Пусковое устройство для подводных аппаратов

Устройство для выпуска подводных аппаратов относится к области выталкивающих систем и устройств в судостроении, а именно к устройствам для дистанционного отделения подводных аппаратов от морского подвижного носителя. Устройство содержит заполненную жидкостью с добавлением ингибитора и герметично закрытую разрывной мембраной пусковую трубу с кольцом обтюрации в передней ее части, совмещенным с тормозным устройством поршня, обеспечивающим совместно с поршнем поперечную фиксацию подводного аппарата. Также в состав устройства входят баллон с газом (воздухом) высокого давления с размещенной в нем выходной магистралью регулятора ВВД, расположенного в соединенной с баллоном клапанной коробке и включающего стартовый клапан и два клапана разных проходных сечений, имеющие управляющие полости, и дополнительная секция пусковой трубы, корпус которой совместно с баллоном и поршнем образуют расширительную полость, в которой установлены упоры для начальной фиксации положения поршня. Управляющие полости обоих клапанов связаны между собой и с выходом стартового клапана каналом, при этом в канале установлен регулятор времени задержки срабатывания клапана большего сечения по отношению к открытию клапана меньшего сечения. Регулятор времени задержки выполнен в виде регулируемого дросселя, включающего подвижный стержень, имеющий вырез, взаимодействующий с проходным сечением канала, связывающего управляющие полости клапанов, и соединенный с подпружиненным центром герметично прикрепленной к наружной поверхности клапанной коробки мембраны. Техническим результатом заявляемой полезной модели является обеспечение более высокой технологичности конструкции регулятора ВВД, а также упрощение операций по его настройке и проверке работоспособности в условиях массового производства.

Полезная модель относится к области выталкивающих систем и устройств в судостроении, а именно к устройствам для дистанционного отделения подводных аппаратов от морского подвижного носителя.

Известна полезная модель «Устройство для выпуска подводных аппаратов» по Пат. РФ 97506, F41F 3/10, 2010г., содержащая заполненную ингибитором и герметично закрытую разрывной мембраной пусковую трубу с кольцом обтюрации в передней ее части, которое также выполняет функцию тормозного устройства для поршня. Поршень имеет возможность перемещения вдоль пусковой трубы, и совместно с кольцом обтюрации обеспечивает поперечную фиксацию подводного аппарата. Устройство содержит ресивер с газом высокого давления, а также пусковой с электромагнитным приводом и основной клапаны регулятора проходного сечения. Пусковая труба устройства выполнена с дополнительной секцией, в корпусе которой размещен ресивер с образованием расширительной камеры между поршнем и ресивером, при этом в расширительной камере установлены упоры для начальной фиксации положения поршня и расположена выходная магистраль основного клапана, размещенного в корпусе ресивера.

К недостаткам аналога можно отнести отсутствие регулирующих в зависимости от глубины срабатывания или текущего давления в ресивере расход воздуха элементов, что приводит к невозможности обеспечить малую величину разброса (в пределах нескольких метров в секунду) выходной скорости выпускаемого подводного аппарата в широком диапазоне глубин использования ' устройства.

Наиболее близкой по физическому принципу регулирования воздуха к заявляемому техническому решению является полезная модель «Транспортно-пусковой контейнер» по Пат. РФ 87511, F41F 3/10, 2009г., содержащая заполненную ингибитором и герметично закрытую разрывной мембраной пусковую трубу с кольцом обтюрации в передней ее части, пусковое устройство, включающее клапаны и поршень, установленный с возможностью его перемещения вдоль пусковой трубы, и ресивер с газом высокого давления. При этом пусковая труба выполнена с дополнительной секцией, в корпусе которой размещен ресивер с образованием расширительной камеры между поршнем пускового устройства и последним, в расширительной камере установлены упоры для фиксации положения поршня и расположены пусковой клапан и выходная магистраль основного клапана, размещенного в части корпуса ресивера, герметизирующей расширительную камеру пускового устройства. Проходное сечение основного клапана закономерно увеличивается во время пуска подводного аппарата таким образом, что при падении давления в ресивере до 0,95 - 0,9 от первоначального сечение составляет 0,7 - 0,6 от максимального, а полное раскрытие происходит при остаточном давлении в ресивере, составляющем 0,75 - 0,85 от начального.

Сравнительно большая расширительная емкость (20 - 45% от объема ресивера) в сочетании с заявленным законом проходного сечения регулятора воздуха высокого давления (ВВД) от его текущего значения в ресивере обеспечивают в автоматическом режиме пуск подводного аппарата с необходимой выходной скоростью в требуемом диапазоне глубин погружения морского подвижного носителя при наличии только управляющего электросигнала на электромагнитном приводе пускового клапана сечением 5 - 10% от суммарного полного проходного сечения регулятора.

К недостаткам прототипа можно отнести большие массогабаритные характеристики пускового клапана, несущего основную нагрузку по перепуску воздуха на малых глубинах, и занимающего существенную часть объема расширительной полости, а также сложную конструкцию расположенного внутри ресивера основного двухрежимного клапана.

Техническим результатом заявляемой полезной модели является обеспечение более высокой технологичности конструкции регулятора ВВД и повышения надежности его функционирования без ухудшения качества регулирования расхода воздуха, создающего выталкивающий подводный аппарат силовой импульс, в зависимости от противодействующего гидростатического давления, а также упрощение операций по его настройке и проверке работоспособности в условиях массового производства.

Решение поставленной задачи достигается тем, что конструкция устройства содержит заполненную жидкостью с добавлением ингибитора и герметично закрытую разрывной мембраной пусковую трубу с кольцом обтюрации в передней ее части, совмещенным с тормозным устройством поршня, обеспечивающим совместно с поршнем поперечную фиксацию подводного аппарата. Также в состав устройства входят баллон с газом (воздухом) высокого давления с размещенной в нем выходной магистралью регулятора ВВД, расположенного в соединенной с баллоном клапанной коробке и включающего стартовый клапан и два клапана разных проходных сечений, имеющие управляющие полости, и дополнительная секция пусковой трубы, корпус которой совместно с баллоном и поршнем образуют расширительную полость, в которой установлены упоры для начальной фиксации положения поршня. Управляющие полости обоих клапанов связаны между собой и с выходом стартового клапана каналом, при этом в канале установлен регулятор времени задержки срабатывания клапана большего сечения по отношению к открытию клапана меньшего сечения. Регулятор времени задержки выполнен в виде регулируемого дросселя, включающего подвижный стержень, имеющий вырез, взаимодействующий с проходным сечением канала, связывающего управляющие полости клапанов, и соединенный с подпружиненным центром герметично прикрепленной к наружной поверхности клапанной коробки мембраны.

Наличие в составе устройства регулятора времени задержки, взаимодействующего не с текущим давлением в баллоне, а с гидростатическим давлением окружающей среды, позволяет упростить схему функционирования регулятора за счет перехода от трехступенчатого регулирования к двухступенчатому.

Предлагаемая полезная модель поясняется следующими чертежами:

- на фиг.1 показано общее устройство модели (продольный разрез);

- на фиг.2 показан разрез клапанной коробки, располагаемой в задней части устройства, баллона и выходной магистрали регулятора ВВД;

- на фиг.3 изображен разрез клапанной коробки в плоскости, параллельной продольным осям устройства и регулятора времени.

На фиг.1 изображен общий вид полезной модели в разрезе, на котором подводный аппарат 1 размещен в пусковой трубе 2, расточенной под поршень 3, с неподвижно установленным в ее передней части обтюрирующим кольцом 4, образующим с внутренней поверхностью пусковой трубы демпфирующую полость 5, по размерам согласованную с кольцевым плунжером 6 поршня 3.

Подводный. аппарат опирается головной частью на обтюрирующее кольцо 4, а челноками 7 - на пазы 8, При транспортировке и хранении в продольном направлении перемещение аппарата ограничивают кольцевой буфер 9 и разрывная мембрана 10, которая герметизирует внутренний, заполненный жидкостью объем пусковой трубы 2. Начальная фиксация поршня 3 от разворота относительно его продольной оси обеспечивается упорами 11.

С другой стороны трубы 2 герметично пристыкована включающая баллон 12 секция с образованием расширительной полости 13. В торцевой, ограничивающей расширительную полость 13, стенке баллона 12 выполнено резьбовое гнездо, в котором герметично закреплена выходная магистраль 14, оформленная в виде трубы. В задней части баллона находится резьбовое гнездо, в которое ввернута с обеспечением герметичности соединения клапанная коробка 15, предназначенная для размещения регулятора ВВД, устройства наполнения баллона и регулятора времени задержки 16.

Продольный разрез клапанной коробки представлен на фиг.2. Внутри клапанной коробки выполнена полость 17, соединенная с внутренним объемом баллона 12 цилиндрическим каналом 18, воздух в которой находится под давлением, соответствующим давлению во внутренней полости баллона 12. С полостью 17 соединены не показанные на чертеже перепускной клапан и устройство наполнения баллона. Также внутри клапанной коробки выполнена полость 19, герметично отделенная от полости 17 клапанами 20 и 21 регулятора ВВД и находящаяся до момента пуска аппарата под атмосферным давлением. Полость 19 связана с выходной магистралью 14 с помощью проходных сечений 22. В верхней части клапана 20 расположена управляющая полость 23, связанная с полостью, в которой расположен стартовый клапан, внутренним каналом 24. От управляющей полости 23 идет внутренний канал 25, соединяющий ее с управляющей полостью 26 клапана 21. Проходное сечение канала 25 частично перекрыто подвижным стержнем 27 регулятора времени задержки 16.

На фиг.3 показано устройство регулятора времени задержки 16, располагаемого в теле клапанной коробки 15, в которой выполнена внутренняя полость 28. Во внутренней полости 28 расположен подвижный стержень 27 и пружина 29, определяющая начальное положение жесткого центра 30 мембраны 31, а также закон его перемещения под действием изменяющегося наружного гидростатического давления. К жесткому центру 30 прикреплен подвижный стержень 27, в теле которого выполнена проточка 32, частично перекрывающая проходное сечение канала 25.

Пусковое устройство работает следующим образом.

На базе приготовления в баллон 12 набирается газ (воздух) высокого давления, а во внутреннюю полость пусковой трубы 2 - жидкость с добавлением ингибитора.

После подачи устройства на носитель на глубине подводный аппарат 1 будет находиться в жидкости под забортным давлением вследствие малой жесткости мембраны 10. При этом по мере увеличения глубины нахождения носителя будет изменяться гидростатическое давление, действующее на жесткий центр 30 и мембрану 31, которые, перемещаясь внутрь полости 28 и сжимая пружину 29, будут вызвать перемещение подвижного стержня 27, проточка 32 которого будет при этом увеличивать площадь проходного сечения канала 25. При уменьшении глубины нахождения носителя подвижный стержень 27 под действием пружины 29 будет перемещаться в обратном направлении, вызывая уменьшение площади проходного сечения канала 25.

Осуществление пуска подводного аппарата производится подачей электропитания на привод не показанного на чертежах стартового клапана (электромагнитного пневмоклапана), который открывает доступ воздуха под давлением из полости 17 через внутренний канал 24 в управляющую полость 23 клапана 20, имеющего меньшее сечение. При уравнивании давления в управляющей полости 23 и во внутренней полости 17, за счет разности уплотняемых поверхностей, клапан 20 откроется, обеспечивая доступ воздуха высокого давления во внутреннюю полость 19, а из нее - через проходные сечения 22 в выходную магистраль 14. Также воздух из управляющей полости 23 по каналу 25 поступает в управляющую полость 26, при этом положение подвижного стержня 27 регулятора времени задержки 16 будет определять время, за которое давление в управляющей полости 26 сравняется с давлением в полости 17, что приведет к открытию клапана 21 и увеличению количества воздуха, поступающего из полости баллона 12 в выходную магистраль 14.

Из выходной магистрали 14 воздух поступает в расширительную полость 13, обеспечивая повышение давления в ней выше забортного. Поршень 3, перемещаясь вдоль пусковой трубы и компенсируя потерю воды через обтюрацию, обеспечивает ускоренное по отношению к нему движение подводного аппарата 1, так как площадь поршня 3 больше площади калиброванной части подводного аппарата, находящейся на срезе кольца 4 обтюрации.

В конце разгона подводного аппарата 1 поршень 3 тормозится и затем останавливается, так как плунжер 6 сжимает в демпфирующей полости 5 жидкость, постепенно выжимая ее под образующимся повышенным давлением через уменьшающееся с перемещением поршня сечение.

При этом время, требуемое для выталкивания подводного аппарата из пусковой трубы, существенно зависит от глубины нахождения носителя. На малой глубине выталкивание происходит быстро и требует малого количества воздуха, а на большой оно происходит дольше, и, соответственно, требует большего расхода воздуха. Предлагаемый регулятор ВВД позволяет обеспечить регулирование расхода воздуха в зависимости от глубины погружения носителя за счет регулирования времени, необходимого для открытия дополнительного клапана 21, имеющего большее по сравнению с клапаном 20 проходное сечение. На малой глубине проходное сечение канала 25 уменьшено, что не позволяет уравняться давлениям в управляющей полости 26 и полости 17 до момента выхода аппарата из пусковой трубы, а, следовательно, расход воздуха обеспечивает только клапан 20 с малым проходным сечением. На большой глубине проходное сечение канала 25 открыто полностью, что приводит к быстрому открытию клапана 21 и повышенному расходу воздуха, необходимого для выталкивания аппарата из пусковой трубы 2.

1. Пусковое устройство для подводных аппаратов, характеризующееся наличием заполненной жидкостью с добавлением ингибитора и герметично закрытой разрывной мембраной пусковой трубы с кольцом обтюрации в передней ее части, совмещенным с тормозным устройством поршня, обеспечивающим совместно с поршнем поперечную фиксацию подводного аппарата, баллона с газом (воздухом) высокого давления с размещенной в нем выходной магистралью регулятора воздуха высокого давления, расположенного в соединенной с баллоном клапанной коробке, включающего стартовый клапан и два клапана разных проходных сечений, управляющие полости обоих клапанов связаны между собой и с выходом стартового клапана каналом, при этом в канале установлен регулятор времени задержки срабатывания клапана большего сечения по отношению к открытию клапана меньшего сечения, а также дополнительной секции пусковой трубы, корпус которой совместно с баллоном и поршнем образуют расширительную полость, в которой установлены упоры для начальной фиксации положения поршня.

2. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что регулятор времени задержки выполнен в виде регулируемого дросселя, включающего подвижный стержень, имеющий вырез, взаимодействующий с проходным сечением канала, связывающего управляющие полости клапанов, и соединенный с подпружиненным центром герметично прикрепленной к наружной поверхности клапанной коробки мембраны.