАРАТ С ВОДОМЁТНЫМ ДВИЖИТЕЛЕМ

Полезная модель относится к подводному судостроению, в частности к глубоководным аппаратам, и может использоваться при возведении морских нефтегазодобывающих платформ с прокладкой трубопроводов по дну моря.
Известен подводный аппарат повышенной манёвренности, включающий обтекаемый корпус, имеющий форму капли, движительный комплекс, водомётные трубы с входными и выходными патрубками, электрогенераторы, аккумуляторные батареи, направляющие экраны и вертикальный водозаборник, движительный комплекс включает фронтальный, кормовой, левый, правый и центральный гидравлические движители, выполненные пустотелыми с винтовой поверхностью и установленные в зоне выходных патрубков водометных труб, входные патрубки водомётных труб размещены внутри вертикального водозаборника, электрогенераторы установлены на гидравлических движителях, направляющие экраны в форме круглой чаши и с зазором жестко крепятся к корпусу в зонах выходных патрубков водометных труб (Патент РФ №2547102, B63G 8/08, опубл. 10.04.2014 г.).
Недостатки аналога - значительное сопротивление при движении аппарата и снижение скорости его движения.
Известен глубоководный аппарат, включающий корпус, в котором размещён 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 и снабжённый приспособлением для получения электрической энергии из течения потока, которое расположено в продольном сквозном канале носового отсека (патент РФ № 2440275, B63G 8/08, опубл. 20.01.2012).
По наибольшему количеству сходных признаков и достигаемому при использовании результату данное техническое решение выбрано в качестве прототипа заявляемой полезной модели.
Недостатком прототипа является значительное сопротивление при движении аппарата, что приводит к потерям мощности и скорости его движения.
Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, состоит в повышении мощности и скорости движения глубоководного аппарата.
Для достижения технического результата в глубоководном аппарате с водомётным движителем, содержащем корпус с продольным сквозным каналом и движительный рулевой комплекс с гидравлическими движителями поворота и крена, в носовом отсеке размещены водозаборник, имеющий окна в форме эллипса, гребной винт и телекамеры, а в кормовом отсеке установлены винтовая насадка и балластная цистерна с насосной установкой, в каплевидном корпусе глубоководного аппарата, имеющем наружный контур и внутренний контур, между которыми образованы с помощью продольных рёбер жёсткости продольные сквозные каналы, в продольных боковых каналах установлены гидравлические движители крена в форме роторов, а в продольном верхнем и продольном нижнем каналах установлены гидравлические движители поворота в форме роторов, выполненные соответственно с горизонтальным и вертикальным размещением роторов, электроприводы которых позволяют менять направление вращения, на поверхности кормового отсека наружного контура в зоне входа водного потока в винтовую насадку выполнены отверстия для подсоса пограничного слоя воды.
Кроме этого, заявленное техническое решение имеет факультативные признаки, характеризующие его частные случаи, а именно:
окна водозаборника сообщаются с винтовой насадкой через продольные сквозные каналы,
конец вала гребного винта размещён в полости внутреннего контура и запитан от аккумуляторных батарей,
винтовая насадка, выполненная в форме отрезка трубы прямоугольного сечения, закручена вдоль продольной оси на 180° и установлена в трубе круглого поперечного сечения.
Отличительными признаками предлагаемой полезной модели от указанного выше известного технического решения является размещение в носовом отсеке водозаборника, имеющего окна в форме эллипса, гребного винта и телекамеры; размещение в кормовом отсеке винтовой насадки и балластной цистерны с насосной установкой; выполнение каплевидного корпуса глубоководного аппарата с наружным контуром и внутренним контуром; выполнение между наружным контуром и внутренним контуром с помощью продольных рёбер жёсткости продольных сквозных каналов (боковых, верхнего и нижнего); размещение в продольных боковых каналах гидравлических движителей крена в форме роторов, а в продольном верхнем и продольном нижнем каналах - гидравлических движителей поворота в форме роторов, выполненных соответственно с горизонтальным и вертикальным размещением роторов, электроприводы которых позволяют менять направление вращения; выполнение на поверхности кормового отсека наружного контура в зоне входа водного потока в винтовую насадку отверстия для подсоса пограничного слоя воды.
Благодаря наличию этих признаков при работе глубоководного аппарата с водомётным движителем происходит повышение мощности и скорости движения аппарата за счёт использования винтовой насадки, которая создает реактивную тягу, движущую аппарат вперёд, а подсос воды с поверхности наружного контура увеличивает реактивную тягу и снижает донное сопротивление.
Предлагаемый глубоководный аппарат с водомётным движителем иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1-3.
На фиг. 1 показан глубоководный аппарат с водомётным движителем (план).
На фиг. 2 - продольный разрез А-А глубоководного аппарата с водомётным движителем.
На фиг. 3 - поперечный разрез Б- Б в зоне размещения винтовой насадки.
Глубоководный аппарат с водомётным движителем содержит каплевидный корпус, имеющий наружный контур 1 и внутренний контур 2, между которыми расположены продольные сквозные каналы 3, гидравлические движители крена в форме ротора 4 с электроприводом 5 размещены в продольных боковых каналах 3, в носовом отсеке расположен водозаборник 6 с окнами в форме эллипса, рубку 7, гидравлические движители поворота в форме ротора 8 размещены в продольном верхнем и продольном нижнем каналах 3, опору 9, продольные рёбра жёсткости 10, которые делят продольный сквозной канал 3 на боковые, верхний и нижний, гребной винт 11, установленный на конце вала 12, который соединён с электроприводом 13, размещенным в полости внутреннего контура 2, и запитан от аккумуляторных батарей 14, электропривод 15, приводящий в действие ротор 8, на поверхности кормового отсека наружного контура 1 имеются отверстия 16, винтовую насадку 17, выполненную в форме трубы прямоугольного сечения, трубу 18 круглого поперечного сечения, балластную цистерну 19, насосную установку 20 и телекамеры 21, установленные сверху и снизу в носовом отсеке наружного контура 1.
Работа глубоководного аппарата с водомётным движителем осуществляется следующим образом.
Глубоководный аппарат с транспортного средства опускают на воду в месте выполнения работ. Аппарат с опорой 9 имеет положительную плавучесть. Оператор через рубку 7 входит в полость внутреннего контура 2. Включает насосную установку 20 от аккумуляторных батарей 14 и заполняет, предварительно открыв выпускной клапан воздуха (на фиг. 1 и 2 не показан), водой балластную цистерну 19. Начинается процесс погружения аппарата. Оператор выбирает глубину погружения, и подает питание на электропривод 13, вал 12 которого вращает гребной винт 11.
Поток воды через водозаборник 6 с окнами в форме эллипса подсасывается гребным винтом 11 и поступает в верхний, нижний и боковые продольные каналы 3, обтекая наружный контур 1, внутренний контур 2 и продольные рёбра жёсткости 10 и с большой скоростью поступает в зону винтовой насадки 17, которая выполнена в форме отрезка трубы прямоугольного сечения, закручена вдоль продольной оси на 180° и установлена в трубе 18 круглого поперечного сечения.
В зоне входа в винтовую насадку 17 имеет место пониженное давление, под действием которого пограничный слой воды с внешней поверхности наружного контура 1 через отверстия 16 подсасывается в винтовую насадку 17. Этот процесс позволяет ламинизировать пограничный слой воды на поверхности наружного контура 1, снизить сопротивление трения и предотвратить отрыв пограничного слоя воды. А дополнительно поступивший поток воды в винтовую насадку 17 увеличивает реактивную тягу и скорость движения аппарата. Этому процессу способствуют сильно закрученный, выбрасываемый из винтовой насадки 17 водный поток и снижение донного сопротивления. Аппарат испытывает меньшее сопротивление при движении и получает дополнительную мощность в виде реактивной тяги. Роторы 4 и 8 работают, используя «эффект Магнуса» - физическое явление, возникающее при обтекании ротора потоком воды. Образуется сила, воздействующая на ротор 4 и направленная перпендикулярно направлению потока. Это является результатом совместного воздействия таких физических явлений, как эффект Бернулли и образования пограничного слоя в среде вокруг ротора 4. При обтекании ротора 8 потоком воды образуется сила, которая смещает аппарат влево или вправо в зависимости от направления вращения электропривода 15 ротора 8. При обтекании ротора 4 потоком воды образуется сила, которая смещает аппарат вверх или вниз в зависимости от направления вращения электропривода 5 ротора 4.
Подъём аппарата начинается с момента откачки воды из балластной цистерны 19. При движении аппарата телекамеры 21 позволяют осуществлять его ориентацию в пространстве.
Использование глубоководного аппарата с водомётным движителем позволяет ламинизировать пограничный слой воды, предотвратив отрыв пограничного слоя воды на поверхности наружной оболочки, снизить сопротивление трения, увеличив реактивную тягу и скорость движения аппарата.