БУКСИРУЕМАЯ КАТУШКА

Предполагаемая полезная модель относится к области морской техники, в частности к подводным движущимся объектам (ПДО) (торпедам, подводным ракетам, научно-исследовательским аппаратам и т.п.).
Одним из наиболее эффективных способов управления ПДО является управление им с пусковой платформы по кабельным (проводным или волоконно-оптическим) линиям связи передачи информации.
Основными условиями целостности линии связи являются отсутствие протаскивания тонкого кабеля управления относительно плотной окружающей среды (морской воды) и его попадания на корпусные элементы пусковой платформы и, особенно, в зону действия движителя.
Выполнение этих условий обеспечивается применением двухкатушечной схемы построения линии связи, при которой кабель управления свободно разматывается из катушки, являющейся принадлежностью пусковой платформы (корабельная катушка), и катушки, установленной внутри ПДО, исключающих протаскивание кабеля управления. Отведение из опасной зоны осуществляется исполнением корабельной катушки. Известны два варианта выполнения корабельной катушки: в виде шланговой, закрепленной стационарно в пусковом аппарате, пусковой платформы, в которой кабель управления разматывается сквозь защитную трубку, либо - буксируемой на трос-кабеле заданной длины пусковой платформой. Буксируемая катушка устанавливается на хвостовой части ПДО и выводится из аппарата пусковой платформы на безопасное расстояние, отделяется от ПДО и подхватывается на буксировку трос-кабелем, связанным с пусковой платформой.
Известны ПДО, снабженные шланговой катушкой, например, по патенту Великобритании №1214801 от 23.08.65 г., В 7 А (F 42 B 19/00).
Также известны ПДО с буксируемой катушкой с горизонтальным (консольным) креплением катушки к ПДО и УГСТ - с вертикальным креплением (Оружие и технологии России, Энциклопедия XXI век, Вооружение ВМФ, том III, M., 2001 г.)
Известна также, буксируемая катушка кабельной линии связи телеуправляемого ПДО с пусковой платформой, содержащая цилиндрический корпус с носовым обтекателем и хвостовыми стабилизаторами, бобины с трос-кабелем и кабелем управления, узел крепления к хвостовой части ПДО, и замковый механизм с элементом управления, выполненным в виде петли, выведенной из намотки бобины с трос-кабелем. Бобина с трос-кабелем установлена в хвостовой части катушки и его размотка осуществляется назад по ее продольной оси, а бобина с кабелем управления - в носовой части и разматывается через замковый механизм узла крепления с переходом по корпусу катушки назад, параллельно ее продольной оси.
Например, по патентам RU 2229096 С1 от 15.12.2002 г. F 42 B 19/10, F 41 G 7/32 и RU 2260169 С1 от 07.06.2004 г. F 42 B 19/10, F 41 G 7/32 на конструкцию буксируемой катушки, последний из которых принят в качестве прототипа для предлагаемой полезной модели.
Недостатком данного устройства является подхват и протаскивание трос-кабелем, ранее вымотанного из катушки кабеля управления при их пересечении на начальном участке выхода на буксировку, при этом кабель управления сходит с трос-кабеля и зависает на выступающих частях корпуса катушки. Размотка кабеля управления прекращается и начинается его протаскивание в плотной окружающей среде со скоростью движения пусковой платформы, что часто приводит к обрыву линии связи.
Установка на катушке отводителя кабеля управления и устройства торможения размотки трос-кабеля усложняет конструкцию катушки и не обеспечивает в полной мере целостность линии связи.
Ожидаемый технический результат применения предлагаемой полезной модели заключается в предотвращении пересечения трос-кабелем следа размотанного кабеля управления в процессе отделения катушки от ПДО и подхвате ее на буксировку пусковой платформой, а также упрощение ее конструкции.
Поставленная задача достигается тем, что в буксируемой катушке линий связи с пусковой платформой бобина с трос-кабелем размещена в носовой части, а бобина с кабелем управления - в хвостовой части катушки, причем катушка дополнительно снабжена узлом крепления в ее хвостовой части, при этом трос-кабель из бобины выматывается через отверстие в цилиндрической части корпуса катушки, расположенное между носовым обтекателем и ее центром масс, а провод из бобины с кабелем управления - через отверстие хвостового узла крепления.
На фиг.1 изображен общий вид буксируемой катушки.
На фиг.2 изображен замковый механизм крепления катушки к ПДО
На фиг.3 изображено положение буксируемой катушки и линий связи в процессе отделения ее от ПДО и выхода на буксировку.
Буксируемая катушка содержит цилиндрический корпус 1 (фиг.1) с носовым обтекателем 2 и хвостовыми стабилизаторами 3 (фиг.2), хвостовая часть закрыта крышкой 4. Внутри корпуса 1 размещены бобины с трос-кабелем 5 и кабелем управления 6. Кабели в бобинах 5 и 6 электрически соединены между собой и образуют единую линию связи, на концах которой установлены соединители для стыковки с ответными частями аппаратур телеуправления ПДО и пусковой платформы. На щеке бобины с трос-кабелем 5 установлен носовой узел крепления 7, а на щеке бобины с кабелем управления 6 - хвостовой узел крепления 8, обеспечивающие вертикальное крепление буксируемой катушки к хвостовой части ПДО. Носовой узел крепления 7 конструктивно совмещен с замковым механизмом и содержит втулку с фланцем 9, внутри которой проходит профилированный вал 10, жестко связанный с приводным рычагом 11, имеющим фиксатор 12 на его
свободном конце и запирающие шарики 13. Из бобины 5 выведена петля 14 трос-кабеля, которая заведена на приводной рычаг 11. Хвостовой узел крепления 8 выполнен в виде втулки с фланцем 15 и профилированной воронки 16, а свободный конец 17 втулки - с полусферической внешней поверхностью.
При пуске ПДО начинается разматывание бобины 5 трос-кабеля с усилием, действующим перпендикулярно к продольной оси катушки. По достижении расчетной длины размотанного трос-кабеля петля 14 инициирует срабатывание замкового механизма, при этом приводной рычаг 11 разблокируется фиксатором 12 и разворачивает профилированный вал 10, запирающие шарики 13 западают в его полости, освобождая носовой узел крепления 7 от ПДО. Под воздействием усилия натяжение трос-кабеля и гидродинамических сил набегающего потока, буксируемая катушка разворачивается в вертикальной плоскости (фиг.3) относительно хвостового узла крепления 8, выходит из зацепления с ПДО и отделяется от его хвостовой части, тонет до подхвата на буксировку пусковой платформой.
Перемещение трос-кабеля на этапах отделения и погружения катушки является опережающим по отношению к кабелю управления, а раскладка кабеля управления при подхвате катушки на буксировку с ее разворотом на 180° происходит в горизонтальной плоскости, проходящей ниже точки буксировки, что исключает возможность пересечения трос-кабелем следа размотанного кабеля управления.
Конструктивное совмещение точек размотки трос-кабеля и буксировки катушки позволяет избежать возникновения импульсного дестабилизирующего вращательного момента вокруг центра масс катушки.
Вертикальное расположение буксируемой катушки на хвостовой части ПДО дает положительный эффект, выражающийся в снижении требований к прочности узлов крепления к ПДО и уменьшении габаритов (длины) телеуправляемого ПДО.
Разрывное усилие элементов крепления, например ниток, последних витков трос-кабеля после петли определяется усилием срабатывания замкового механизма, а число витков до конца намотки является сложной функцией, зависящей от скорости хода ПДО на момент отделения катушки, внешнего диаметра намотки бобины с трос-кабелем, гидродинамических сил сопротивления, времени отделения от ПДО и т.д., поэтому на практике определяется опытным путем при стендовых испытаниях.
Методика проведения подобного рода эксперимента заключается в следующем:
Модель хвостовой части ПДО с имитатором двигательной установки устанавливается на подвижной тележке в гидроканале. К хвостовой части ПДО крепится макет буксируемой катушки. Тележка разгоняется до скорости движения ПДО на момент отделения буксируемой катушки. Процесс отделения буксируемой катушки фиксируется подводной киновидеоаппаратурой. Далее проводиться обработка кинограммы процесса отделения буксируемой катушки и необходимые вычисления.
Например: при скорости движения ПДО на момент отделения буксируемой катушки равной 12 м/с; при массе катушки - 10 кг; длине катушки - 400 мм и диаметре - 0,15 м, время полного отделения буксируемой катушки от ПДО составило 0,125 с. За это время ПДО переместится на расстояние 1,5 м, а буксируемая катушка на 0,3м относительно ПДО. Разность перемещений составит: 1,5-0,3=1,2 м. С учетом диаметра катушки, число дополнительных витков намотки бобины с трос-кабелем после петли определяется как 1,2/π·0,15=2,5 [витка]. При выполнении этого условия усилие рывка действующего на катушку от натяжения трос-кабеля будет минимальным.
В процессе размотки бобины с трос-кабелем, возникает крутящий момент вокруг ее продольной оси, который приводит к образованию петель и затяжек на всей длине размотанного кабеля, что может привести к снижению его прочности и преждевременному срабатыванию замкового механизма.
Для компенсации этого момента в процессе изготовления бобины с трос-кабелем обеспечивается создание статического крутящего момента с противоположным направлением путем подкрутки трос-кабеля вокруг его продольной оси на один оборот на каждый виток намотки. Это позволяет разматываться трос-кабелю прямолинейно и избежать возникновения накопленного крутящего момента в точке буксировки катушки.
При бескаркасной намотке бобины с кабелем управления необходимо придать ей требуемые прочность и жесткость, что обеспечивается пропиткой каждого слоя намотки при изготовлении приклеивающим составом с последующей просушкой. Это позволяет производить стабильную, без спадания витков, внутреннюю размотку бобины.
Для снижения габаритных размеров элементов линии связи применяется однопроводная схема телеуправления, при которой роль второго провода выполняет токопроводящая окружающая среда (морская вода). При изготовлении, заводских испытаниях и эксплуатации однопроводных катушек необходимо проводить измерение сопротивления изоляции кабеля, однако, попадание морской воды к каждому витку многослойной намотки с пропиткой водостойким приклеивающим составом невозможно, поэтому для придания токопроводящих свойств приклеивающему составу, в него вводят графитовый наполнитель, обеспечивающий гальваническую связь металлического корпуса буксируемой катушки с изоляцией кабеля управления.
Эффективность применения предлагаемой буксируемой катушки подтверждена расчетно-математическим моделированием процесса ее движения после отделения от ПДО, экспериментальными стендовыми испытаниями макетных образцов в гидроканале и натурными испытаниями опытных образцов на открытых акваториях.