СИГНАЛЬНЫЙ БУЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗМЕЩЕНИЯ И ВЫВОДА СИГНАЛЬНОГО БУЯ ЗА БОРТ

Группа полезных моделей относится к средствам обозначения подводных объектов, а именно к сигнальным буям, выпускаемым из подводного объекта.
Известно средство обозначения подводной лодки (ПЛ) в виде сигнального буя, представляющего собой полый поплавок, прочность корпуса которого рассчитана на предельную глубину погружения ПЛ (Прасолов С.Н., Амитин М.Б. Устройство подводных лодок, М. МО, 1973, с.207-208). Буй закреплен вне прочного корпуса ПЛ в специальной выгородке легкого корпуса, связан с ПЛ трос-кабелем и отдается с помощью механического привода из отсека ПЛ.
Недостатком такого устройства является его громоздкость, обусловленная увеличением толщины стенок корпуса поплавка при увеличении расчетной предельной глубины, невозможность использования при обрыве трос-кабеля, возможность отказа механического привода, а также необходимость затрат времени для выполнения манипуляций экипажем ПЛ для выпуска буя за борт.
Известна буйковая система (патент RU 20229708 С1, 1995 г.), содержащая буй-поплавок, обладающий положительной плавучестью, корпус которого выполнен в виде катушки с намотанной на нее гибкой связью, также обладающей положительной плавучестью. Один конец гибкой связи закреплен на катушке, а другой конец связи закреплен на подводном объекте. Катушка закреплена на объекте с возможностью отделения посредством исполнительного механизма.
Недостатком такой буйковой системы также является громоздкость, возможность отказа исполнительного механизма и запутывания гибкой связи при всплытии катушки, а также необходимость участия экипажа ПЛ для выпуска буя за борт.
Наиболее близким по достигаемому результату является средство обозначения подводных объектов в виде сигнального буя (патент RU 2155699 С2, 2000 г.), который содержит полый поплавок, изготовленный из эластичной ткани, с расположенными в нем радиосигнальным устройством и антенной; устройство для заполнения газом полого поплавка через шлюзовое устройство ПЛ в виде баллона со сжатым воздухом, шланга с разъемом и легочного автомата; устройство для размещение сложенного буя в виде шлюзового устройств ПЛ; устройство для вывода буя за борт в виде крышки шлюзового устройства; устройство для поддержания заданного объема эластичной оболочки буя в виде травяще-предохранительного клапана. В аварийной ситуации буй подготавливают к работе и вкладывают в шлюзовое устройство ПЛ, которое заполняют забортной водой. Затем открывают вентиль баллона со сжатым воздухом и легочный автомат заполняет внутреннюю полость эластичной оболочки буя воздухом, давление в шлюзовом устройстве выравнивается с забортным давлением, после чего открывают наружную крышку шлюза и сигнальный буй выпускается за борт за счет положительной плавучести. По мере всплытия на поверхность избыток воздуха стравливается из эластичной оболочки через травяще-предохранительный клапан.
Недостатком такого средство обозначения подводных объектов является необходимость затрат времени личного состава на подготовку к работе и установку в шлюз ПЛ сигнального буя, включения радиосигнального устройства, заполнения шлюза забортной водой, открытия вентиля баллона и заполнения воздухом эластичной оболочки и открытия наружной крышки шлюза для выпуска буя за борт. Недостатком такого средства обозначения подводных объектов является также возможность отказа механизма шлюзового устройства и необходимость заполнения газом высокого давления всего объема эластичной оболочки.
Задачей настоящей группы полезных моделей является создание сигнального буя и устройства для размещения и вывода сигнального буя за борт, обеспечивающих надежность автоматического вывода за борт и работы сигнального буя.
Техническим результатом настоящей группы полезных моделей является повышение надежности и уменьшение времени вывода сигнального буя за борт за счет исключения манипуляций личного состава, обеспечение автоматического включения радиосигнального устройства, а также уменьшение объема газа высокого давления, необходимого для заполнения эластичной оболочки сигнального буя.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном сигнальном буе и устройстве для размещения и вывода сигнального буя за борт, содержащем сигнальный буй с оболочкой, изготовленной из эластичного газо-водонепроницаемого материала, травяще-предохранительный клапан и радиосигнальное устройство с антенной, и устройство для размещения и вывода сигнального буя за борт,
оболочка сигнального буя выполнена с двумя патрубками, расположенными диаметрально противоположно, в которых герметично установлены нормально-закрытый и нормально-открытый подпружиненные клапаны, причем пружина нормально-закрытого клапана выполнена более жесткой, штоки клапанов соединены внутри оболочки гибким тросиком, длина которого соответствует заданному размеру оболочки,
согласно второму варианту оболочка сигнального буя и гибкий тросик, изготовлены из эластичного, упругого материала, при этом длина тросика в не растянутом состоянии соответствует минимальному заданному размеру оболочки, при длине растяжения тросика менее соответствующей заданному размеру оболочки его жесткость больше жесткости пружины нормально-открытого клапана и меньше жесткости пружины нормально-закрытого клапана оболочки, при длине растяжения тросика больше соответствующей заданному размеру оболочки, его жесткость больше жесткости пружины нормально-закрытого клапана,
тросик, соединяющий штоки нормально-закрытого клапана и нормально-открытого клапана оболочки, выполнен в виде антенны радиосигнального устройства, которое содержит средство для его включения под воздействием натяжения тросика,
устройство для размещения и вывода сигнального буя за борт, включающее цилиндрический стакан, открытая сторона которого сообщена с забортным пространством, в стакане установлен полый поршень с возможностью осевого перемещения, на торце которого в открытой стороне стакана установлена составленная из сегментов обечайка, в которой расположен в сложенном виде сигнальный буй, в полости поршня с возможностью ее перекрытия установлен нормально-открытый клапан оболочки сигнального буя, который снабжен затвором для соединения с поршнем с запирающим элементом в виде штока клапана, со стороны днища стакана в полости поршня с возможностью ее перекрытия, установлен нормально-закрытый подпружиненный клапан, причем шток клапана и стакан соединены гибким тросиком, длина которого достаточна для осевого перемещения поршня, обеспечивающего выход обечайки из стакана и сжатия пружины нормально-закрытого клапана, при этом пространство между днищем стакана и поршнем соединено через клапан со средством подачи газа из системы подводного объекта,
затвор для соединения с поршнем корпуса нормально-открытого клапана выполнен в виде цангового затвора.
Совокупность существенных признаков группы полезных моделей позволяет обеспечить в сигнальном буе и устройстве для размещения и вывода сигнального буя за борт, повышение надежности и уменьшение времени вывода сигнального буя за борт, обеспечение автоматического включения радиосигнального устройства, а также уменьшение объема газа высокого давления, необходимого для заполнения эластичной оболочки сигнального буя.
Сущность группы полезных моделей поясняется чертежами.
На фиг.1 показано исходное состояние сигнального буя и устройства для размещения и вывода сигнального буя за борт.
Сигнальный буй 1 включает в сложенном (не надутом) виде оболочку 2, с патрубком 3, в котором герметично установлен нормально-закрытый клапан 4, закрытый под действием пружины 5, и с диаметрально расположенным патрубком 6, в котором герметично установлен нормально-открытый клапан 7, открытый менее жесткой пружиной 8. К штоку 9 нормально-закрытого клапана 4 и штоку 10 нормально-открытого клапана 7 присоединены концы тросика 11, длина которого соответствует заданным размерам оболочки 2. Тросик 11 выполнен в виде антенны радиосигнального устройства 12, которое содержит в себе средство для включения под воздействием натяжения тросика 11.
Устройство для размещения и вывода сигнального буя за борт состоит из цилиндрического стакана 13 с днищем 14, который закреплен на прочном корпусе 15 подводного объекта и закрыт легкосъемной крышкой 16. В стакане 13 установлен поршень 17 с внутренней полостью 18. На поршне 17 установлены уплотнительные кольца 19. Между крышкой 16 стакана 13 и торцем поршня 17 в открытой стороне стакана 13 установлена обечайка 20, составленная из отдельных сегментов 21, в обечайке 20 расположен в сложенном виде сигнальный буй 1, нормально-открытый клапан 7 оболочки 2 установлен в полости 18, с возможностью ее перекрытия, и снабжен цанговым затвором 22 с гибкими пластинами 23, с запирающим элементом в виде штока 10 нормально-открытого клапана 7. При открытом клапане 7 внешняя часть утолщений 24 гибких пластин 23 расположена в проточке 25 во внутренней полости 18 поршня 17, а внутренняя часть утолщений 24 примыкает к штоку 10, что препятствует выходу утолщений 24 из кольцевой проточки 25 и клапана 7 из внутренней полости 18 поршня 17. В полости 18 поршня 17 со стороны днища 14 стакана 13 расположен нормально-закрытый клапан 26 подпружиненный пружиной 27 с возможностью перекрытия внутренней полости 18. Шток 28 нормально-закрытого клапана 26 соединен с днищем 14 гибким не растягивающимся тросиком 29, длина которого достаточна для осевого перемещения поршня 17 обеспечивающего выход обечайки 20 из стакана 13 и сжатия пружины 27 нормально-закрытого клапана 26. Пространство между днищем 14 и поршнем 17 соединено патрубком 30 через клапан 31 с источником 32 газа высокого давления подводного объекта.
На фиг.2 показано состояние сигнального буя и устройства для размещения и вывода сигнального буя за борт после подключения к источнику газа. При этом внутренняя полость 18 поршня 17 через патрубок 30 и открытый клапан 31 соединена с источником 32 газа высокого давления, а поршень 17 находится в положении максимального осевого перемещения от днища 14 стакана 13, тросик 29 натянут, пружина 27 сжата и нормально-закрытый клапан 26 открыт штоком 28. Сигнальный буй 1, включающий оболочку 2, сегменты 21 обечайки 20 и крышка 16 находятся за бортом корпуса подводного объекта 15. Нормально-закрытый клапан 4 под действием пружины 5 закрыт штоком 9, нормально-открытый клапан 7 открыт, что обеспечивает поступление газа из внутренней полости 18 поршня 17 в оболочку 2. Цанговый затвор 22 закрыт, так как утолщения 24 гибких пластин 23 примыкают к штоку 10 нормально-открытого клапана 7 и находятся в проточке 25. Это препятствует выходу клапана 7 из внутренней полости 18 поршня 17, тросик 11 находится в не натянутом состоянии.
На фиг.3 показано состояние сигнального буя и устройства для размещения и вывода сигнального буя за борт после заполнения газом эластичной оболочки 2. Размер оболочки 2, определен длиной тросика 11, который находится в натянутом состоянии, обеспечивающем сжатие пружины 8, закрытие нормально-открытого клапана 7 штоком 10 и прекращение поступления газа в оболочку 2. Заданная разность давления газа в оболочке 2 и забортной воды обеспечена жесткостью пружины 5, которая удерживает шток 9 нормально-закрытого клапана 4 в закрытом положении. Радиосигнальное устройство 12 включено под воздействием натяжения тросика 11. Утолщения 24 гибких пластин 23 выведены из контакта со штоком 10, что обеспечивает возможность изгиба пластин 23, выхода внешней части утолщений 24 из проточки 25, открытия цангового затвора нормально-открытого клапана 7 и всплытия сигнального буя 1 под действием Архимедовой силы. Клапан 31 подачи газа в стакан 13 закрыт.
Во втором варианте длина тросика 11 в не растянутом состоянии соответствует минимальному заданному размеру оболочки 2, а его жесткость достаточна для сжатия пружины 8 и закрытия нормально-открытого клапана 7 после заполнения газом оболочки 2 до минимального заданного размера. Преимуществом второго варианта является уменьшение объема газа высокого давления, необходимого для заполнения оболочки 2 до заданного размера.
Так, например, при возможности трехкратного увеличении длины упругого тросика 11 при растяжении, обеспечивается возможность уменьшения объема газа высокого давления при заполнении оболочки 2 в двадцать семь раз. Преимущество второго варианта особенно полезно для маломерных объектов (например, батискаф) с ограниченным запасом газа высокого давления.
На фиг.4 показано состояние сигнального буя и устройства для размещения и вывода сигнального буя за борт при всплытии сигнального буя 1 к поверхности моря. Разность давления газа в оболочке 2 и давления забортной воды больше заданной величины. Сила растяжения оболочки 2 и сила натяжения тросика 11 достаточна для сжатия пружины 5, перемещения штока 9, открытия нормально-закрытого клапан 4 и сброса части газа из оболочки 2 для поддержания заданной разности давления.
В втором варианте оболочка 2 растянута внутренним давлением до заданного размера, соответствующая длина растяжения упругого тросика 11 обеспечивает его жесткость достаточную для сжатия пружины перемещения штока 9 для открытия нормально-закрытого клапана 4, сброса части газа и поддержания заданного размера оболочки 2.
Предлагаемая группа полезных моделей работает следующим образом:
В исходном, сложенном, состоянии сигнальный буй 1 находится в стакане 13 устройства для размещения сигнального буя и вывода сигнального буя за борт, который установлен в прочном корпусе объекта 15, клапан 31 подачи газа высокого давления закрыт (фиг.1).
В аварийной ситуации по сигналу из системы управления объекта открывается клапан 31. Газ из источника газа 32 (например, газового баллона) при давлении, превышающем давление предельной глубины погружения, по патрубку 30 поступает в стакан 13. Давлением газа поршень 17 перемещается в стакане 13 до натяжения гибкого тросика 29 на полную длину, при этом поршень 17 выталкивает из стакана 13 за борт крышку стакана 16 и обечайку 20, которая распадается на сегменты 21, освобождая оболочку 2 для расширения при заполнении газом. Тросик 29 удерживает шток 28, что при перемещении поршня 17 приводит к поджатию пружины 27 и открытию нормально-закрытого клапана 26 и поступлению газа во внутреннюю полость 18 поршня 17. Протечка газа помимо внутренней полости 18 предотвращается уплотнительными кольцами 19. Нормально-закрытый клапан 4 под действием пружины 5 закрыт штоком 9, нормально-открытый клапан 7 открыт, что обеспечивает поступление газа из внутренней полости 18 поршня 17 через патрубок 6 в оболочку 2. Цанговый затвор 22 закрыт, так как утолщения 24 гибких пластин 23 примыкают к штоку 10 нормально-открытого клапана 7 и находятся в проточке 25. Это препятствует выходу клапана 7 из внутренней полости 18 поршня 17. Тросик 11 находится в не натянутом состоянии (фиг.2).
При заполнении газом оболочки 2 расстояние между нормально-закрытым клапаном 4 установленным в патрубке 3 и нормально-открытым клапаном 7 увеличивается, что приводит к натяжению тросика 11. Так как жесткость пружины 8 нормально-открытого клапана 7 менее жесткости пружины 5 нормально-закрытого клапана 4, то при заполнении газом оболочки 2 и натяжении тросика 11 на длину соответствующую заданному размеру оболочки 2, шток 10 клапана 7 перемещается и закрывает нормально-открытый клапан 7, перекрывая подачу газа в оболочку 2. Жесткость пружины 5 удерживает шток 9 нормально-закрытого клапана 4 в закрытом положении, что обеспечивает заданную разность давления газа в оболочке 2 и забортной воды. Фиксированная длина тросика 11 обуславливает необходимость заполнения газом высокого давления всего заданного объема оболочки 2.
Во втором варианте жесткость тросика 11 в не растянутом состоянии достаточна для сжатия пружины 8 и закрытия нормально-открытого клапана 7 после заполнении газом оболочки 2 до минимального заданного размера.
Радиосигнальное устройство 12 включается под воздействием натяжения тросика 11. Утолщения 24 гибких пластин 23 выведены из контакта с штоком 10, что обеспечивает возможность изгиба пластин 23, выхода внешней части утолщений 24 из проточки 25, открытия цангового затвора 22 и выхода нормально-открытого клапана 7 из поршня 17. Под действием Архимедовой силы сигнальный буй 1 выходит из стакана 13 и всплывает к поверхности моря. Клапан 31 закрывается по сигналу падения давления газа в стакане 13.
При всплытии сигнального буя 1 к поверхности моря давление забортной воды уменьшается по сравнению с давлением газа в оболочке 2. Избыточное давление в оболочке 2 приводит к увеличению силы натяжения тросика 11 и сжатию пружины 5, перемещению штока 9, открытию нормально-закрытого клапана 4 и сбросу части газа из оболочки 2, что обеспечивает поддержание заданной разности давления газа в оболочке 2 и забортной воды.
Во втором варианте в процессе всплытия сигнального буя 1 к поверхности моря упругая оболочка 2 растягивается внутренним давлением до заданного размера при соответствующем увеличении длины растяжения тросика 11. При дальнейшем всплытии сигнального буя 1, растяжения оболочки 2 и соответствующего увеличения длины растяжения упругого тросика 11, его жесткость превышает жесткость пружины 5, сила натяжения тросика 11 становится достаточной для сжатия пружины 5, и перемещения штока 9, открытия нормально-закрытого клапан 4 и сброса части газа для поддержания заданного размера оболочки 2 (фиг.4).
После всплытия сигнального буя 1 на поверхность моря нормально-закрытый клапан 4 закрывается пружиной 5, жесткость которой обеспечивает заданное превышение давления газа в оболочке 2 по сравнению с атмосферным давлением и заданный размер оболочки 2, соответствующий длине тросика 11.
Во втором варианте после всплытия сигнального буя 1 и стабилизации разности давления в оболочке 2 и атмосферного давления, размер оболочки 2 равен заданному размеру и, при соответствующей длине растяжения тросика 11, его жесткость меньше жесткости пружины 5. Это приводит к разжиманию пружины 5, закрытию нормально-закрытого клапана 4 штоком 9 и обеспечению заданного размера оболочки 2 на поверхности моря. Закрытое состояние нормально-открытого клапана 7 обеспечивается за счет жесткости и силы натяжения растянутого тросика 11.