Компактный буксировщик водолаза
COMPACT DIVER TUG

Изобретение относится к области подводной техники, а именно к средствам движения водолаза под водой и может быть использовано для проведения исследовательских, аварийно-спасательных и иных подводных работ, а также в сфере подводного туризма.
Известен «Движительно-рулевой комплекс транспортировщика водолазов» по патенту на изобретение RU №2479464, опубл. 2013 г., выполненный в виде двух винторулевых колонок левого и правого бортов, убирающихся в нишу легкого корпуса при повороте вокруг вертикальной оси, расположенные симметрично относительно продольной оси транспортировщика и заваливаются в одну сторону, из кормы в нос, при этом винторулевая колонка левого борта связана с поворотным механизмом левого борта, а винторулевая колонка правого борта связана с поворотным механизмом правого борта, а указанные поворотные механизмы (цилиндры) через редукторы связаны со своими приводными электродвигателями, установленными в верхней и нижней нишах легкого корпуса транспортировщика.
Известен «Буксировщик водолаза» по патенту на изобретение RU №2735446, опубл. 2020 г., содержащий аккумуляторную батарею в прочном цилиндрическом корпусе, выдвижной блистер на балке с носовыми горизонтальными рулями и съемным навигационным прибором, проницаемую нишу в кормовой части, в которой размещены две выдвижные винторулевые колонки с электродвигателями, обороты которых зависят от сигналов цифрового магнитного компаса, находящегося в съемном навигационном приборе, а также выдвижной балки с блистером, с возможностью жесткого соединения прямоугольной планкой с выдвижной балкой другого буксировщика с помощью штырей-фиксаторов.
Недостатками известных устройств являются сложность конструкций и внушительные габариты, что ограничивают действия водолаза под водой. Кроме того, устройства содержат по два гребных электродвигателя, что снижает его автономность.
Базовым объектом является «Буксировщик водолазов» по патенту на изобретение SU №1819793, опубл. 1993 г. Указанный буксировщик водолазов содержит электродвигатель с источником энергии, движитель, размещенный в кольцевой насадке, и рукояти управления, закрепленной снаружи корпуса. Насадка выполнена в виде герметичного полого корпуса с крылообразным профилем сечения, а источник энергии размещен в полости насадки.
Однако известное устройство имеет соосно расположенный двигатель и гребной винт, что требует увеличенной длины корпуса. Источник энергии расположен в полости насадки, что увеличивает габариты устройства. Увеличение размеров корпуса и массы ограничивают эксплуатационные возможности и приводят к повышению утомляемости водолаза при управлении буксировщиком.
Задачей настоящего изобретения является уменьшения водоизмещения и массы буксировщика, улучшение его эксплуатационных характеристик, в частности повышения надежности, маневренности и дальности хода за счет увеличения КПД двигателя.
Указанная задача достигается тем, что компактный буксировщик водолаза имеет прочный цилиндрический корпус, содержащий рукояти, встроенный движитель, а также блок управления двигателем. Указанные рукояти выполнены водонепроницаемыми и содержат аккумуляторные батареи, органы управления, приборы водолаза и подводный фонарь. Указанный движитель содержит статор, совмещенный с корпусом устройства и ротор, совмещенный с гребным винтом.
Техническим результатом настоящего изобретения является создание компактного буксировщика водолаза, обеспечивающего упрощение конструкции устройства, уменьшение массогабаритных показателей, повышение безопасности плавания и удобства эксплуатации.
Конструкция компактного буксировщика водолаза представлена на фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4, фиг. 5.
На фиг. 1 показано трехмерное изображение устройства в разобранным виде.
На фиг. 2 показан фронтальный вид устройства со стороны водолаза.
На фиг. 3 показан вид сверху устройства.
На фиг. 4 показан разрез по А-А на фиг. 2.
На фиг. 5 показано взаимное положение водолаза и буксировщика в процессе эксплуатации.
Компактный буксировщик водолаза содержит прочный цилиндрический корпус 1; движитель, состоящий из двигателя где ротор 2, совмещен с гребным винтом 3 и размещенный в габаритах корпуса 1; блок управления двигателем 4; две рукояти 5 для фиксации рук водолаза; аккумуляторные батареи 6.
Корпус 1 буксировщика является статором двигателя и представляет собой цилиндрическую жесткую конструкцию из пластика, во внутренней части которой, выполнены прямоугольные пазы 7. В пазах впрессованы электромагнитные катушки 8 с сердечниками из пластин электротехнической стали, которые содержат многофазные обмотки 9 из обмоточного провода. Стороны сердечников, взаимодействующие с магнитной системой ротора, залиты жестким компаундом 10 для защиты от коррозии металлических частей. Внутри цилиндрического статора в радиальном направлении от него на расстоянии «воздушного зазора» расположен ротор 2. Он закреплен на оси 11, которая, в свою очередь, установлена на опорно-упорных подшипниках 12. Ротор 2 представляет собой полый цилиндр из прочного пластика. Внутри ротора 2 расположен гребной винт 3, лопасти которого с одной стороны закреплены на оси 11, а с другой - в цилиндре ротора 2. Снаружи на роторе 2 впрессованы постоянные неодимовые магниты 13, образующие систему возбуждения электродвигателя. Для защиты гребного винта 3 используются защитная решетка 14, закрепленная на переднем и заднем торце корпуса 1 с помощью обтекателя 15. В верхней части корпуса 1 устройства расположена скоба 16 для страховочного крепления буксировщика к водолазу, а также крепежный элемент 17 для фиксации необходимого для выполнения работы внешнего оборудования (магнитный датчик курса, гидролокатор, пеленгатор, эхолот, подводная видеокамера и другое необходимое оборудование).
Корпус 1 выполнен обтекаемым для снижения гидродинамического эффекта при движении. Для повышения прочности корпус 1 может быть армирован любыми известными способами. В нижней части корпуса 1 расположена блок управления двигателем 4, при этом радиатор охлаждения 18 ключевых полупроводниковых элементов (на чертежах не показаны) выступает наружу, для эффективного охлаждения окружающей средой.
Рукояти 5 выполнены цилиндрической формы с наклоном в 10° градусов от водолаза и содержат органы управления устройством 19; приборы водолаза (глубиномер, часы, компас) 20, расположенные на верхних торцах; подводный фонарь 21; аккумуляторные батареи 6, размещенные во внутренней водонепроницаемой полости.
Устройство работает следующим образом. Водолаз занимает рабочее положение за буксировщиком, держась руками за рукояти (фиг. 5). При необходимости перед началом работы водолаз закрепляет страховочный трос к скобе буксировщика. С помощью органов управления водолаз включает двигатель и начинает движение. При этом напряжение от аккумуляторной батареи через блок управления поступает на электромагнитные катушки статора. При подаче напряжения питания на обмотки статора по ним начинает протекать электрический ток, который создает вращающееся магнитное поле, взаимодействующее с постоянными магнитами ротора, что заставляет его вращаться. Ротор, закрепленный с лопастями гребного винта, вращаясь, захватывают массу воды и отбрасывают ее назад. Сила реакции отбрасываемой воды заставляет двигаться буксировщик вперед. Величина тяги регулируется оборотами двигателя в широких пределах.
Изменение направления вектора тяги производится посредствам мускульной силы водолаза путем поворота буксировщика в необходимую сторону.
После завершения работы водолаз извлекает буксировщик из воды и фиксирует его для дальнейшей транспортировки.
Компактные размеры устройства, удобство и простота его использования дает дополнительные преимущества в возможных экстренных ситуациях.
Таким образом, благодаря особенностям и простоте конструкции, компактный буксировщик водолаза обеспечивает малые размеры и массу устройства, что в конечном счете повышает надежность и обеспечивает удобство использования. Вместе с этим, постоянная готовность к работе устройства обеспечивает дополнительные преимущества в возможных экстренных ситуациях. Кроме того, в устройстве отсутствует редуктор, а прямая передача движения от ротора к гребному винту увеличивает КПД двигателя и дальность хода. Вышеотмеченное позволяет расширить эксплуатационные возможности компактного буксировщика водолаза. Устройство просто в изготовлении и не требует применения дорогих материалов
Совокупность существенных признаков заявляемого устройства обеспечит достижение поставленной цели. Авторам неизвестны технические решения из области подводной техники, средств движения водолаза под водой, содержащие признаки, эквивалентные отличительным признакам заявляемого устройства. Авторам неизвестны технические решения из других областей техники, обладающие свойствами заявляемого технического решения. Таким образом, заявляемое техническое решение, по мнению авторов, обладает критерием существенных признаков.