Автоматическое якорное устройство для безэкипажного катера
AUTOMATIC ANCHOR DEVICE FOR UNMANNED BOAT

Изобретение относится к области судостроения и касается разработки якорных устройств для безэкипажных катеров (БЭК), которые, согласно своему предназначению, должны в течение одной миссии часто позиционироваться в разных заданных точках акватории, используя свое якорное устройство, например при осмотре множественных повреждений различных участков подводного кабеля или трубопровода.
Известен безэкипажный управляемый катер (патент РФ на полезную модель № 188836, МПК В63В 21/24, опубл. 2019.04.24, бюл. №12). Полезная модель относится к области судостроения, а именно к беспилотным плавсредствам, предназначенным преимущественно для выполнения поисковых и исследовательских задач. Технический результат от использования полезной модели заключается в возможности экстренной постановки судна на якорь при отключении электропитания. БЭК выполнен в виде корпуса, снабжен дизель-электрическим комплексом, системой дистанционного управления, наблюдения, сбора и хранения информации с антенной ГЛОНАСС/GPS. Дополнительно катер снабжен якорной системой, состоящей из размещенных в клюзовой трубе якоря с якорной цепью, коренной конец которой закреплен на корпусе судна, и электромагнита, соединенного с дизель-электрическим комплексом и размещенного в защитном кожухе, закрепленном на наружной стенке клюзовой трубы. При этом напротив электромагнита также на наружной стенке якорного клюза установлен второй защитный кожух, внутри которого размещен подпружиненный металлический шток, взаимодействующий с электромагнитом с возможностью прохождения через одно из звеньев якорной цепи. При этом на подпружиненном металлическом штоке выполнен упор для пружины, в свою очередь в конце второго кожуха также имеется упор, причем длина свободного конца штока до упора равна 0,9 диаметра клюзовой трубы.
Недостатком данного технического решения является автоматизация только однократной экстренной постановки БЭК на якорь, в случае аварийного или внезапного отключения энергосистемы катера. Данное техническое решение не позволяет многократно производить автоматическую (по команде) постановку БЭК на якорь, выполнение работ на стопе и автоматическую (по команде) съемку катера с якоря. Данную полезную модель принимаем в качестве аналога.
Исследования технического уровня в области судовых якорных устройств позволили установить следующее:
- известна конструкция якоря в виде конуса (У подводной лодки есть якорь? [Электронный ресурс]. – URL: https://otvet.ya.guru/questions/1493079-u-podvodnoj-lodki-est-jakor.html) и якорное устройство подводной лодки с якорем в виде конуса (Проекты малых подводных лодок разработанных в СПМБМ «Малахит». [Электронный ресурс]. – URL: http://weaponscollection.com/23/8549-proekty-malyh-podvodnyh-lodok-razrabotannyh-v-spmbm-malahit.html);
- известна якорная лебедка, которая находится в коммерческом использовании для малоразмерных обитаемых судов и позволяет многократно осуществлять постановку судна на якорь и снятие с якоря путем ручного (кнопочного) управления ее электроприводом. Лебедка состоит из управляемого электропривода с редуктором, который вращает барабан лебедки, где вместо якорной цепи намотан эластичный якорный канат из кевларовых нитей (Якорная лебедка CIM Fisherman 25 электрич. трос 30 м (3201-0401). [Электронный ресурс]. – URL: https://konfi26.ru/p409546512-yakornaya-lebedka-fisherman.html).
Известно также якорное устройство судна (патент РФ на изобретение № 2566797, МПК В63В 21/14, опубл. 2015.10.27, бюл. №30). Известное изобретение включает якорный механизм, расположенный на внутренней палубе, один якорь с трендом и лапами, связанный с якорным механизмом якорной цепью, проходящей через якорный клюз в виде трубы, расположенный в корпусе судна, и самоукладывающейся в цепном ящике, размещенном в корпусе судна. Якорный клюз имеет в нижней части нишу для размещения лап и тренда якоря в походном положении. Якорь выполнен состоящим из трех лап, ниша клюза под лапы и тренд якоря имеют цилиндрическую форму и глубину, превышающую высоту лап якоря. К тренду якоря с его нижней стороны прикреплена крышка, предназначенная для закрытия ниши с введенными в нее лапами и трендом якоря. Предусмотрен стопор для удержания цепи и якоря в клюзе, установленный между якорным механизмом и якорным клюзом.
Известное якорное устройство судна представляет собой излишне сложное техническое решение, которое имеет большие массогабаритные характеристики, связанные с наличием в якорном устройстве: якорной цепи; цепного ящика; крышки; цепной связи и стопора якоря, что в целом не приемлемо для малых БЭК. Данное изобретение принимаем в качестве прототипа.
В основу изобретения поставлена задача создания автоматической конструкции якорного устройства для БЭК, которое бы позволяло в течение одной миссии (т.е. одного выхода БЭК в море на полную автономность), многократно позиционироваться в разных заданных точках акватории. Дополнительно якорное устройство БЭК должно быть предельно простым в исполнении и надежным в работе при качке катера на волнении.
Поставленная задача решается тем, что в автоматическом якорном устройстве для безэкипажного катера (БЭК), снабженного системой дистанционного управления, включающее антенну и блок управления, содержащее якорь, размещенную на палубе катера и снабженную электроприводом якорную лебедку барабан которой снабжен якорным канатом, якорный клюз, установленный в диаметральной плоскости катера и выполненный в виде герметичной вертикальной трубы, верхняя часть которой выполнена в виде палубного якорного клюза, а нижняя ее часть выполнена в виде ниши для размещения в ней якоря по-походному, причем один конец якорного каната закреплен на барабане якорной лебедки, а второй конец якорного каната пропущен через якорный клюз и закреплен на якоре, стопорное устройство, для удержания якоря в нише якорного клюза в походном положении, используется якорь конической круговой формы, а сам якорь выполнен из жестко соединенных между собой трех частей: нижней средней и верхней, при этом нижняя часть якоря выполнена в виде груза конической усеченной круговой формы, средняя часть якоря выполнена в виде пакета пластин из трансформаторной стали, изолированных от прилегающих частей якоря прокладками из диэлектрика, а верхняя часть якоря выполнена в виде цилиндрического стержня с отверстием на свободном конце для крепления якорного каната, ниша якорного клюза выполнена в виде конической круговой формы с возможностью размещения в ней якоря по походному так, чтобы верхняя часть якоря размещалась в нижней части цилиндрической трубы клюза, а днище нижней части якоря располагалось заподлицо с днищем корпуса катера, стопорное устройство для удержания якоря по-походному в нише якорного клюза выполнено в виде подключенной к блоку управления катушки электромагнита, который закреплен на наружной стенке ниши якорного клюза на уровне расположения средней части якоря при его нахождении в нише, а система дистанционного управления катера дополнительно снабжена эхолотом, датчик которого расположен на днище катера, и герконом, который установлен на наружной стенке нижней части цилиндрической трубы клюза, причем эхолот и геркон подключены к блоку управления.
Поставленная задача решается также тем, что:
- жесткое соединение частей якоря выполнено посредством сквозного болта, установленного по оси якоря и ввернутого во внутреннюю резьбу, выполненную по оси якоря, в цилиндрическом стержне верхней части якоря, а сам болт выполнен из диэлектрика (прочный углепластик);
- катушка электромагнита стопорного устройства синхронизирована с электроприводом якорной лебедки;
- между барабаном якорной лебедки и палубным клюзом в непосредственной близости от последнего установлен шкив для центровки якорного каната по вертикали оси якорного клюза;
- для нижней части якоря в качестве груза используется свинец, который залит в стальную тонкостенную оболочку усеченной конической круговой формы;
- в качестве якорного каната используется канат из кевларовых нитей.
Предлагаемое якорное устройство для БЭК полностью выполняет поставленную задачу, создано автоматическое якорное устройство для БЭК, которое позволяет в течение одной миссии (т.е. одного выхода БЭК в море на полную автономность), многократно (5-10 раз) позиционироваться в разных заданных точках акватории. Якорь в виде груза конической формы обладает достаточной удерживающей способностью, обеспечивает беспрепятственное вываливание якоря под собственным весом, обеспечивает беспрепятственный вход якоря в конический клюз и повышает надежность якорного устройства катера при качке на волнении.
На основании изложенного можно заключить, что совокупность существенных признаков заявленного изобретения имеет причинно-следственную связь с достижимым техническим результатом, т.е. благодаря данной совокупности существенных признаков изобретения стало возможным решение поставленной задачи. Следовательно, заявленное изобретения является новым, обладает изобретательским уровнем и пригодно к использованию.
Сущность предполагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показано схематическое изображение предлагаемого автоматического якорного устройства для БЭК, а на фиг. 2 показана конструкция якоря (продольный разрез). На чертежах обозначены:
1 - антенна;
2 - блок управления;
3 - кабели;
4 - электропривод якорной лебедки;
5 - барабан якорной лебедки;
6 - якорный канат;
7 - шкив центрирующий;
8 - палубный клюз;
9 - палуба;
10 - цилиндрическая часть якорного клюза;
11 - геркон;
12 - катушка электромагнита;
13 - средняя часть якоря, выполненная в виде пакета пластин из трансформаторной стали;
14 - якорь;
15 - коническая часть якорного клюза (ниша);
16 - корпус катера;
17 - вертлюг;
18 - отверстие для крепления якорного каната;
19 - болт;
20 - верхняя часть якоря выполнена в виде цилиндрического стержня;
21 - прокладки из диэлектрика;
22 - заливка свинцом;
23 - нижняя часть якоря;
24 - датчик эхолота.
Изобретение (см. фиг. 1) включает якорную лебедку, расположенную на палубе БЭК и состоящую из электропривода 4 и барабана 5, на который намотан якорный канат 6 из кевларовых нитей. Якорная лебедка управляется дистанционно через антенну 1 и блок управления 2, герконом 11 и катушкой электромагнита 12. Якорный канат 6 перекинут через центрирующий шкив 7, и входит по центру в палубный клюз 8, соединяясь с якорем 14 конической формы. Якорный клюз находится в диаметральной плоскости корпуса 16 катера и состоит из палубной части 8, цилиндрической части 10 и конической части (ниши) 15, которые, как и корпус 16 катера, выполнены герметичными из стеклопластика. В коническую часть (нишу) 15 якорного клюза втягивается якорь 14 конической формы и удерживается в нем при помощи катушки 12 включенного электромагнита. Положение якоря 14 в клюзе отслеживается герконом 11, прикрепленном к наружной стенке нижней части цилиндрической трубы 10 якорного клюза. В днище катера установлен также датчик 24 эхолота. При нахождении якоря 14 в конической части (нише) 15 якорного клюза, его средняя часть 13 в виде пакета пластин из трансформаторной стали располагается на одной высоте с катушкой 12 электромагнита, что препятствует разогреву металла якоря токами Фуко и надежно стопорит якорь в клюзе 15.
Конструкция якоря 14 (см. фиг. 2) включает: верхнюю 20, среднюю 13 и нижнюю 23 части. В верхней части 20 якоря, которая выполнена в виде цилиндрического стержня, выполнена внутренняя резьба под болт 19, а в его верхней части выполнено отверстие 18, снабженное вертлюгом 17, к которому крепится якорный канат 6. Средняя часть 13 якоря представляет собой пакет пластин из трансформаторной стали и двух прокладок 21 из диэлектрика. Нижняя часть 23 якоря представляет собой стальную тонкостенную оболочку усеченной конической круговой формы, залитую свинцом 22. Все три части якоря жестко скрепляются в единое целое при помощи сквозного болта 19, выполненного из углепластика (диэлектрик), который ввернут в верхнюю часть 20 якоря.
Устройство работает следующим образом.
Постановка на якорь. При подаче оператором радиосигнала на антенну 1, срабатывает блок управления 2 и запускает электропривод 4 лебедки на вытравливание якорного троса 6, одновременно снимая питание с катушки 12 электромагнита, что приводит к освобождению якоря 14, который беспрепятственно опускается на грунт. Шкив 7 ориентирует якорный канат 6 строго по центру цилиндрической части 10 якорного клюза, не допуская трения каната о клюз. Блок управления 2 получает сигналы о глубине места от датчика 24 эхолота и якорная лебедка вытравливает оптимальную длину якорного каната 6. Таким образом, БЭК выполнил маневр постановки на якорь и находится в этом состоянии определенное время, выполняя поставленную задачу.
Снятие с якоря. При подаче оператором радиосигнала на антенну 1, срабатывает блок 2 управления и запускает электропривод 4 лебедки на выбирание якорного каната 6. При выборке всего каната 6, якорь 14 конической формы свободно входит в нишу конической части 15 якорного клюза, вызывая срабатывание геркона 11, сигнал от которого поступает в блок управления 2, который подает питание на катушку 12 электромагнита, что приводит к фиксации якоря 14 в нише 15 клюза. При этом днище нижней части 23 якоря 14 становится заподлицо с днищем БЭК 16. Антенна 1, блок управления 2, электропривод 4 лебедки, катушка 12 электромагнита, геркон 11 и датчик 24 эхолота, электрически подключены к системам электропитания и управления БЭК.
Автоматическое якорное устройство для БЭК выполняет также экстренную постановку БЭК на якорь в точке его нахождения в случаи аварийного отключения электропитания в энергосети БЭК.