ПОРТАТИВНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДАЧИ ВОЗДУХА ПОДВОДНОМУ ПЛОВЦУ
PORTABLE DEVICE FOR AIR SUPPLY TO UNDERWATER DIVER

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к водолазному оборудованию, в частности к системам для подачи воздуха с поверхности воды подводному пловцу.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известно устройство для подачи воздуха подводному пловцу см., патент RU 94950, включающее в себя удлиненный водонепроницаемый поплавок, содержащий воздушный компрессор с приводным электродвигателем, входом соединенный с воздухозаборной трубкой для всасывания воздуха над уровнем воды, выходом с шлангом подачи воздуха подводному пловцу, аккумуляторную батарею, аппаратуру управления воздушным компрессором с электроприводом.
Недостатком данного аналога являются:
- существенный вес и громоздкие размеры устройства из-за необходимости установки воздушного компрессора с приводным электродвигателем с большим запасом производительности, так как отсутствует воздушный баллон для компенсации пиков потребления воздуха от вдоха водолаза. Например, при средней физической нагрузке потребление воздуха водолазом составляет около 30 л/мин, при дыхании на глубине 10 м потребуется 60 л/мин, учитывая, что вдох составляет половину времени и пиковое потребления воздуха на дыхание человека больше в  среднего потребления за вдох, то пиковая потребность в воздухе составит около 170 л/мин, вместо 60 л/мин, т.е. для полноценного вдоха потребуется почти в 3 раза больше производительность воздушного компрессора, что значительно увеличит вес данного устройства, к тому же, необходим жесткий корпус водонепроницаемого поплавка большего объема для обеспечения необходимой плавучести устройства, что значительно увеличит вес устройства;
- повышенное сопротивление движению в воде из-за того, что удлиненный поплавок расположен своей осевой линией ближе к вертикальному положению, а не к горизонтальному;
- сложность выполнения охлаждения воздушного компрессора с приводным электродвигателем, так как он находится в замкнутом объеме без притока охлаждающего воздуха;
- повышенный шум под водой от пульсации сжатого воздуха в шланге.
Известно устройство для подачи воздуха подводному пловцу см., патент US 2009056718, включающее в себя поплавок, выполненный сферической формы, служащий одновременно резервуаром для накопления сжатого воздуха и соединенный с шлангом подачи воздуха подводному пловцу, воздухозаборную трубку для всасывания воздуха над уровнем воды, соединенную с входом воздуха воздушного компрессора, водонепроницаемый корпус, выполненный полусферической формы, закрепленный под поплавком и погруженный в воду, содержащий внутри воздушный компрессор с приводным электродвигателем, аккумуляторную батарею, аппаратуру управления воздушным компрессором с приводным электродвигателем.
Недостатком данного аналога являются:
- существенный вес и громоздкие размеры устройства из-за того, что поплавок выполнен из жесткого материала, который должен выдерживать давление сжатого воздуха и обеспечивать необходимую плавучесть устройства;
- повышенное сопротивление движению в воде из-за того, что поплавок сферической формы и водонепроницаемый корпус полусферической формы расположены по вертикали, а не по горизонтали;
- сложность выполнения охлаждения воздушного компрессора с электроприводом, так как он находится в замкнутом объеме без притока охлаждающего воздуха.
Известно устройство для подачи воздуха подводному пловцу см., заявку на изобретение WO 2016094944, которое выбрано в качестве прототипа и содержит следующую совокупность существенных признаков: поплавок, выполненный в виде тора, являющийся одновременно резервуаром для накопления сжатого воздуха, водонепроницаемый воздушный компрессор с приводным электродвигателем для погружения в воду, выход которого соединен с входом воздушного резервуара, воздухозаборную трубку для всасывания воздуха над уровнем воды, соединенную с входом воздушного компрессора, водонепроницаемый корпус, расположенный над воздушным компрессором с приводным электродвигателем, содержащий внутри, как минимум, одну аккумуляторную батарею, аппаратуру управления приводным электродвигателем воздушного компрессора.
Недостатком данного прототипа являются:
- громоздкие размеры устройства из-за того, что поплавок выполнен из жесткого материала в виде тора, опоясывающего водонепроницаемый корпус, который должен выдерживать давление сжатого воздуха и обеспечивать необходимую плавучесть устройства;
- повышенное сопротивление движению в воде из-за размеров поплавка.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей настоящего изобретения является повышение компактности, уменьшение веса и размеров для удобства перевозки к месту погружения устройства подачи воздуха подводному пловцу, снижение сопротивления движению в воде для уменьшения затрат сил на передвижение подводного пловца. Поэтому существует потребность в компактных, с малым весом и низким сопротивлением движению в воде устройствах для подачи воздуха подводному пловцу.
Техническим результатом, достигаемым при использовании настоящего изобретения, является компактность, малый вес и малое сопротивление движению в воде устройства для подачи воздуха подводному пловцу.
Технический результат достигается тем, в портативное устройство для подачи воздуха подводному пловцу, содержащее:
- поплавок для поддержания устройства на поверхности воды;
- воздушный резервуар для накопления сжатого воздуха, выходом подсоединенный к шлангу для подачи воздуха подводному пловцу;
- водонепроницаемый воздушный компрессор с приводным электродвигателем для погружения в воду, выходом соединенный с входом воздушного резервуара;
- воздухозаборную трубку для всасывания воздуха над уровнем воды, соединенную с входом воздуха воздушного компрессора;
- водонепроницаемый корпус, содержащий внутри как минимум одну аккумуляторную батарею, аппаратуру управления воздушным компрессором с приводным электродвигателем, введены следующие усовершенствования:
- воздушный резервуар и водонепроницаемый корпус выполнены удлиненными, торцевая часть приводного электродвигателя воздушного компрессора соединена с торцом водонепроницаемого корпуса, корпус и приводной электродвигатель расположены под воздушным резервуаром и прикреплены к его нижней части;
- поплавок выполнен в виде надувного цилиндра, имеющего сквозное отверстие, проходящее по его осевой линии для размещения воздухозаборной трубки, при этом воздухозаборная трубка выполнена гибкой и прикреплена к поплавку.
Сущность изобретения заключается в том, что удлиненный воздушный резервуар, удлиненный водонепроницаемый корпус и воздушный компрессор с приводным электродвигателем, соединенные между собой, как указано выше, образуют компактную конструкцию и обеспечивают минимальное сопротивление движению в воде устройства для подачи воздуха, надувной поплавок цилиндрической формы обеспечивает минимальные размеры по сравнению с торовой формой поплавка
Этот и другие аспекты настоящего изобретения станут более понятны из приведенного ниже подробного описания, сопровождаемого графическими изображениями.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Изобретение описано со ссылками на чертежи, на которых:
Фиг. 1 изображает вид сбоку в рабочем положении портативного устройства для подачи воздуха подводному пловцу;
Фиг. 2 изображает вид сверху этого же устройства;
ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В нижеследующем описании в целях пояснения многие конкретные детали изложены для обеспечения полного понимания раскрытия. Однако настоящее раскрытие может быть реализовано на практике без этих конкретных деталей и не ограничивается описанным здесь вариантом.
Портативное устройство для подачи воздуха подводному пловцу содержит:
- поплавок 1, выполненный в виде надувного цилиндра, содержащий сквозное отверстие, проходящее по осевой линии поплавка, служащий для поддержания устройства на поверхности воды 2;
- воздушный резервуар 3, выполненный удлиненным, служащий для накопления сжатого воздуха, причем его объем и вес (положительная плавучесть) выбирается таким, чтобы обеспечивать вертикальное положение устройства для подачи воздуха на воде;
- шланг 4 для подачи воздуха подводному пловцу (показан частично), соединен с выходом воздушного резервуара 3 через быстросъемное соединение 5;
- водонепроницаемый воздушный компрессор 6 с приводным электродвигателем 7 расположенный под поверхностью воды 2, причем воздушный компрессор 6 выходом 8 соединен с входом воздушного резервуара 3;
- гибкую воздухозаборную трубку 9 с брызгоотбойником 10, соединенную с входом 11 воздушного компрессора 6, служащую для всасывания воздуха над поверхностью воды 2, причем воздухозаборная трубка 9 размещена в сквозном отверстии поплавка 1 и предусматривает возможность закрепления/отсоединения к поплавку 1;
- водонепроницаемый корпус 12 с крышкой 13, выполненный удлиненным, водонепроницаемый корпус 12 содержит внутри как минимум одну аккумуляторную батарею, аппаратуру управления приводного электродвигателя 7;
- причем торцевая крышка 14 приводного электродвигателя 7 герметично соединена с торцом водонепроницаемого корпуса 12, в месте соединения осуществляется ввод проводов от электродвигателя 7 в водонепроницаемый корпус 12;
- при этом приводной электродвигатель 7 и водонепроницаемый корпус 12 расположены под воздушным резервуаром 3 и прикреплены к его нижней части;
- аппаратура управления включает в себя контроллер регулирования скорости вращения приводного электродвигателя 7, датчик уровня давления воздуха, соединенный своим входом с воздушным резервуаром 3 трубкой 15, водонепроницаемую кнопку управления 16 контроллером;
- рукоятку 17, закрепленную на воздушном резервуаре 3, служащую для удобства переноса устройства для подачи воздуха подводному пловцу.
Водонепроницаемый удлиненный корпус 12, воздушный компрессор 6 с приводным электродвигателем 7, удерживаются на плаву надувным поплавком 1 и воздушным резервуаром 3 в близком к горизонтальному положении, образуют компактную конструкцию с малым сопротивлением движению в воде, причем надувной поплавок 1 цилиндрической формы обеспечивает минимальные размеры, по сравнению с поплавком торовой формы.
Поплавок 1, может быть изготовлен из лодочной ПВХ ткани, объемом 6÷12 л.
В качестве воздушного резервуара 3 может быть использован алюминиевый баллон объемом 2,5÷5 л.
В качестве водонепроницаемого воздушного компрессора 6 с приводным электродвигателем 7 может быть использован поршневой, безмасляный компрессор постоянного тока со степенью защиты IP68, производительностью 45÷60 л/мин, при выходном давлении 0,2 МПа.
В качестве водонепроницаемого корпуса 12 с крышкой 13, может быть использован пластиковый корпус со степенью защиты IP68.
В качестве аккумуляторной батареи может быть использована литий-ионная аккумуляторная батарея напряжением 14.8 В, емкостью 15÷30 Ач.
Устройство для подачи воздуха подводному пловцу работает следующим образом. Использование контроллера позволяет уменьшить количество пусков воздушного компрессора 6. Для этого контроллер устанавливает на приводном электродвигателе 7 необходимый уровень напряжения в зависимости от давления воздуха в системе. При подаче сигнала включения на контроллер кнопкой 16, считываются показания датчика уровня давления воздуха в резервуаре 3. Сравнивая уровень сигнала датчика давления с установочным уровнем, контроллер формирует величину напряжения на приводном электродвигателе 7 воздушного компрессора 6 такую, чтобы поддерживалось установочное давления в резервуаре 3.
Получив питание, воздушный компрессор 6 с приводным электродвигателем 7 всасывает воздух с поверхности воды во вход 11 через брызгоотбойник 10 и гибкую воздухозаборную трубку 9. Далее воздушный компрессор 6 подает воздух со своего выхода 8 в шланг 4 через резервуар 3 и быстросъемное соединение 5, обеспечивая подачу воздуха на дыхание подводного пловца.
Удлиненный воздушный резервуар 3, удлиненный водонепроницаемый корпус 12 и воздушный компрессор 6 с приводным электродвигателем 7, соединенные между собой, как указано выше, образуют компактную конструкцию. Вес от приводного электродвигателя 7, как самой плотной (тяжелой) части устройства для подачи воздуха, приходится в основном на поплавок 1, удельная плотность корпуса 12 с оборудованием внутри чуть больше удельной плотности воды, поэтому при положительной плавучести воздушного резервуара 3 обеспечивается положение устройства на поверхности воды близкое к горизонтальному, что позволяет получить минимальное сопротивление движению в воде. Надувной поплавок 1 цилиндрической формы обеспечивает минимальные размеры по сравнению с поплавком торовой формы.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
Портативное устройство для подачи воздуха подводному пловцу согласно изобретению может быть использовано как оборудование водолазное, например, для дайвинга или подводного поиска, особенно в случаях, когда необходима его перевозка общественным транспортом и частое перетаскивание к месту погружения.