RU2172699C1

RU2172699C1 - Submersible vehicle

Info

Publication number: RU2172699C1
Application number: RU2000128417/28A
Authority: RU
Inventors: Е.М. Разумихин; В.Н. Пялов; В.Г. Марков; С.Н. Назаров; Р.Б. Егошин; Е.Р. Агишев; В.А. Евсеев; М.А. Ерпулев; В.В. Засорин; Г.С. Верич; А.К. Козлов; А.Ф. Герасимов; Ю.И. Матвеев; В.И. Неретин; В.Л. Александров
Original assignee: Государственное унитарное предприятие "Санкт-Петербургское морское бюро машиностроения "Малахит"; Войсковая часть 20914
Priority date: 2000-11-13
Filing date: 2000-11-13
Publication date: 2001-08-27

Abstract

FIELD: building of submarine vessels; designing submersible vehicles. SUBSTANCE: submersible vehicle includes pressure hull with motion control gear, outer hull with propulsion and steering complex inside it, two side propellers for vertical motion arranged in tubes, central aft and fore propellers for transversal motion and trimming system with ballast which are connected with motion control gear and bearing device. Aft cruising propellers are mounted on stands for turn in vertical plane. Central aft propeller of transversal motion is mounted on stand which is turnable in horizontal plane within range of angles of +/-90 deg. from longitudinal axis of vessel. Trimming system consists of at least two tubes secured on the outside of outer hull; these are used for placing encapsulated ballast kinematically linked with motion control gear by means of rod. EFFECT: improved service characteristics; enhanced efficiency. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к подводному судостроению и может быть использовано при создании маневренных подводных аппаратов различного назначения. The invention relates to underwater shipbuilding and can be used to create maneuverable underwater vehicles for various purposes.

Известны подводные аппараты (ПА), имеющие прочный и легкий корпус, движительно-рулевой комплекс (ДРК), дифферентную систему, аварийный балласт и систему управления движением ПА /А.А. Пугачевский. Обитаемые подводные аппараты больших глубин. Сб. "Судостроение за рубежом", Изд. ЦНИИ им. ак. А. Н. Крылова, Л., 1989, N 6, с. 14./. Known underwater vehicles (PA) having a strong and lightweight body, propulsion-steering complex (DRC), trim system, emergency ballast and PA / A.A motion control system. Pugachevsky. Inhabited underwater vehicles of great depths. Sat Shipbuilding Abroad, Ed. Central Research Institute ac. A.N. Krylova, L., 1989, N 6, p. 14./.

При этом движение в продольном (маршевом) направлении обеспечивают кормовой винт, установленный в насадке с возможностью поворота относительно вертикальной оси, и два боковых винта в составе бортовых колонок, установленных с возможностью поворота относительно горизонтальной оси для создания дополнительного упора в продольном направлении и вертикального перемещения, причем движение такого ПА в поперечном (лаговом) направлении практически не обеспечено. Изменение дифферента производится путем смещения центра тяжести ПА за счет перемещения жидкости (ртуть) между цистернами дифферентной системы, установленными в носу и корме ПА. Аварийное всплытие ПА может быть обеспечено, в частности, путем сброса ртути, размещенной в емкостях. Недостатки известных ПА заключается в их ограниченной маневренности, а также в возможной угрозе экологической безопасности эксплуатации в аварийных условиях. In this case, movement in the longitudinal (marching) direction is ensured by a stern screw installed in the nozzle with the possibility of rotation about the vertical axis, and two side screws as part of the side columns installed with the possibility of rotation about the horizontal axis to create additional emphasis in the longitudinal direction and vertical movement, moreover, the movement of such a PA in the transverse (lag) direction is practically not ensured. Changing the trim is done by shifting the center of gravity of the PA due to the movement of fluid (mercury) between the tanks of the trim system installed in the bow and stern of the PA. The emergency ascent of PA can be achieved, in particular, by dumping mercury placed in containers. The disadvantages of the known PA are their limited maneuverability, as well as a possible threat to the environmental safety of operation in emergency conditions.

Известны ПА, для обеспечения движения и маневрирования которых в пространстве их ДРК содержит систему движителей, размещенных определенным образом, обеспечивающую при согласованной работе элементов ДРК перемещение ПА в любом направлении (т.е. одновременно по трем ортогональным направлениям) с учетом величин крена и дифферента ПА. PAs are known, for ensuring the movement and maneuvering of which in their space the ДРК contains a system of propulsors placed in a certain way, which ensures coordinated operation of the elements of the ДРК moving the PA in any direction (i.e., simultaneously in three orthogonal directions) taking into account the values of the roll and trim of the PA .

Известен ПА ВМФ РФ, в частности, по рабочему проекту 1839 /Альманах "Тайфун" 1999, N 3, с. 23/, ДРК которого включает следующие движители - один кормовой винт, установленный в поворотной насадке, для обеспечения движения в продольном направлении, два бортовых винта, установленных в вертикальных трубах, для обеспечения вертикального перемещения, и по одному винту в носу и корме, размещенных в поперечных горизонтальных трубах, для обеспечения движения лагом. При этом каждый из винтов обеспечивает движение в направлении какой-либо пространственной оси, а для достижения максимальной скорости перемещения в любом направлении и маневренности ПА необходимо, чтобы каждый из симметричных движителей обеспечивал не менее 50 процентов величины упора в соответствующем направлении. Управление перемещением ПА предусматривает работу движителей с учетом дифферента судна, изменение которого осуществляется также смещением центра тяжести судна при перемещении балласта между цистернами, установленными в носу и корме. Недостатком известного ПА являются значительные массогабаритные характеристики систем движительно-рулевой и дифферентной, а также возможность загрязнения окружающей среды в результате аварийного сброса балласта, например ртути из ртутно-масляной дифферентной системы. Known PA Navy of the Russian Federation, in particular, on the working draft 1839 / Almanac "Typhoon" 1999, N 3, p. 23 /, the DRC of which includes the following propellers - one stern screw installed in the rotary nozzle to provide movement in the longitudinal direction, two side screws installed in vertical pipes to ensure vertical movement, and one screw in the bow and stern, placed in transverse horizontal pipes to ensure movement of the lag. Moreover, each of the screws provides movement in the direction of any spatial axis, and to achieve maximum speed in any direction and the maneuverability of the PA, it is necessary that each of the symmetrical propulsors provides at least 50 percent of the stop in the corresponding direction. The movement control of the PA provides for the operation of the propulsors taking into account the trim of the vessel, the change of which is also carried out by shifting the center of gravity of the vessel when moving the ballast between the tanks installed in the bow and stern. A disadvantage of the known PA is the significant weight and size characteristics of the propulsion and trim systems, as well as the possibility of environmental pollution as a result of the emergency discharge of ballast, for example, mercury from a mercury-oil trim system.

Известен ПА США "Deep Quest" /N.Gierschner. Tauchboote, Tauchferzenge fus alles welt. Berlin, 1980, S. 205/, включающий легкий корпус, размещенные в нем ДРК и дифферентную систему с балластом, связанные с устройством управления движением, размещенные в прочном корпусе. В состав ДРК входят движители, установленные в легком корпусе вдоль каждой из пространственных ортогональных осей, а именно два кормовых маршевых винта, установленных в насадках, два винта - по одному и в носу, и в корме ПА - установленных в трубах, для движения в вертикальном направлении, один водометный движитель, установленный в средней части ПА с горизонтальным выбросом струи для движения в поперечном (лаговом) направлении. Дифферентная система включает носовую и кормовую цистерны, перегонка жидкости (ртути) между которыми по трубопроводу создает дифферентующий момент, при этом для обеспечения всплытия ПА в аварийной ситуации предусмотрена возможность сливания ртути, используемой в качестве балласта. Кроме того, на ПА установлены специальные опорные устройства для постановки на грунт или иное основание. Famous US PA "Deep Quest" /N. Gierschner. Tauchboote, Tauchferzenge fus alles welt. Berlin, 1980, S. 205 /, comprising a lightweight housing, a DRC housed therein, and a trim system with ballast associated with a motion control device housed in a durable housing. The DRC includes propulsors installed in a lightweight body along each of the spatial orthogonal axes, namely, two aft marching propellers installed in the nozzles, two propellers, one each in the bow and one in the rear aft, installed in the pipes, for vertical movement direction, one jet propulsion device installed in the middle of the PA with a horizontal jet discharge for movement in the transverse (lag) direction. The trim system includes a bow and stern tank, distillation of the liquid (mercury) between which creates a trim moment through the pipeline, while merging used as ballast is provided to ensure the emergence of PA in an emergency. In addition, special support devices for setting on the ground or other foundation are installed on the PA.

Недостатком известного ПА являются неудовлетворительные эксплуатационные характеристики, обусловленные значительными массогабаритными характеристиками системы движителей, которые ограничивают маневренность и увеличивают инерционность ПА, а также возможностью вредного экологического воздействия балласта. A disadvantage of the known PA is the unsatisfactory performance due to the significant weight and size characteristics of the propulsion system, which limit the maneuverability and increase the inertia of the PA, as well as the possibility of harmful environmental effects of ballast.

Известный подводный аппарат, включающий легкий корпус, размещенные в нем движительно-рулевой комплекс в составе двух кормовых маршевых винтов в насадках, двух бортовых винтов вертикального движения, размещенных в трубах, центрального кормового и носового винтов поперечного движения, дифферентную систему с балластом, связанные с устройством управления движением, размещенным в прочном корпусе, а также опорное устройство, выбран в качестве ближайшего аналога заявляемого ПА. A well-known underwater vehicle, comprising a light hull, a propulsion and steering complex located therein comprising two aft marching propellers in nozzles, two vertical side propellers housed in pipes, a central aft and bow transverse propellers, a trim system with ballast associated with the device motion control, housed in a sturdy housing, as well as a support device, is selected as the closest analogue of the claimed PA.

Из практики использования ПА известно, что маршевые движители работают около 80-90 процентов общего времени работы ДРК под водой, вертикальные - 5-10 процентов, а лаговые - менее 5 процентов от общего времени. Но при этом масса лагового и вертикального движителей составляет около половины от всей массы маршевого комплекса. Поэтому использование в составе ДРК стационарных движительных устройств, которые работают эпизодически, но имеют большую массу, увеличивает массогабаритные характеристики ПА в целом, что приводит к ограниченной маневренности ПА вследствие его большой инерционности. В экономическом отношении это приводит к увеличению затрат на эксплуатацию ПА, что снижает эффективность их практического использования. From the practice of using PA, it is known that marching movers operate about 80-90 percent of the total time of the DRC under water, vertical - 5-10 percent, and lag - less than 5 percent of the total time. But at the same time, the mass of the lag and vertical movers is about half of the total mass of the marching complex. Therefore, the use of stationary propulsion devices as part of the DRC, which operate sporadically but have a large mass, increases the overall weight and size characteristics of the PA, which leads to the limited maneuverability of the PA due to its large inertia. In economic terms, this leads to an increase in the cost of operating the PA, which reduces the effectiveness of their practical use.

Задача изобретения состоит в улучшении эксплуатационных характеристик и эффективности использования подводных аппаратов. The objective of the invention is to improve the operational characteristics and efficiency of the use of underwater vehicles.

Задача решена тем, что в известном подводном аппарате, включающем легкий корпус, размещенные в нем движительно-рулевой комплекс в составе двух кормовых маршевых винтов в насадках, двух бортовых винтов вертикального движения, размещенных в трубах, центральных кормового и носового винтов поперечного движения, дифферентную систему с балластом, связанные с устройством управления движением, размещенным в прочном корпусе, а также опорное устройство, в соответствии с изобретением кормовые маршевые винты и центральный кормовой винт поперечного движения установлены на колонках, причем колонка центрального кормового винта выполнена с возможностью поворота в горизонтальной плоскости в диапазоне углов ±90^o от продольной оси судна, а колонки кормовых маршевых винтов выполнены с возможностью поворота в вертикальной плоскости, при этом дифферентная система выполнена в виде по крайней мере двух труб, укрепленных снаружи легкого корпуса, внутри которых размещен капсулированный балласт, кинематически связанный тягой с устройством управления движением.The problem is solved in that in the well-known underwater vehicle, comprising a light hull, the propulsion-steering complex located therein, consisting of two aft marching propellers in nozzles, two onboard vertical propellers housed in the pipes, central aft and fore transverse propellers, a trim system with ballast associated with a motion control device housed in a sturdy housing, as well as a support device, in accordance with the invention, the aft marching propellers and the central aft propeller transversely a movement mounted on the columns, the column of the central feed screw rotatable in a horizontal plane over an angular range of ± 90 ^o from the longitudinal axis of the vessel, and a column feed propellers made to rotate in a vertical plane, wherein the trim is made in the form of at least two pipes, mounted on the outside of the light body, inside of which there is an encapsulated ballast kinematically connected by a traction with a motion control device.

Кроме того, опорное устройство совмещено с трубами дифферентной системы. In addition, the support device is combined with the pipes of the trim system.

Кроме того, трубы дифферентной системы укреплены на легком корпусе посредством пироболтов. In addition, the pipes of the trim system are mounted on the lightweight body by means of pyro-bolts.

Технический результат изобретения заключается в придании элементам ДРК дополнительных функциональных возможностей в части изменения пространственного положения, так что суммарная величина упора движителей в нужном направлении изменяется за счет разворота и использования движителей другого направления. Это позволяет сочетать их между собой так, чтобы увеличить маневренность ПА при одновременном уменьшении массогабаритных характеристик ПА и тем самым улучшить важнейшие эксплуатационные характеристики и экономичность ПА. Кроме того, выполнение дифферентной системы в виде труб, образующих одновременно и опору на грунт, и капсулированный балласт, кинематически связанный тягой с устройством управления движением ПА для быстрого перемещения балласта, позволяют не только упростить процесс управления ПА, но и повысить экологическую безопасность аварийного всплытия ПА и, в целом, эффективность его использования. The technical result of the invention is to give the elements of the DRC additional functionality in terms of changing the spatial position, so that the total amount of thrust of the propulsors in the right direction changes due to the rotation and the use of propulsors of another direction. This allows you to combine them with each other so as to increase the maneuverability of the PA while reducing the weight and size characteristics of the PA and thereby improve the most important performance and cost-effectiveness of the PA. In addition, the implementation of the trim system in the form of pipes, which simultaneously form a support on the ground, and encapsulated ballast kinematically connected by a traction with a PA motion control device to quickly move the ballast, not only simplify the PA control process, but also increase the environmental safety of emergency PA ascent and, in general, the effectiveness of its use.

Сущность изобретения представлена на фиг. 1 - схема ПА, вид сбоку, и фиг. 2 - то же, вид сверху. The invention is presented in FIG. 1 is a side diagram of a PA, and FIG. 2 - the same, top view.

Подводный аппарат содержит прочный корпус 1, легкий корпус 2, ДРК в составе: кормовые маршевые движители 3, центральный маршевый движитель 4, боковые вертикальные движители 5, размещенные в трубах, и центральный поперечный движитель 6, установленный в трубе. К легкому корпусу 2 снизу прикреплены образующие дифферентную систему по крайней мере две трубы 7, в которых размещен капсулированный балласт 8, кинематически связанный тягой 9 с устройством управления движением ПА 10, размещенным в прочном корпусе 1, через исполнительный орган устройства (на фиг. 1, 2 не показан). Трубы 7 дифферентной системы образуют одновременно опору ПА на грунт и крепятся к корпусу 2 пироболтами 11. The underwater vehicle comprises a strong body 1, a light body 2, and an air displacement vehicle consisting of: aft marching propulsors 3, a central marching propulsion 4, side vertical propellers 5 located in the pipes, and a central transverse propulsion 6 mounted in the pipe. At least two pipes 7 forming the trim system are attached to the light body 2 from the bottom; they contain an encapsulated ballast 8 kinematically connected by a rod 9 with a motion control device PA 10 located in a sturdy housing 1 through an actuator (Fig. 1, 2 not shown). Pipes 7 of the trim system simultaneously form a PA support on the ground and are attached to the body 2 with pyro bolts 11.

Кормовые движители образованы каждый винтом 12, установленным на колонке 13, выполненной известным образом с возможностью поворота относительно соответствующей выбранной оси. Feed movers are each formed by a screw 12 mounted on a column 13, made in a known manner with the possibility of rotation about the corresponding selected axis.

ПА эксплуатируют следующим образом. В исходном положении ДРК колонка 13 центрального кормового маршевого движителя 4 находится в положении, обеспечивающем создание упора в продольном (маршевом) направлении. При необходимости увеличения скорости маршевого хода устройство управления 10 разворачивает колонки 13 кормовых маршевых движителей 3 на заданный угол для создания дополнительного упора в продольном направлении, при этом ориентация по курсу осуществляется колонкой движителя 4. PA operate as follows. In the initial position of the DRC column 13 of the central aft marching propulsion 4 is in a position that provides the creation of emphasis in the longitudinal (marching) direction. If it is necessary to increase the speed of the marching stroke, the control device 10 deploys the columns 13 of the aft marching propulsors 3 to a predetermined angle to create additional emphasis in the longitudinal direction, while the direction of the course is carried out by the column of the mover 4.

Для обеспечения движения лагом (в поперечном направлении) колонку центрального маршевого движителя 4 поворачивают на угол +90 (или -90) градусов относительно продольной оси ПА (на борт), при этом колонка 13 и винт 12 движителя 4 совместно с винтом центрального поперечного движителя 6 обеспечивают создание упора и движение в поперечном направлении. To ensure movement of the lag (in the transverse direction), the column of the central mid-flight mover 4 is rotated by an angle of +90 (or -90) degrees relative to the longitudinal axis of the PA (on board), while column 13 and the screw 12 of the mover 4 together with the screw of the central transverse mover 6 provide an emphasis and movement in the transverse direction.

Для обеспечения движения ПА в вертикальном направлении колонки 13 кормовых маршевых движителей 3 поворачивают до достижения вертикального положения (показано пунктиром), при котором они совместно с боковыми вертикальными движителями 5 создают упор и обеспечивают движение по вертикали. To ensure the movement of the PA in the vertical direction, the columns 13 of the aft marching propellers 3 are turned until they reach a vertical position (shown by a dotted line), in which they, together with the lateral vertical propulsors 5, create an emphasis and provide vertical movement.

Таким образом, поворот колонок позволяет им осуществить дополнительные функции по созданию упора в нужных направлениях, совмещая их с основными функциями, что позволяет сократить их состав и общую массу, снизить инерционность и тем самым улучшить маневренность ПА. Thus, the rotation of the columns allows them to carry out additional functions of creating an emphasis in the necessary directions, combining them with the main functions, which allows to reduce their composition and total mass, reduce the inertia, and thereby improve the maneuverability of the PA.

Величина дифферента ПА определяется положением балласта в дифферентной системе. Балласт капсулирован, поэтому для его перемещения используют тягу 9, например, в виде каната, прикрепленного к капсуле с балластом 8, соединенную через исполнительный орган с устройством управления 10, которое определяет положение балласта 8 и отрабатывает его также посредством своего исполнительного органа, обеспечивая хорошую маневренность ПА. The trim value of the PA is determined by the position of the ballast in the trim system. The ballast is encapsulated; therefore, a rod 9 is used to move it, for example, in the form of a rope attached to a capsule with a ballast 8, connected through an actuator to a control device 10, which determines the position of the ballast 8 and also processes it through its actuator, providing good maneuverability PA

При осуществлении сложного движения в пространстве устройство управления 10 выдает команды на угол разворота колонок движителей с учетом углов крена и дифферента ПА. Такое устройство может быть выполнено известным образом (например, на базе электронного устройства управления по заявке N 62-34593, Япония, B 63 G 8/24, опубл. 28.07.87 г.). Необходимость такого управления возникает и в связи с возможностью посадки ПА на грунт с использованием дифферентной системы, выполненной в виде трубчатых опор с балластом. In the implementation of complex motion in space, the control device 10 issues commands to the angle of rotation of the columns of the propulsors, taking into account the angles of heel and trim of the PA. Such a device can be made in a known manner (for example, on the basis of an electronic control device according to the application N 62-34593, Japan, B 63 G 8/24, publ. 28.07.87). The need for such control arises in connection with the possibility of landing PA on the ground using a trim system made in the form of tubular supports with ballast.

В случае аварийной ситуации устройство управления 10 дает команду на подрыв пироболтов 11, которыми трубы 7 крепятся к легкому корпусу 2, в результате чего балласт 8 сбрасывается вместе с трубами 7, а ПА всплывает. При этом снижается риск неблагоприятного воздействия на экологию среды в зоне аварии. In case of emergency, the control device 10 gives a command to detonate the pyro-bolts 11, by which the pipes 7 are attached to the light body 2, as a result of which the ballast 8 is dumped together with the pipes 7, and the PA pops up. This reduces the risk of adverse effects on the environment in the accident zone.

Таким образом, заявляемый ПА характеризуется улучшенными эксплуатационными характеристиками и может быть эффективно использован на практике, расширяя арсенал подводных технических средств. Thus, the claimed PA is characterized by improved operational characteristics and can be effectively used in practice, expanding the arsenal of underwater technical means.

Claims

1. The underwater vehicle, including a light hull, the propulsion and steering complex located in it, consisting of two aft marching propellers in nozzles, two onboard vertical propellers housed in pipes, central aft and fore propellers of transverse motion, a trim system with ballast, connected with a motion control device housed in a robust housing, as well as a support device, characterized in that the aft marching propellers and the central aft lateral propeller are mounted on columns, column feed propellers are pivotally mounted in a vertical plane, and the column of the central feed screw rotatably mounted in a horizontal plane over an angular range of ± 90 ^o from the longitudinal axis of the vessel, wherein the trim is made in the form of at least two tubes, mounted outside light housing, inside of which is encapsulated ballast, kinematically connected by traction to the motion control device.

2. Underwater vehicle according to claim 1, characterized in that the supporting device is combined with the pipes of the trim system.

3. The underwater vehicle according to claim 1, characterized in that the pipes of the trim system are mounted on the lightweight body by means of pyro-bolts.