Планирующий подводный аппарат
GLIDING UNDERWATER VEHICLE

Изобретение относится к судостроению, конкретно к автономным необитаемым подводным самоходным аппаратам (планерам - глайдерам) и может быть использовано для исследования водных акваторий.
Известен подводный аппарат «Дениз» типа «ныряющее блюдце» (см. Войтов Д.В. Подводные обитаемые аппараты / Д.В. Войтов - М.: Издательство Астрель, 2002. - стр. 84-89). В корпусе аппарата расположен кормовой насос. Пластиковые трубы огибают прочный стальной корпус. Пластиковые трубы оканчиваются соплами, способными поворачиваться в вертикальной плоскости и выбрасывать воду под любым углом. Маневрирование подводного аппарата осуществляется за счет изменения угла поворота сопел.
Недостатки данного подводного аппарата связаны со значительным расходом энергии, затрачиваемой на создание струйного течения в соплах и, соответственно, на движение и маневрирование подводного аппарата, а также с трудностями в реализации механизма поворота сопел на значительных глубинах из-за высокого забортного давления, что снижает его надежность и живучесть, ухудшает маневренные характеристики и может быть причиной навигационных аварий.
Известен подводный аппарат, содержащий полый корпус в форме двояковыпуклой линзы с гребными винтами, рулем и сквозным каналом (пат. RU №2356780, опубл. 27.05.2009, МПК: B63G 8/00). В сквозном канале расположен движитель в виде винта Архимеда с возможностью реверсивного вращения и обеспечения движения подводного аппарата по вертикали. Гребные винты установлены напротив друг друга по периметру корпуса неподвижно на кронштейнах с возможностью изменения частоты их вращения, что обеспечивает маневрирование подводного аппарата.
Недостатки данного подводного аппарата связаны со значительным расходом энергии, затрачиваемой на вращение гребных винтов и винта Архимеда в сквозном канале, а также с трудностями в реализации вращения винта Архимеда на значительных глубинах из-за высокого забортного давления, что снижает его надежность и живучесть, ухудшает маневренные характеристики и может быть причиной навигационных аварий.
Известен подводный планер - глайдер, принимаемый за прототип (пат. RU №2669244, опубл. 09.10.2018, МПК: B63G 8/00). Подводный планер - глайдер, включает систему управления плавучестью, состоящую из балластных цистерн, распределительных электромагнитных клапанов, гидронасосов рабочей жидкости, размещенных в прочном корпусе подводного планера - глайдера, эластомерных емкостей, размещенных в проницаемой части подводного планера - глайдера. При этом система управления плавучестью разделена на два независимо работающих исполнительных тракта, расположенных симметрично относительно диаметральной плоскости подводного планера - глайдера, а эластомерные емкости выполнены с изменяемым объемом для осуществления смещения точки приложения равнодействующей силы избыточной плавучести относительно диаметральной плоскости, с возможностью накренения и, соответственно, маневрирования подводного планера - глайдера по курсу.
Недостатки данного подводного аппарата связаны с большим диаметром циркуляции при маневрировании подводного аппарата по курсу из-за ограниченной возможности смещения точки приложения равнодействующей силы избыточной плавучести относительно диаметральной плоскости, что ограничивает возможности маневрирования подводного аппарата в горизонтальной плоскости и может являться причиной навигационных аварий.
Задачей изобретения является разработка нового устройства планирующего подводного аппарата с улучшенными маневренными характеристиками в горизонтальной плоскости, которое позволяет устранить недостатки прототипа, тем самым, уменьшить вероятность навигационных аварий.
Технический результат изобретения заключается в повышении безопасности управления планирующим подводным аппаратом при выполнении им сложного маневрирования за счет значительного уменьшения диаметра циркуляции и повышения маневренных характеристик в горизонтальной плоскости, тем самым, уменьшается вероятность навигационных аварий.
Сущность изобретения заключается в том, что планирующий подводный аппарат включает систему управления плавучестью, состоящую из балластных цистерн, распределительных электромагнитных клапанов, гидронасосов рабочей жидкости, размещенных в прочном корпусе планирующего подводного аппарата. Эластомерные емкости, размещенные в проницаемой части планирующего подводного аппарата, выполнены с изменяемым объемом для осуществления смещения точки приложения равнодействующей силы избыточной плавучести с возможностью накренения и, соответственно, маневрирования планирующего подводного аппарата по курсу. При этом система управления плавучестью разделена на четыре независимо работающих исполнительных тракта, расположенных симметрично относительно вертикальной оси планирующего подводного аппарата, а легкий корпус выполнен в виде сплющенной сферы.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где
на фиг. 1 - показана схема, отражающая вид сбоку планирующего подводного аппарата;
на фиг. 2 - показана схема, отражающая работу четырех исполнительных трактов системы управления плавучестью.
Планирующий подводный аппарат состоит их прочного корпуса 1, заключенного в легкий корпус в форме сплющенной сферы, проницаемой части 2 и системы управления плавучестью 3-18, которая разделена на четыре независимо работающих исполнительных тракта 3,7,11,15; 4,8,12,16; 5,9,13,17 и 6,10,14,18 расположенных симметрично относительно вертикальной оси планирующего подводного аппарата. Исполнительные тракты системы управления плавучестью 3-18 состоят из балластных цистерн 3,4,5,6, гидронасосов рабочей жидкости (обычно минеральное масло) 7,8,9,10, распределительных электромагнитных клапанов 11,12,13,14 размещенных в прочном корпусе 1, а также эластомерных емкостей 15,16,17,18 размещенных в проницаемой части 2.
Эластомерные емкости 15,16,17,18 выполнены с изменяемым объемом для осуществления смещения точки приложения равнодействующей силы избыточной плавучести относительно вертикальной оси планирующего подводного аппарата, с возможностью накренения и, соответственно, маневрирования планирующего подводного аппарата по курсу.
Планирующий подводный аппарат работает следующим образом. Задают независимую работу исполнительных трактов системы управления плавучестью, что приводит к различному объему эластомерных емкостей 15,16,17,18 в проницаемой части 2. Это, в свою очередь, смещает точку приложения равнодействующей силы избыточной плавучести относительно вертикальной оси планирующего подводного аппарата, что приводит к накренению и, соответственно, маневрированию планирующего подводного аппарата по курсу.
Таким образом, повышаются маневренные характеристики планирующего подводного аппарата в горизонтальной плоскости, тем самым увеличивается точность и повышается безопасность управления планирующим подводным аппаратом при выполнении им сложного маневрирования и уменьшается вероятность навигационных аварий.