НАРУЖНОЕ УСТРОЙСТВО ХРАНЕНИЯ ДЛЯ ПУСКА БОЕВЫХ СРЕДСТВ С БОРТА ПОДВОДНОЙ ЛОДКИ
EXTERNAL STORE FOR MISSILES LAUNCH FROM SUBMARINE

Область техники, к которой относится изобретение
Объектом настоящего изобретения является устройство хранения боевых средств, предназначенное для крепления на наружной стороне корпуса подводной лодки и выполненное с возможностью размещения в нем боевых средств, предназначенных для пуска из устройства хранения при получении сигнала на пуск, переданного изнутри подводной лодки.
Уровень техники
Под термином «боевое средство» в дальнейшем следует понимать боеприпас любого типа (мина, торпеда, ракета и т.д.) или носитель (беспилотные средства и т.д.).
В документе DE 29515885 U1 описано такое наружное устройство хранения, закрепленное с возможностью отсоединения на боковой стороне корпуса подводной лодки.
Такое устройство хранения обеспечивает многофункциональность подводной лодки, позволяя нести на борту боевые средства, соответствующие боевой задаче, которую она выполняет в данный момент.
Однако, поскольку подводная лодка изначально является уравновешенной, пуск боевого средства, например, сброс мины под действием силы тяжести, приводит к потере массы устройства хранения, которая дестабилизирует подводную лодку. Действительно, поскольку устройство хранения находится сбоку подводной лодки, потеря массы создает одновременно дестабилизирующий момент сил, который стремится повернуть подводную лодку вокруг ее продольной оси (нарушение крена), и дестабилизирующий момент, который стремится повернуть лодку вокруг ее поперечной оси (нарушение дифферента). При этом подводная лодка частично теряет свою остойчивость и, следовательно, маневренность.
Дестабилизирующий момент сил оказывает особенно большое влияние на подводные лодки небольшого водоизмещения, например, примерно менее 1500 тонн, для которых потеря массы устройства хранения в результате пуска боевого средства находится в пропорциональной зависимости.
До настоящего времени подводная лодка сама компенсировала воздействие этого дестабилизирующего момента. Например, используя устройство балластировки, которым оборудована подводная лодка, создают момент сил, противодействующий дестабилизирующему моменту, чтобы скорректировать крен и/или дифферент. Однако иногда это решение оказывается недостаточным, в частности, в случае подводной лодки небольшого водоизмещения, которая может лишь в незначительной степени корректировать нарушения равновесия, возникающие в результате последовательных и относительно больших потерь массы. Это решение является недостаточным еще и потому, что устройство балластировки выполнено с возможностью регулирования дифферента подводной лодки, то есть движений вращения подводной лодки вокруг ее поперечной оси, но не движений вращения вокруг ее продольной оси.
Согласно другому способу нейтрализации воздействия дестабилизирующего момента сил, например, предложенному в вышеупомянутом документе, подводная лодка содержит два устройства хранения боевых средств, расположенные соответственно с каждой из двух сторон корпуса. За счет способа пуска боевых средств, чередующего использование устройства хранения левого борта и использование устройства хранения правого борта, остойчивость подводной лодки более или менее сохраняется во время выполнения боевой задачи и пуска боевых средств. Однако этот способ ограничивает разнообразие устройств хранения, которые можно установить на корпусе подводной лодки, поскольку с каждой стороны подводной лодки необходимо располагать идентичные устройства хранения, чтобы можно было осуществить этот способ нейтрализации. Вследствие этого снижается многофункциональность подводной лодки. Кроме того, этому способу не достает гибкости с точки зрения использования устройств хранения, установленных на подводной лодке, так как пуск боевого средства с одной из сторон должен сопровождаться пуском такого же боевого средства с другой стороны. Наконец, в промежуток времени, разделяющий два последовательных пуска, подводная лодка находится в состоянии нарушения равновесия.
Раскрытие изобретения
Настоящее изобретение призвано устранить вышеупомянутые недостатки и предложить усовершенствованное устройство хранения, допускающее лишь в незначительной степени нарушение остойчивости подводной лодки при пуске боевого средства, первоначально находящегося в устройстве хранения, сохраняя при этом достаточную гибкость использования устройства хранения.
В связи с этим, объектом настоящего изобретения является устройство хранения боевых средств вышеупомянутого типа, отличающееся тем, что содержит средство компенсации, позволяющее частично или полностью компенсировать изменение массы устройства хранения в результате пуска, по меньшей мере, одного боевого средства за счет замещения, по меньшей мере, одного объема газа, первоначально содержащегося в устройстве хранения, идентичным объемом воды, подаваемой в устройство хранения.
Согласно частным вариантам выполнения, устройство хранения содержит один или несколько следующих отличительных признаков, взятых отдельно или в любых технически возможных комбинациях:
- средство компенсации содержит: компенсационный контейнер, состоящий, по меньшей мере, из одного резервуара, который может содержать газ и/или воду; средство продувки, позволяющее удалять газ, первоначально содержащийся в компенсационном контейнере; и средство впуска, позволяющее подавать воду внутрь компенсационного контейнера.
- средство продувки содержит средство для нагнетания газа, удаляемого из компенсационного контейнера, внутрь подводной лодки.
- средство впуска калибруют таким образом, чтобы оно позволяло подавать элементарный и заранее определенный объем воды при каждом приведении в действие.
- устройство хранения является съемным.
- средство продувки и средство впуска содержат гидравлические приводы, поэтому устройство хранения является автономным.
- устройство хранения содержит средство управления компенсацией, выполненное с возможностью генерирования сигнала управления средством компенсации.
Объектом изобретения является также подводная лодка, содержащая корпус и описанное выше устройство хранения боевых средств, закрепленное на наружной стороне корпуса.
Согласно частным вариантам выполнения, подводная лодка содержит один или несколько следующих отличительных признаков, взятых отдельно или в любых технически возможных комбинациях:
- устройство хранения располагают на корпусе таким образом, чтобы его центр тяжести находился, - в проекции вдоль продольной оси подводной лодки, - вблизи центра приложения тяги подводной лодки.
- газом, первоначально содержащимся в устройстве хранения, является воздух, и этот воздух при его удалении из устройства хранения нагнетают в воздушный контур, которым оборудована подводная лодка.
Краткое описание чертежей
Настоящее изобретение и его преимущества будут более очевидны из нижеследующего описания, представленного исключительно в качестве примера, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг.1 - вид сбоку предпочтительного варианта выполнения устройства хранения в соответствии с настоящим изобретением, закрепленного с правого борта подводной лодки.
фиг.2 - вид сверху устройства, показанного на фиг.1.
фиг.3-6 - схема различных этапов способа использования устройства, показанного на фиг.1 и 2.
Осуществление изобретения
На фиг.1 частично показана подводная лодка 2, содержащая наружный корпус 4 и ходовую рубку 6, расположенную над корпусом 2. Корпус 4 в целом имеет цилиндрическую форму вокруг продольной оси А подводной лодки 2.
На наружной стороне 8 корпуса 4 с правого борта подводной лодки 2 закреплено устройство 10 хранения, предназначенное для размещения боевых средств, которые можно пускать из устройства 10 хранения при получении сигнала на пуск.
Снаружи устройство 10 хранения содержит картер 12, имеющий форму, вписанную в прямоугольный параллелепипед, и выполненный с возможностью взаимодействия с корпусом 4 во время крепления устройства 10 хранения на подводной лодке 2. Так, сторона картера 12, обращенная к корпусу 4, имеет выпуклость, соответствующую выпуклости наружной стороны 8 корпуса 4, чтобы эти обе стороны могли прилегать друг к другу. Картер 12 крепят на корпусе 4 при помощи средств 13 крепления, выполненных таким образом, чтобы устройство 10 было съемным. Специалистам известны такие средства крепления.
Внутри картер 12 содержит, с одной стороны, множество пусковых шахт 20, каждая из которых может содержать боевое средство 14, и, с другой стороны, средство компенсации, предназначенное для компенсации потери массы в результате пуска одного из боевых средств 14.
Средство компенсации содержит два компенсационных контейнера, задний 16 и передний 18, которые могут содержать воздух и/или воду, средство 30 продувки для удаления воздуха из заднего 16 и переднего 18 компенсационных контейнеров и средство 40 впуска для подачи воды в задний 16 и передний 18 компенсационные контейнеры.
Картер 12 содержит внутренние вертикальные отсеки, ограничивающие множество пусковых шахт 20. В варианте выполнения, представленном на фигурах, устройство 10 хранения содержит пять расположенных в линию пусковых шахт 20, образующих ряд, параллельный оси А. Каждая шахта 20 закрыта крышкой 24 на уровне верхней стороны 22 картера 12 и люком 26 на уровне нижней стороны 25 картера 12.
В описанном варианте выполнения боевым средством 14 является мина. Ее вставляют в шахту 20 вертикально сверху вниз при открытой крышке 26 соответствующей шахты 20. Мину 14 устанавливают на люке 26 соответствующей шахты и удерживают при помощи средства 28 удержания, выполненного в виде стопорного пальца, закрепленного на нижней стенке шахты 20 и заходящего в паз, предусмотренный на верхней части мины 14. После открывания люка 26 мина 14 сбрасывается из шахты 20 простым приведением в положение открывания средства 28 удержания. Этот сброс происходит при приеме сигнала на сброс мины 14, переданного изнутри подводной лодки 2. Мина 14 выходит из устройства 10 хранения просто под действием собственной тяжести.
Шахта 20 не является герметичной. Так, когда она содержит боевое средство 14, объем шахты 20 между боевым средством 14, с одной стороны, и боковыми стенками шахты 20, его крышкой 25 и люком 26, с другой стороны, заполнен водой.
Во время сброса мины 14 объем V мины 14 замещается идентичным объемом воды. Таким образом, потеря массы ΔМ в результате сброса мины 14 соответствует:
<mrow><mi>Δ</mi><mi>M</mi><mo>=</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>d</mi><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>×</mo><mi>m</mi><mo>×</mo><mi>V</mi></mrow>
,
где d является плотностью мины 14 по отношению к воде, и m является объемной массой воды.
Задний компенсационный контейнер 16 находится сзади ряда шахт 20 вдоль продольной оси А подводной лодки 2 в направлении слева направо на фиг.1. Задний компенсационный контейнер 16 является закрытой емкостью цилиндрической формы, расположенной вертикально. Задний компенсационный контейнер 16 соединен гидравлически или пневматически со средством 30 продувки, с одной стороны, и со средством 40 впуска, с другой стороны.
Аналогично, передний компенсационный контейнер 18 находится спереди ряда шахт 20. Он представляет собой емкость цилиндрической формы, расположенную вертикально и соединенную гидравлически или пневматически со средствами 30 продувки и 40 впуска. Передний компенсационный контейнер 18 имеет высоту, превышающую высоту заднего компенсационного контейнера 16. Следовательно, при равных диаметрах передний компенсационный контейнер 18 имеет внутренний объем больший, чем объем заднего компенсационного контейнера 16. Причины такого особого выполнения будут более очевидны из нижеследующего описания использования устройства 10.
На входе, как показано стрелкой потока F1, средство 30 продувки соединено с задним 16 и передним 18 компенсационными контейнерами соответственно и на выходе - с элементом 38 отбора воздуха, установленным на борту подводной лодки 2 и входящим в состав ее вентиляционной системы.
На входе, как показано стрелкой потока F2, средство 40 впуска соединено с водозаборным отверстием 42, находящимся на задней стороне 27 картера 12, и на выходе - с задним 16 и передним 18 компенсационными контейнерами соответственно через задний 44 и передний 46 гидравлические клапаны.
Задний 44 и передний 46 гидравлические клапаны являются клапанами 2/2, открываемыми за счет давления. Это приводное давление создается вторичным «гидравлическим» контуром 50, работающим на масле и содержащим, кроме всего прочего, задний 54 и передний 56 электрические клапаны и «гидравлический» аккумулятор 58 давления. Под действием сигнала управления компенсацией, подаваемого на задний электрический клапан 54, этот клапан переходит из своего постоянного закрытого положения в открытое положение, позволяющее подать давление, создаваемое аккумулятором 58, на привод заднего гидравлического клапана 44. Под действием этого давления задний гидравлический клапан 44 переходит из своего постоянного закрытого положения в свое открытое положение и устанавливает сообщение между водозаборным отверстием 42 и задним компенсационным контейнером 16. Поскольку давление наружной воды превышает давление воздуха, содержащегося в заднем компенсационном контейнере 16, вода поступает в задний компенсационный контейнер 16, выталкивая присутствующий в нем воздух. Этот воздух удаляется в направлении элемента 38 отбора воздуха.
Аналогичное описание можно представить для впуска воды в передний компенсационный контейнер 18 во время подачи сигнала управления компенсацией на передний электрический клапан 56 с целью приведение в действие переднего гидравлического клапана 46.
Благодаря описанной выше гидравлической системе, устройство 10 хранения является автономным в том смысле, что не требует для своей работы наличия внешнего источника энергии. Единственным источником энергии, которым пользуется устройство 10 хранения, является аккумулятор 58 гидравлического давления, выполненный с возможностью выполнения механической работы.
Специалисту известно, каким образом можно изменять гидравлические контуры и элементы, описанные в этом частном варианте устройства хранения в соответствии с настоящим изобретением, для обеспечения их нормальной работы. Например, средство продувки предпочтительно может содержать предохранительный клапан, установленный между задним 16 и передним 18 компенсационными контейнерами, с одной стороны, и элементом 38 отбора воздуха, и выполненный с возможностью предупреждения попадания воды из заднего 16 и переднего 18 компенсационных контейнеров в элемент 38 отбора воздуха.
Сигнал управления компенсацией, подаваемый на передний 54 и задний 56 электрические клапаны генерируется средством 60 управления компенсацией, находящимся на борту подводной лодки 2. В варианте средство управления компенсацией содержит множество датчиков, при этом каждый датчик связан с одной шахтой 20 и выполнен с возможностью обнаружения сброса мины 14, содержащейся в этой шахте 20, при этом средство управления компенсацией автоматически подает сигнал управления компенсацией на каждый электрический клапан во время приема сигнала обнаружения, выдаваемого одним из датчиков.
Далее следует описание возможного использования устройства 10 хранения со ссылками на фиг.3-6, на которых показаны последовательные этапы сброса мин 14 из устройства хранения, которое содержит, например, пять шахт 20.
Когда подводная лодка 2 находится у причала, при помощи подъемного крана к корпусу 4 подводят пустое устройство 10 хранения. Устройство 10 хранения крепят на наружной стороне 8 корпуса 4 при помощи средств 13 крепления. Устройство 10 хранения располагают вдоль корпуса 8 таким образом, чтобы центр тяжести устройства 10 после его загрузки располагался вдоль продольной оси А подводной лодки 2 вблизи ее центра приложения тяги. В этот момент компенсационные контейнеры 16 и 18 заполняют воздухом. Устройство 30 продувки гидравлически соединяют с элементом 38 отбора воздуха и электрические клапаны 54 и 56 электрически соединяют со средством 60 управления компенсацией, находящимся на борту подводной лодки 2.
Затем, путем вертикального введения сверху, мины 14 последовательно размещают в каждой из пяти шахт 20. Эту операцию тоже выполняют при помощи крана.
В море во время выполнения боевой задачи постановку группы из пяти мин 14 производят следующим образом, при этом порядок расположения шахт 20 и мин 14 рассматривается в направлении сзади вперед вдоль оси А.
Сбрасывают первую мину 14. Как было указано выше, во время сброса мины 14 объем V мины 14 замещается идентичным объемом воды. В результате происходит потеря массы ΔМ.
Подводная лодка 2, которая продолжает движение при некотором угле крена, не корректирует потерю массы в результате сброса первой мины 14.
Затем осуществляют сброс второй мины 14. При этом во время приема устройством 10 хранения сигнала управления, генерируемого средством 60 управления компенсацией, через вторичный гидравлический контур приводится в действие средство 40 впуска либо оператором, использующим интерфейс управления «человек - машина», либо автоматически синхронно с генерированием сигнала на сброс второй мины 14. Воздух, содержащийся в заднем контейнере 16, выталкивается морской водой, поступающей внутрь заднего компенсационного контейнера 16. После этого работу заднего гидравлического клапана 44 останавливают. В описанном варианте выполнения во время этого первого этапа компенсации весь объем заднего компенсационного контейнера 16 заполняется водой.
После этого первого этапа компенсации масса объема воды, поступившей в задний компенсационный контейнер 16, полностью компенсирует потерю массы 2×ΔМ в результате сброса первой и второй мин 14. Подводная лодка 2 восстанавливает при этом свою первоначальную остойчивость с нулевым углом крена.
Затем выполнение боевой задачи продолжается, и сбрасывают третью и четвертую мины.
Подводная лодка 2 не корректирует соответствующую потерю 2×ΔM и имеет угол крена.
Наконец, после сброса пятой мины 14 приводят в действие средство 40 впуска для удаления объема воздуха, содержащегося в переднем компенсационном контейнере 18 и для его замещения объемом воды. Во время этого второго этапа компенсации используют весь объем переднего компенсационного контейнера 18 для компенсации потери массы 3×ΔM в результате сброса трех последних мин 14.
Поскольку передний компенсационный контейнер 18 предусмотрен для компенсации сброса трех мин 14, а задний компенсационный контейнер 16 предусмотрен для компенсации сброса двух мин 14, понятно, что объем переднего компенсационного контейнера 18 больше объема заднего компенсационного контейнера 16.
В другом варианте выполнения устройства хранения передний и задний гидравлические клапаны калиброваны таким образом, чтобы во время их приведения в действие впускать заранее определенный элементарный объем воды. В этом случае устройство хранения можно использовать таким образом, чтобы после сброса каждой из мин 14, в один из компенсационных контейнеров, задний 16 или передний 18, поступала масса воды, равная потере массы ΔМ. В случае необходимости, калиброванный гидравлический клапан приводят в действие несколько раз, чтобы поступившая в конечном счете масса воды, соответствующая кратному значению элементарной массы воды, поступившей во время приведения в действие, была близка к потере массы ΔМ.
В еще одном варианте выполнения устройства хранения в соответствии с настоящим изобретением размещают только один компенсационный контейнер в центре ряда шахт 20. Это расположение, как и в предыдущем случае, позволяет центру тяжести устройства хранения не смещаться во время пуска боевых средств.
Следует отметить, что преимуществом удаления воздуха, первоначально содержащегося в компенсационных контейнерах 16 и 18, внутрь подводной лодки 2, является снижение шумовой характеристики подводной лодки 2, оборудованной устройством 10 хранения, во время этапов компенсации. Вместе с тем, этот частный вариант выполнения устройства в соответствии с настоящим изобретением является всего лишь альтернативой. Специалист может вносить изменения в описанное устройство для устранения или сокращения объема газа, удаляемого из компенсационного контейнера.