Стыковочное устройство подводного аппарата

Полезная модель относится к судостроению, конкретно к стыковочным устройствам подводного аппарата.
Известно стыковочное устройство подводных аппаратов, принимаемое за прототип (описание изобретения к патенту № 2211783, опубликован 10.09.2003, МПК: B63G 8/00, B63G8/40). Стыковочное устройство подводных аппаратов, содержащее патрубок, выполненный из прочного жесткого материала и соединенный с люками первого и второго аппаратов. Оно снабжено узлом ориентации и уплотнительным элементом, причем узел ориентации выполнен в виде сильфонной вставки, встроенной в начальный участок патрубка, соединенного своим торцом с первым аппаратом, снабженным приямком для сбора появившейся в патрубке воды, концевой торец патрубка снабжен люком, по периметру наружной поверхности концевого участка патрубка устроены салазки на упругих элементах, надувной уплотнительный элемент выполнен в виде наполняемого уплотнительным агентом чулка, спиралью навитого по наружной поверхности концевого участка патрубка и соединенного с напорным трубопроводом, участок которого, проходящий внутри патрубка, выполнен из гибкого материала, внутри первого аппарата размещены остальная часть напорного трубопровода, соединенная с резервуаром сжатого воздуха, снабженного манометром и предохранительным клапаном, сообщающимся с забортной водой, всасывающий трубопровод, соединенный с приямком, забортной водой и резервуаром с отвердевающей композицией, а в корпусе второго аппарата устроена полость, представляющая собой стыковочное гнездо, наружная поверхность которого выполнена в форме усеченного однополостного параболического гиперболоида, соединенного в своем минимальном сечении со шлюзовой камерой, выполненной в форме усеченного конуса, направленного основанием, заглушенным торцевой стенкой с аварийным люком, внутрь второго аппарата.
Недостатками данного устройства являются низкий уровень допустимых нагрузок на стыковочное устройство, а также низкий уровень жесткости соединения стыкуемых объектов, так как узел ориентации стыковочного устройства, выполненный в виде сильфонной вставки, имеет ограниченную способность к восприятию нагрузок (в том числе ударных), уплотнительный элемент, выполненный в виде чулка и спирально навитый по наружной поверхности патрубка, имеет сегментированную конструкцию, что уменьшает площадь контакта уплотнительного элемента и внутренней поверхности стыковочного гнезда и может привести к смещению сегментов вдоль поверхности патрубка.
Одновременно с этим гибкие элементы салазок в процессе эксплуатации могут неравномерно изменять механические свойства, что может привести к перекашиванию в процессе стыковки.
Одним из главных недостатков данного устройства является отсутствие возможности аварийного отсоединения подводного аппарата в случае механического заклинивания патрубка в стыковочном гнезде или выхода из строя системы снятия давления с уплотнительного элемента.
Решаемая техническая проблема - создание конструкции стыковочных устройств, обеспечивающих эффективную и надежную стыковку и расстыковку, а также, в случае необходимости, аварийную расстыковку подводного аппарата с объектом стыковки.
Достигаемый технический результат полезной модели заключается в существенном повышении допустимых нагрузок на стыковочное устройство, повышении уровня жесткости соединения стыкуемых объектов, исключении возможности перекашивания конструкции в процессе стыковки, а также наличие возможности аварийной отстыковки.
Сущность полезной модели заключается в том, что стыковочное устройство подводного аппарата, состоит из патрубка, выполненного из прочного жесткого материала, узла ориентации, уплотнительного элемента, соединенного с напорным трубопроводом. Причем стыковочное устройство подводного аппарата снабжено аварийным пиротехническим разъединителем, состоящим из камеры сжигания, заряда и инициирующего элемента, патрубок снабжен фланцем, узел ориентации выполнен в виде элемента, имеющего центральное осевое отверстие и состоящего из двух оснований разной площади и конической боковой поверхности, а уплотнительный элемент выполнен в виде кольцевой камеры из гибкого материала. Одновременно с этим узел ориентации может быть выполнен в виде усеченного конуса, который, в свою очередь, может состоять не менее чем из двух частей, а патрубок, для удобства, может быть снабжен скоб-трапом.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где
на фиг. 1 - показана схема стыковочного устройства подводного аппарата до стыковки и схема аварийного пиротехнического разъединителя.
на фиг. 2 - показана схема стыковочного устройства подводного аппарата после стыковки.
на фиг. 3 - показана схема стыковочного устройства подводного аппарата с узлом ориентации, выполненном в виде усеченного конуса и состоящим из нескольких частей.
Стыковочное устройство подводного аппарата состоит из патрубка 1, узла ориентации 2, уплотнительного элемента 3, аварийного пиротехнического разъединителя 4, фланца 5, болтовых соединений 6 и 7, скоб-трапа 8, трубопровода 9.
Аварийный пиротехнический разъединитель 4 состоит из камеры сжигания 10, заряда 11 и инициирующего элемента 12.
Стыковочное устройство подводного аппарата работает следующим образом.
Собранное стыковочное устройство подводного аппарата присоединяют к комингс-площадке подводного аппарата (комингс-площадка подводного аппарата на чертеже не показана) при помощи фланца 5 и болтового соединения 7, соединяют трубопровод 9 с системой сжатого воздуха или станцией гидравлики подводного аппарата (на чертеже не показаны), подключают аварийный пиротехнический разъединитель 4 к независимому источнику бесперебойного питания и блоку ручного запуска (источник бесперебойного питания и блок ручного запуска на чертеже не показаны), размещенным на подводном аппарате, после чего подводный аппарат (подводный аппарат на чертеже не показан) подводят снизу к стыковочному гнезду на объекте стыковки (стыковочное гнездо объекта стыковки на чертеже не показано). Подводный аппарат выполняет постепенное всплытие с малой вертикальной скоростью до контакта узла ориентации 2 с внутренней поверхностью стыковочного гнезда объекта стыковки. Далее подводный аппарат продолжает всплытие, выполняя центровку относительно оси стыковки путем скольжения корпуса узла ориентации 2 по внутренней поверхности стыковочного гнезда объекта стыковки. В процессе всплытия в уплотнительном элементе 3 отсутствует давление, и его габариты не выходят за границы узла ориентации 2, что защищает уплотнительный элемент 3 от механических повреждений. После того, как подводный аппарат упирается в ограничительные элементы на корпусе стыковочного гнезда на объекте стыковки (ограничительные элементы объекта стыковки на чертеже не показаны), создается избыточная плавучесть аппарата. После окончания ввода патрубка 1 в стыковочное гнездо на объекте стыковки уплотнительный элемент 3 заполняют уплотняющим агентом (воздух, гидравлическая жидкость или иное) через трубопровод 9. После герметизации стыковочного гнезда объекта стыковки, вода, находящаяся в стыковочном гнезде и патрубке 1, откачивается средствами объекта стыковки (средства объект стыковки на чертеже не показаны).
При отстыковке подводного аппарата действия выполняются в обратной последовательности. В случае механического заклинивания патрубка 1 в стыковочном гнезде или выхода из строя системы подачи уплотняющего агента, приводится в действие аварийный пиротехнический разъединитель 4, который отделяет подводный аппарат (на чертеже не показан) от патрубка 1, срезая патрубок 1 в районе фланца 5.
Таким образом, за счет конструктивных особенностей полезной модели повышается эффективность и надежность стыковочного устройства подводного аппарата. Повышаются допустимые нагрузки на стыковочное устройство, повышается уровень жесткости соединения, исключается возможность перекашивания в процессе стыковки, а также появляется возможность аварийной отстыковки. А именно за счет того, что узел ориентации, выполнен в виде элемента, имеющего центральное осевое отверстие и состоящего из двух оснований разной площади и конической боковой поверхности, он представляет собой прочную и жесткую конструкцию, которая позволяет воспринимать значительные нагрузки в момент стыковки, и обеспечивает надежную ориентацию патрубка и стыковочного гнезда относительно друг друга за счет соответствия их формы для обеспечения их взаимного скольжения. Уплотнительный элемент, выполненный в виде сплошной кольцевой камеры обеспечивает большую площадь контакта по сравнению с чулком при одинаковых общих габаритах элемента. Кроме того, жесткое закрепление уплотнительного элемента на конструкциях патрубка или патрубка и узла ориентации позволяет увеличить допустимые нагрузки на стыковочное устройство в целом. Наличие аварийного пиротехнического разъединителя и простота его применения позволяют обеспечить возможность аварийного отсоединения подводного аппарата в случае механического заклинивания патрубка в стыковочном гнезде или выхода из строя системы снятия давления с уплотнительного элемента.