Підводний човен
Винахід відноситься до суднобудування, зокрема пристрою для збільшення плавучості підводного човна. Підводний човен містить корпус, ємності для зміни плавучості човна шляхом заповнення їх водним забортним середовищем і повітрям і додаткові повітряні ємності для аварійного спливання човна, розташовані вище її центру тяжіння. Човен забезпечений твердим баластом, з феромагнітною подушкою, розміщеною з боку поверхні, прилеглої до корпусу човна. Усередині човна встановлені електромагніти, що взаємодіють із зазначеною подушкою. Додаткові повітряні ємності жорстко приєднані до зовнішніх бокових поверхонь човна вздовж неї симетрично її поздовжньої осі. Твердий баласт має механічні фіксатори. Досягається можливість швидкого спливання човна в момент аварійної ситуації. 2 з.п.ф-ли, 3 іл.
Винахід відноситься до підводних суден, зокрема до підводних човнів, і може бути використане як у військовій промисловості, так і при створенні автономних населених підводних апаратів різного призначення.
Підводні човни використовують переважно у військових цілях, а також для проведення досліджень та транспортування вантажів. При підводному плаванні в аварійних ситуаціях виникає потреба порятунку як особового складу, і судна. Для цього передбачено рятувальне обладнання: капсулі, камери та інші апарати, що відокремлюються від човнів.
Недоліки відомих пристроїв: утруднений збір особового складу в рятувальний засіб у зв'язку з особливостями конструкції човна та аварійної ситуації, відділення рятувального апарату від човна також утруднене або неможливе через відмову його виконавчих механізмів, не забезпечена можливість одночасного порятунку судна.
Найбільш близькимтехнічним рішенням, обраним як прототип, є підводний човен, що містить ємності для зміни плавучості човна шляхом заповнення їх водним забортним середовищем або повітрям, а також додаткові повітряні ємності для аварійного спливання човна (Патент UA 2120882).
Недоліком зазначеного підводного судна є: для забезпечення спливання в аварійній ситуації неможливо досить швидко (або миттєво - одночасно з виникненням аварійної ситуації) скинути водний баласт, а при аварійному відключенні електроживлення зазначена операція нездійсненна зовсім.
Завданням винаходу є створення підводного човна, що має здатність швидко, а за відсутності електроживлення автоматично і без участі людини переходити в режим випливання в початковий момент аварійної ситуації.
Сутність винаходу полягає в тому, що підводний човен додатково забезпечений твердим баластом з феромагнітною подушкою, розміщеною з боку поверхні, що прилягає до корпусу човна. Усередині човна, на донній поверхні, встановлені електромагніти, що взаємодіють із зазначеною подушкою, для миттєвого відділення баласту у разі аварійного, так і примусового відключення електроживлення при аварії човна. Додаткові повітряні ємності жорстко приєднані до зовнішніх бічних поверхонь човна - вздовж неї, вище її центру тяжіння і симетрично її поздовжньої осі. Для забезпечення можливості спливання човна у разі пошкодження ємностей їхньої порожнини заповнені водонепроникним матеріалом. Крім того, баласт забезпечений механічним фіксатором, який забезпечує жорстке приєднання його до корпусу човна у разі передбаченого відключення електроживлення. Для зручності виготовлення, транспортування, монтажу та демонтажу баласт виконаний зкількох складових елементів, разом утворюють обтічну форму. При цьому кожен зазначений елемент забезпечений принаймні однією феромагнітною подушкою і механічним фіксатором, а над кожною подушкою всередині човна на цій поверхні встановлений електромагніт. В результаті підводний човен забезпечений надійною та простою рятувальною системою "твердий баласт - пневмоємності", що включається в дію швидко і в момент виникнення аварійної ситуації, незалежно від технічного стану бортових систем, а у винятковому випадку - за відсутності електроживлення - без участі людини. Запропонована система дозволяє одночасно рятувати як особовий склад, і човен.
На фіг.1, 2, 3 зображено підводний човен.
Вона складається з корпусу 1 витягнутої форми у напрямку руху, твердого баласту 3, що відокремлюється, 3 обтічної форми, розміщеного з боку зовнішньої донної поверхні зазначеного корпусу, і повітряних ємностей 2, жорстко приєднаних за допомогою кронштейнів 4 до зовнішньої бічної поверхні корпусу 1 човна. Центр тяжкості Хб баласту 3 збігається з вертикальною віссю О-О, що проходить через центр тяжкості човна Хл. Ємності 2 розміщені по обидва боки вздовж човна симетрично її поздовжньої осі та вище її центру тяжіння. При цьому результуюча виштовхувальна сила Fе ємностей збігається з віссю О-О і дорівнює за величиною силі тяжіння Рб баласту 3. Вказаний баласт приєднаний до човна з можливістю миттєво та автоматично відокремлюватися від нього у разі аварійного, так і примусового відключення електроживлення. Для цього він забезпечений феромагнітною подушкою 5, розміщеної з боку поверхні, що прилягає до корпусу човна 1. Усередині човна - на донній поверхні - встановлені електромагніти 6, що взаємодіють з подушкою 5. Для запобіганнявід'єднання баласту 3 у разі відключення електроживлення при проведенні ремонтно-обслуговуючих робіт, а також у відстої човна зазначений баласт забезпечений механічними фіксаторами 7, які можуть бути виконані, наприклад у вигляді болтів, пропущених зсередини човна і загвинчених у подушку 5, де передбачені відповідні поглиблення з різьбленням. Для забезпечення зручності виготовлення, транспортування, монтажу та демонтажу баласт 3 може бути виконаний з декількох складових елементів (на фіг.1 для прикладу показаний баласт 3, розділений на три частини), у сукупності утворюють обтічний форму. При цьому кожен елемент баласту 3 повинен бути забезпечений принаймні однією подушкою 5, а над кожною подушкою 5 зсередини човна встановлений електромагніт 6 і фіксатор 7. Для забезпечення можливості спливання човна у разі пошкодження ємностей 2 порожнини заповнені легким плавучим водонепроникним матеріалом. наприклад пінопластом або іншою газонаповненою пластмасою.
Принцип роботи підводного човна наступний. При підготовці до підводного плавання знімають баласт 3 з фіксаторів 7. Для цього включають мережу електромагніти 6. При проходженні електричного струму по обмотках в електромагнітах 6 створюється сила тяжіння. Вона впливає на феромагнітні подушки 5, за допомогою яких баласт 3 притискається до зовнішньої поверхні донної корпусу 1 і надійно утримується в цьому положенні. Після чого фіксатори 7 вигвинчують із заглиблень у подушці 5 (або в баласті 3). Човен готовий до занурення. Глибину занурення регулюють водним баластом чи іншими передбаченими при цьому технічними засобами. Розміщені на човні баласт 3 і ємності 2 не надають будь-якого впливу на процес занурення та керування човном при підводному плаванні, оскільки сила тяжкості баласту Рб 3врівноважена силою, що вштовхує Fе ємностей 2:Fе=Hб. У разі аварійної ситуації, при якій виникає необхідність швидкого спливання, відключають від мережі електромагніти 6. Сила тяжіння в електромагнітах 6 миттєво зникає і баласт 3 під дією сили тяжіння Рб також швидко відокремлюється від корпусу 1 човна і падає на дно, так як щільність матеріалу, з якого виконаний баласт 3 значно перевищує щільність води. При підводному плаванні, а також у початковий момент аварійної ситуації, коли човен ще не затоплений або частково затоплений водою, сила тяжкості човна Рл врівноважена його силою Fл, що виштовхує, тобто FлРл, (1) де Fл - виштовхувальна сила човна, Рл - сила тяжіння човни.
У цьому випадку, при Fе=Рб, рівняння (I) набуде вигляду: Fe+FлРл+Рб, (2) де Fe - результуюча виштовхувальна сила ємностей 2, Рб - сила тяжкості баласту 3.
Після від'єднання баласту 3 маємо Рб=0 і рівняння (2) трансформується на нерівність Fл+Fe>Рл. (3) Отже, човен перетворюється на режим спливання, оскільки сума сил Fл і Fe перевищує Рл. У міру розвитку аварійної ситуації, наприклад пов'язаної із затопленням човна, величина Fл зменшується.
При цьому човен спливатиме доти, доки дотримується нерівність (3). Випливання - це перший етап порятунку особового складу та човна теж. У міру наближення човна до поверхні води можливість його затоплення зменшується. Ефективність заходів для попередження затоплення човна підвищується. Водночас з'являється можливість вижити. Практично човен повинен встигнути спливти до моменту повного його затоплення, після випливання приймають рішення про необхідність продовження робіт з порятунку човна або особовий склад залишає човен, використовуючи при цьому передбачені засоби порятунку. У разі аварійного відключення електроживленнябаласт 3 відокремлюється від човна автоматично без участі людини і човен також переходить у режим спливання. Особовий склад зараз діє аналогічним способом. Якщо човен "ляже" на ґрунт баластом 3, то після відключення електроживлення відповідно до нерівності (3) він відокремиться від баласту 3 і перейде в режим спливання. Баласт 3 залишиться на дні моря. Затонулий баласт 3 при необхідності піднімають із дна моря. Для цього він може бути забезпечений спеціальними пристроями. Після повного усунення аварії до човна приєднують той самий або інший баласт 3 і продовжують його експлуатацію. Для запобігання автоматичного відділення баласту 3 у відстої човна, а також при проведенні ремонтно-обслуговуючих робіт виробляють механічну фіксацію цього баласту 3. Для цього вкручують до упору, наприклад, гвинти фіксаторів 7 в різьбові поглиблення подушки 5. Після чого відключають від електромагніти 6 Авто. відділення баласту 3 у зв'язку з вимкненням електроживлення не станеться.
Запропоновано підводний човен, обладнаний твердим баластом, що відокремлюється, і повітряними ємностями. Сила тяжкості баласту врівноважена результуючою силою тяжкості, що виштовхує. В аварійній ситуації баласт має можливість миттєво та автоматично без участі людини відокремлюватися від човна. Якщо човен "ляже" на грунт баластом, то човен у цьому випадку має таку можливість відокремитися від баласту. В результаті човен переходить у режим спливання швидко, одночасно з виникненням аварійної ситуації, незалежно від технічного стану бортових систем, а у винятковому випадку – за відсутності електроживлення – без участі людини. При цьому передбачено пристрій для запобігання автоматичному від'єднанню баласту під час відстою та під час проведення ремонтно-обслуговуючих робіт. Для забезпечення безпеки підводного плавання як наявні, так і нові судна можуть бути оснащені запропонованою системою.
1. Підводний човен, що містить корпус, ємності для зміни плавучості човна шляхом заповнення їх водним забортним середовищем або повітрям і додаткові повітряні ємності для аварійного спливання човна, розташовані вище її центру тяжіння, відрізняється тим, що він додатково забезпечений твердим баластом, феромагнітною подушкою, розміщеною з боку поверхні, прилеглої до корпусу човна, а всередині останньої на донній поверхні встановлені електромагніти, що взаємодіють із зазначеною подушкою, для миттєвого відділення баласту у разі як аварійного так і примусового відключення електроживлення при аварії човна, причому додаткові повітряні ємності до зовнішніх бокових поверхонь човна вздовж неї, вище її центру тяжкості і симетрично її поздовжньої осі, при цьому ємності заповнені водонепроникним матеріалом, щільність якого значно менша за щільність води.
2. Човен за п. 1, який відрізняється тим, що баласт забезпечений механічними фіксаторами, що забезпечують жорстке приєднання його до корпусу човна у разі передбаченого відключення електроживлення.
3. Човен за будь-яким з пп.1 і 2, що відрізняється тим, що баласт виконаний з декількох складових елементів, що у сукупності утворюють обтічну форму, при цьому кожен зазначений елемент забезпечений принаймні однією феромагнітною подушкою і механічним фіксатором, а над кожною подушкою всередині човна на донній поверхні встановлено електромагніт.