ПОДВОДНЫЙ АППАРАТ

Полезная модель относится к судостроению и может быть использована при проектировании судов для проведения спасательных работ. Известны различные способы и подводные аппараты для поднятия объектов с глубин.
Малые подводные аппараты могут поднять на поверхность всего одну-две сотни килограмм и их экипаж должен прикрепить спущенный с судна спасателя трос к тяжелому предмету, который предстоит поднять, это всегда трудная, рискованная работа.
Когда-то механические способы считались эффективными методами подъема затонувших судов. На корабле закрепляли достаточное количество тросов, к затонувшему судну крепили подъемные захваты, а к ним тросы, а затем с их помощью поднимали затонувшее судно на поверхность.
Затем появились понтоны, их топили, прикрепляли к обоим бортам судна на дне и продували сжатым воздухом.
Считается, что наиболее безопасный способ поднятия, когда человек остается на поверхности воды, а вместо него опускаются аппараты, приборы.
Маленькие подводные аппараты с экипажем или автоматически управляемые с поверхности аппараты завоевали большую популярность.
Известны также нетрадиционные способы проведения спасательных работ с использованием пенополиуретанов, пластмассовых гранул. Однако эти способы проблематичны при использовании их на больших глубинах.
Компанией ОСИ предложена система «Сипроуб» подъема с больших глубин (1839 до 5490 м.). Используют плети труб, с помощью которых создают вращающий момент, для подачи воды с поверхности под давлением и привода в действие различных механизмов. Таким способом можно поднимать до 200 т.
Очень часто поднятое судно идет в основном на металлолом, а вырученные деньги не оправдывают затраты на спасательные операции. Таким образом, как поднять (не забывая о рентабельности предприятия) большое современное судно с глубин 100-200 м не решенная проблема. (Джозеф Н.Горз. Подъем затонувших кораблей. lib.ru /HISTORY/ GORZ/ pod-em-Korablej, txt). Подъем судов и крупных объектов потребует применения каких-то новых методов. При этом тяжелые объекты (более 1000 т) продеться разрезать.
Также существует проблема отрыва затонувшего судна от грунта. Когда судно обретает плавучесть (после присоединения понтонов), оно может выскочить на поверхность с большой скоростью, что влечет разрушение понтонов. Преодоление сцепления между грунтом и судном требует больших усилий, чем просто подъем судна на поверхность. Существуют способы, которые позволяют уменьшить это сцепление (электролиз воды, закачивание шариков и т.д.), но это отдельная проблема. (Перспективы развития судоподъемных работ, navy …/shiprising/130.htm).
Наиболее близким техническим решением являете глубоководный аппарат типа «МИР» (.Net/podvodniy-mir.htme) используемые в научно-исследовательских целях. Аппарат содержит корпус с аппаратурой связи с подводным кораблем, управления и наблюдения, средствами перемещения и манипуляторы.
Однако аппарат может поднимать только небольшие предметы, а при увеличении глубины подъема и веса затонувших объектов и трудностей связанных с отрывом затонувшего объекта от грунта, аппарат не справляется с работой.
Задача полезной модели является увеличение подъемной силы устройства, увеличение глубины подъема, а также регулирование величины подъемной силы при отрыве затонувшего объекта от грунта.
Сущность полезной модели заключается в том, что подводный аппарат, содержащий корпус с аппаратурой связи с надводным кораблем, управления и наблюдения, средствами перемещения, и манипуляторы дополнительно содержит вертикально расположенный реактивный двигатель (РД), реактивное сопло которого расположено горизонтально и выполнено в виде сосной с РД вертикальной кольцевой щели, примыкающей к расположенной также соосно с РД круглой пластине, в нижней стороне с ребрами жесткости и на пластине соосно с ней расположено торообразное кольцо с крыловидным сечением с плоской нижней линией профиля, а верхняя линия профиля имеет кривизну выпуклостью вверх, при этом корпус состоит из двух частей: верхнего корпуса, расположенного над пластиной и содержащего дополнительно емкость с энергоносителями, и аппаратуру подачи энергоносителей, управления, и регулирования усилия тяги РД, и нижнего корпуса под пластиной, содержащего манипуляторы.
В предлагаемой полезной модели подъемная сила подводного аппарата создается путем обтекания потоком реакционной смеси РД верхней поверхности кольца крыловидного сечения при нулевом угле атаки. Известно, что коэффициент подъемной силы в формуле Жуковского имеет не нулевое значение при нулевом угле атаки. И основной вклад в величину подъемной силы осуществляется за счет падения давления над крылом. В предлагаемой полезной модели реализована не классическая схема создания подъемной силы. По классической схеме обтекание происходит в однородной среде (воздух, вода). В предлагаемом же решении реакционная смесь обтекая верхнуюю часть кольца создает разрпяжение над ним, при этом поток реакционной смеси вовлекает в движение прилегающие слои воды, которые получают импульс не только в горизонтальном направлении, но и вертикально вниз, создавая вклад в подъемную силу. Определение величины подъемной силы может составить сложную математическую задачу. Величина подъемной силы будет зависеть от геометрических размеров, мощности РД и глубины погружения. Рассматривая величину подъемной силы F, как F=P*S, где Р - средняя разность давлений под и над крылом, S - площадь кольца. Величина подъемной силы может составить более 500 т. При средней разности давлений более 1 кг/см2 и радиусе кольца более 4 м. Таким образом предлагаемый аппарат должен обеспечить значительные усилия при подъеме затонувших объектов, при этом имея возможность изменять величину этого усилия за счет управления мощностью РД, что необходимо при отрыве затонувшего объекта от грунта и в процессе подъема. За счет автономности аппарата увеличивается и возможная глубина подъема.
Сущность полезной модели поясняется чертежом.
Подводный аппарат для подъема объектов со дна морей содержит вертикально расположенный реактивный двигатель (РД) 1, реактивное сопло 2, которого расположено горизонтально и выполнено в виде сосной с РД вертикальной кольцевой щели, примыкающей к расположенной также соосно с РД круглой пластине 3, в нижней стороне с ребрами жесткости 4. На пластине 3 соосно с ней расположено торообразное кольцо 5 с крыловидным сечением с плоской нижней линией профиля, а верхняя линия профиля имеет кривизну выпуклостью вверх. Корпус подводного аппарата состоит из двух частей: верхнего корпуса 6 и нижнего корпуса 7. Верхний корпус 6 содержит аппаратуру связи с надводными кораблями, управления и наблюдения, средствами перемещения. Дополнительно в верхнем корпусе 6 размещены емкости с энергоносителями и аппаратура подачи энергоносителей, управления и регулирования усилия тяги РД. Нижний корпус 7 расположен под пластиной 3 и содержит манипуляторы, а также средства наблюдения. Верхний корпус 6 соединен с краями пластины 3 жесткими полыми обтекаемыми тягами 8 с размещенными в них кабелями для связи аппаратуры в обоих корпусах. Наличие в верхнем корпусе 6 балласта с целью управления погружением и всплытием аппарата при неработающем РД позволяет придавать аппарату устойчивое вертикальное положение. Наличие нижнего корпуса 7 вызвано необходимостью вести наблюдения и проводить работы с манипуляторами.
Подводный аппарат работает следующим образом.
Подводный аппарат, с помощью средств перемещения, размещенных в верхнем корпусе 6 и средств наблюдения в нижнем корпусе 7, устанавливается над затонувшим судном. Посредством манипуляторов нижний корпус 7 с помощью подъемных захватов жестко соединяется с затонувшим судном. В этой операции может принимать участие небольшой подводный аппарат типа «Прайсис», который может также закрепить на затонувшем судне тросы с буями на концах. Далее запускается реактивный двигатель 1. Потоки реактивной смеси на большой скорости истекают из сопла 2, обтекая по верху пластину 3 и создавая над торроидальным кольцом 5 разряжение с возникновением по законам аэродинамики подъемной силы, направленной вверх, величина которой может регулироваться путем изменения подачи энергоносителя, создавая большее усилие в момент отрыва от грунта. Далее, затонувшее судно перемещается к поверхности. Когда буи достигают поверхности, тросы, подходящие к ним, присоединяют к плашкоутам, передавая нагрузку от затонувшего судна к ним. Далее, подводный аппарат отсоединяется от затонувшего судна.