Подводный плавательный аппарат

(73) Патентообладатели Кузнецов Владимир Васильевич, Сычик Василий Андреевич(57 1. Подводный плавательный аппарат, содержащий корпус, энергосиловую установку, водяной движитель и систему управления, отличающийся тем, что водяной движитель выполнен в виде сквозного канала трубчатой формы, внутри которого размещена гидротурбина, причем канал расположен в вертикальной плоскости симметрии ниже ватерлинии плавательного аппарата и снабжен лобовым рассекателем в носовой части и рулем управления в кормовой части. 2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что лобовой рассекатель выполнен в виде тела вращения, образующего с заборной частью канала кольцевое сопло, причем передняя часть лобового рассекателя очерчена конической поверхностью, а его задняя часть образована вогнутой экспоненциальной поверхностью, радиально сопряженных между собой. 3. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что руль управления выполнен в форме шара с диаметральным сквозным соосным каналу отверстием и образующего с корпусом шаровой шарнир. 4. Аппарат по п. 2, отличающийся тем, что коническая поверхность лобового рассекателя выполнена с углом 20-45, а соотношение длин его передней и задней частей составляет 21 - 41. 4542 1 Изобретение относится к области судостроения и может быть использовано при строительстве подводных плавсредств. Известен подводный плавательный аппарат 1, который содержит корпус в виде диска с гофрированным ограждением, водозаборник, нагнетатель в виде ротора, лопасти которого размещены между валом и обшивкой грузового отсека ротор выполнен в виде бандажа на лопастях нагнетателя. Недостатком плавательного аппарата является сложность конструкции, невысокая скорость перемещения и маневренность. В 2 описан плавательный подводный аппарат, содержащий несущую раму цилиндрической формы, в верхней части которой расположены баллистические поплавки, движительный комплекс аппарата, состоящий из трех одинаковых движительных капсул, внутри которых установлено по двигателю. Такой аппарат управляется по кабелю, имеет сложную структуру и низкую маневренность. Прототипом предлагаемого изобретения является подводный плавательный аппарат, описанный в 3. Он имеет корпус с нишами (перегородками), средство удержания аппарата на заданной глубине в виде подледных якорей. В нижней части корпуса размещен конический патрубок, а к верхнему донышку приварена по оси последнего якоря стойка, к нижнему концу которой крепится свободный якорь троса от лебедки. Плавательный аппарат также содержит энергосиловую установку, кабину управления, балластный отсек. Недостатками устройства-прототипа являются 1. Сложность конструкции, обусловленная использованием системы якорей, средства удержания аппарата на заданной глубине. 2. Невысокая скорость, связанная со сложностью конструкции и стандартным расположением на аппарате движителей. 3. Невысокая маневренность, обусловленная сложностью конструкции. Техническим результатом изобретения является улучшение маневренности подводного плавательного аппарата, повышение скорости его движения. Поставленная задача достигается тем, что в подводном плавательном аппарате, содержащем корпус,энергосиловую установку, водяной движитель и систему управления, водяной движитель выполнен в виде сквозного канала трубчатой формы, внутри которого размещена гидротурбина, причем канал расположен в вертикальной плоскости симметрии ниже ватерлинии плавательного аппарата и снабжен лобовым рассекателем в носовой части и рулевым управлением в кормовой части. Лобовой рассекатель выполнен в виде тела вращения, образующего с заборной частью канала кольцевое сопло, причем передняя часть лобового рассекателя очерчена конической поверхностью, а его задняя часть образована вогнутой экспоненциальной поверхностью, радиально сопряженных между собой, соотношение длин передней и задней части конического рассекателя составляет 2141, а его коническая поверхность выполнена с углом 2045. Руль управления выполнен в форме шара с диаметральным сквозным соосным каналу отверстием и образующим с корпусом шаровой шарнир. Сущность изобретения поясняет чертеж, где на фиг. 1 изображен главный вид подводного плавательного аппарата, на фиг. 2 - его вид спереди, а на фиг. 3 - его вид сверху. Подводный плавательный аппарат включает корпус 1, водяной движитель 3, выполненный в виде сквозного канала 2 трубчатой формы, внутри которого размещена гидротурбина 3. Сквозной канал 2 расположен в вертикальной плоскости симметрии ниже ватерлинии плавательного аппарата, спереди в носовой части снабжен лобовым рассекателем 4, а сзади в кормовой части соединен с рулем управления 5. Гидротурбина 3 соединена валом с энергосиловой установкой 6, а на ее выходном валу размещены гребные винты 7. Энергосиловая установка 6 размещена в одной из камер энергообеспечения 8, которые, как и пассажирские салоны 9, разделены перегородками 10 с дверными проемами. В нижней части подводного плавательного аппарата размещены камеры энергообеспечения 8 и балластные цистерны 11. Руль управления 5 выполнен в форме шара с диаметральным сквозным соосным сквозному каналу 2 отверстием и образует с корпусом 1 шаровой шарнир. Руль управления 5 содержит корпус с направляющими секторами 12. Управление рулем 5 осуществляется механизмом управления 13. Кабина управления 14 с перископом 15 размещена в передней части корпуса 1. Лобовой рассекатель 4 соединен с корпусом 1 плавательного аппарата амортизационными ребрами 16. Лобовой рассекатель 4 выполнен пустотелым из твердого стойкого к влажным средам материала с заданным ресурсом плавучести. Его передняя часть представляет коническую поверхность вращения 2045, а задняя часть выполнена в виде поверхности вращения, огибающая которой является вогнутой экспонентой, причем передняя и задняя части лобового рассекателя 4 радиально сопряжены, а соотношение длин 1 передней и задней 2 его частей составляет 2141. Лобовой рассекатель 4 образует с заборной частью канала 4 кольцевое сопло. Как показали результаты эксперимента и расчеты, такое конструктивное исполнение лобового рассекателя 4 обеспечивает по сравнению с прототипом снижение более чем в 2 раза лобового сопротивления подводного плавательного аппарата и существенно повышает эффект втягивания водяного потока в сквозной канал 2, то есть улучшение гидродинамические свойства водяного потока в канале 2, действующего на гидротур 2 4542 1 бину 3. Корпус 1 плавательного аппарата выполнен из твердого, устойчивого к влажным средам материала,например из нержавеющей стали, в форме овала вращения. Его размеры определяются требуемой грузоподъемностью и технической обеспеченностью, а форма исполнения обеспечивает минимизацию гидравлического сопротивления при движении плавательного аппарата. Сквозной канал 2 водяного движителя размещен ниже ватерлинии подводного плавательного аппарата, выполнен трубчатой цилиндрической формы, в результате чего обеспечивается ламинаризация текущего в канале 2 водяного потока, а расширяющаяся форма сквозного канала 2 образует с лобовым рассекателем 4 кольцевое сопло, что резко повышает коэффициент истечения воды в канал 2. Он выполнен из твердого и устойчивого к влажным средам материала. Внутренний диаметр и длина сквозного канала 2 определяются размерами подводного аппарата, требуемой мощностью гидротурбины 3, силовой установки, числом и размерами гребных винтов 7. В сквозном канале 2 водяного движителя формируется водяной поток с требуемыми гидродинамическими свойствами, обеспечивая работу в оптимальном режиме гидротурбины 3 и гребных винтов 7 плавательного аппарата. В расширяющейся выходной части сквозного канала 2 установлена гидротурбина 3 с группой винтов 7 на ее выходному валу. Шаровый руль управления 5, размещенный в кормовой части сквозного канала 2 и образующий с корпусом 1 шаровой шарнир, с помощью механизма управления 13 электромагнитного или электромеханического типа может изменять свое положение в пространстве и изменять угол наклона направляющих секторов. Такая конструкция руля управления 5 и его размещение на выходе сквозного канала 2 обеспечивают эффективное управление подводным плавательным аппаратом и удержание курса заданного направления. Поскольку водяной движитель и лобовой рассекатель 4 расположены ниже ватерлинии подводного плавательного аппарата, то через его сквозной канал 2 циркулирует водяной поток, обеспечивая работу гребных винтов 7, то есть движение плавательного аппарата и по поверхности водоемов. При запуске гидротурбины 3 с помощью двигателя энергосиловой установки 6 приводятся во вращение винты 7 и подводный плавательный аппарат начинает движение в заданном направлении. Появляющийся водяной поток в сквозном канале 2 обладает высокими гидродинамическими свойствами и резко повышает мощность гидротурбины, а следовательно, возрастает скорость вращения гребных винтов 7 и повышается предельная скорость движения плавательного аппарата. Устанавливая руль управления 5 в соответствующее положение с помощью механизма управления 13, выбирается заданный курс движения плавательного аппарата. Благодаря размещениюгидротурбины 3 и гребных винтов 7 в сквозном канале 2 водяного движителя резко снижаются шумы, издаваемые движущимся подводным плавательным аппаратом, то есть снижается возможность его обнаружения. Существенное улучшение маневренности плавательного аппарата обеспечивает конструкция руля управления 5, который выполнен в форме шара, образует с корпусом 1 шарнир и размещен на выходе сквозного канала 3. Создан лабораторный макет подводного плавательного аппарата по представленной на фиг. 1 конструкции, который, как показали результаты испытаний и расчета, позволяет развивать в подводном режиме скорость, превышающую 110 км/час плавательный аппарат обладает высокой стабильностью курса и устойчивостью в движении, причем его предельная скорость более чем в 2 раза превышает скорость устройствапрототипа. Технико-экономические преимущества предлагаемого подводного плавательного аппарата в сравнении с базовым устройством-прототипом и другими аналогами 1. Более чем в 2 раза возрастает предельная скорость движения. 2. Более чем в 3 раза снижаются издаваемые шумы. Источники информации 1. А.с. СССР 1784522, МПК В 63 С 8/00. 2. Патент России 1819794, МПК В 63 С 8/00. 3. А.с. СССР 1821406, МПК В 63 С 8/00. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 4