RU2124454C1

RU2124454C1 - Method of breaking ice cover for surfacing of submarine

Info

Publication number: RU2124454C1
Application number: RU98103102A
Authority: RU
Inventors: Ю.Н. Кормилицин; В.Е. Занд; Л.С. Волосов
Original assignee: Центральное конструкторское бюро морской техники "Рубин"
Priority date: 1998-02-23
Filing date: 1998-02-23
Publication date: 1999-01-10

Abstract

FIELD: surfacing of submarines under ice conditions. SUBSTANCE: method consists in melting ice over contour of assumed break; this contour may correspond to conning tower. Melting is effected by heating the under-ice layer of water by electric current passed through it; thus sea water is used as heating element in electric circuit. Submarine is stopped, positive buoyancy is created and surfacing is started and continued till conning tower sail rest against ice, after which rods with electrodes are extended and electric power is fed. Then ice is melted to form slits in its layer to required depth around conning tower sail, after which rods with electrodes are returned to their initial position, positive buoyancy of submarine is increased and ice weakened by slits is broken by her hull, thus bringing the submarine to surface. EFFECT: intensification of ice melting procedure. 3 dwg

Description

Изобретение относится к области создания и использования подводных лодок (ПЛ) в целях решения транспортных задач: доставка срочных грузов; торговых перевозок в районах Крайнего Севера без использования ледоколов; проведения подледных геологоразведочных работ; поиска нефтяных месторождений; изучения флоры и фауны Северного Ледовитого океана в интересах решения проблем рыболовства. Кроме того, изобретение может быть использовано и на ВМФ. The invention relates to the field of creation and use of submarines (PL) in order to solve transport problems: delivery of urgent goods; trade in the Far North without the use of icebreakers; conducting under-ice exploration; search for oil fields; studying the flora and fauna of the Arctic Ocean in the interest of solving fishing problems. In addition, the invention can be used on the Navy.

Необходимым условием использования ПЛ в акваториях, покрытых сплошным льдом, является обеспечение возможности их всплытия в надводное положение как в силу различных технологических потребностей, так и при возникновении непредвиденных ситуаций, в том числе необходимости спасения людей. A prerequisite for the use of submarines in areas covered with solid ice is the possibility of their ascent to the surface above water due to various technological needs, and in case of unforeseen situations, including the need to save people.

Известен способ разрушения ледяного покрова для всплытия подводной лодки, предусматривающий подачу к нижней поверхности льда струи нагретой жидкости (Авторское свидетельство СССР N 1174323, кл. B 63 B 35/12, публ. 1985). A known method of destroying the ice cover for the ascent of a submarine, providing for the supply of a jet of heated liquid to the lower surface of the ice (USSR Author's Certificate N 1174323, class B 63 B 35/12, publ. 1985).

Недостатком известного способа разрушения ледяного покрова для всплытия ПЛ являются значительные затраты запасов пресной воды и значительные энергетические затраты для обеспечения высокой температуры, необходимой для расплавления льда. Обеспечить эти затраты в условиях ПЛ практически невозможно. A disadvantage of the known method of destroying the ice cover for surfacing submarines is the significant cost of fresh water reserves and significant energy costs to ensure the high temperature necessary for melting the ice. To ensure these costs in terms of submarines is almost impossible.

Известен также способ разрушения ледяного покрова для всплытия ПЛ путем подачи к нижней поверхности льда нагретой воды, выбрасываемой из циркуляционной трассы (Патент N 2085432, кл. B 63 B 35/12, B 63 G 8/00, 1997 ), принятый в качестве прототипа. There is also known a method of destroying the ice cover for the ascent of a submarine by supplying heated water discharged from the circulation path to the lower surface of the ice (Patent N 2085432, class B 63 B 35/12, B 63 G 8/00, 1997), adopted as a prototype .

Недостатком известного способа разрушения ледяного покрова для всплытия ПЛ является то, что он не может найти применение при экстремальных ситуациях, так как требует много энергетических затрат и времени для его осуществления. A disadvantage of the known method of destroying the ice cover for the ascent of a submarine is that it cannot be used in extreme situations, since it requires a lot of energy and time for its implementation.

Техническая сущность настоящего изобретения состоит в разработке такого способа разрушения ледяного покрова для всплытия ПЛ, который бы позволил существенно ускорить растопление щелей в толще льда по контуру предстоящего разлома, например рубки ПЛ. The technical essence of the present invention consists in the development of such a method of destruction of the ice cover for surfacing of the submarine, which would significantly accelerate the melting of cracks in the ice thickness along the contour of the upcoming fault, for example, cutting of the submarine.

Согласно изобретению, способ разрушения льда происходит путем нагрева подледного слоя воды пропусканием через нее электрического тока, т.е. использование морской воды в качестве нагревательного элемента в электрической цепи: электроэнергетическая система (ЭЭС) ПЛ, электроды, морская вода, электроды (другого знака или фазы), ЭЭС и кабели, соединяющие указанные элементы цепи. According to the invention, the method of ice destruction occurs by heating the subglacial layer of water by passing an electric current through it, i.e. use of sea water as a heating element in an electric circuit: electric power system (EPS) of a submarine, electrodes, sea water, electrodes (of another sign or phase), EPS and cables connecting these circuit elements.

Для решения этой задачи, в непосредственной близости к нижней поверхности льда, создают локальные зоны, соприкасающиеся со льдом, и, создавая незначительную плавучесть, всплывают до упора ограждения рубки в лед. Далее выдвигают из корпуса штанги с электродами до упора их в нижнюю поверхность льда и, подавая на электроды электропитание, растопляют в толще льда щели сразу по всему периметру рубки ПЛ на расчетную глубину и затем возвращают штанги с электродами в исходное положение и застопоривают их. Увеличивая положительную плавучесть до расчетной величины, взламывают ослабленный щелями ледяной покров корпусом ПЛ и выводят ее рубку в надледное положение. To solve this problem, in the immediate vicinity of the lower surface of the ice, create local zones in contact with the ice, and, creating insignificant buoyancy, float to the limit of the fencing enclosure in ice. Next, the rods with electrodes are pulled out of the casing to the bottom of the ice, and applying power to the electrodes, melt the slots in the ice thickness immediately around the entire perimeter of the submarine cabin to the calculated depth and then return the rods with electrodes to their original position and lock them. Increasing the positive buoyancy to the calculated value, they break open the ice cover weakened by cracks in the submarine’s hull and bring its cabin to the ice position.

Такое решение поставленной задачи существенно сокращает расход энергии, время всплытия и связь ПЛ с внешней средой. This solution to the problem significantly reduces energy consumption, ascent time and communication submarines with the environment.

Данный способ не требует маневрирования под зоной разлома льда и точного размещения над ней подводной лодки перед всплытием. Кроме того, предлагаемый способ предусматривает полезное использование побочного и нежелательного для промышленного электролиза эффекта - выделения тепла, требующего его отвода, которое и используется для растопления щелей в толще льда. This method does not require maneuvering under the ice fault zone and the precise placement of a submarine above it before surfacing. In addition, the proposed method provides the beneficial use of a side effect that is undesirable for industrial electrolysis - heat generation, which requires its removal, which is used to melt the cracks in the ice thickness.

На фиг. 1 изображена часть корпуса ПЛ с рубкой в приледненном положении с выдвинутыми штоками с электродами на виде сбоку и сверху. In FIG. 1 shows a part of a submarine case with a wheelhouse in an iced position with extended rods with electrodes in side and top views.

На фиг. 2 изображена электрическая схема подвода электропитания к электродам. In FIG. 2 shows an electrical circuit for supplying power to the electrodes.

На фиг. 3 изображен шток с электродом в нерабочем положении внутри гильзы (слева) и в выдвинутом - рабочем положении (справа). In FIG. Figure 3 shows the rod with the electrode in the idle position inside the sleeve (left) and in the extended position - the working position (right).

На фиг. 1 показаны: ледовое покрытие 1, глубина растопления льда 2, выдвижные штанги с электродами 3, рубка ПЛ, легкий корпус 5, гильзы выдвижных штоков 6. In FIG. 1 shows: ice cover 1, depth of ice melting 2, extendable rods with electrodes 3, cabin of the submarine, light body 5, sleeves of extendable rods 6.

На фиг. 2 показаны: электрическая схема с электродами 7, электрические кабели 8 и распределительный щит электроэнергетической системы 9. In FIG. 2 shows: an electric circuit with electrodes 7, electric cables 8 and a distribution board of an electric power system 9.

На фиг. 3 показана конструктивная схема устройства одного элемента системы выдвижных электродов. In FIG. 3 shows a structural diagram of a device of one element of a retractable electrode system.

В нерабочем положении все элементы системы, обеспечивающей реализацию способа, в сдвинутом положении находятся в гильзах в ограждении 10 рубки, имеющем отверстия 11 для выдвижения штоков с электродами, прикрытые щитами 12 с дистанционным управлением. В верхней стержневой части штока закреплен электрод 13. Стержневая часть штока 14 вместе с электродом размещается внутри нижней трубчатой части 15 штока и подпирается снизу сжатой пружиной 16, опирающейся о дно трубчатой части штока, которая, в свою очередь, подпирается пружиной 17, опирающейся на дно гильзы 18. Обе части штока - верхняя стержневая 14 и нижняя трубчатая 15 удерживаются вместе пружинами 16 и 17 в сжатом нерабочем состоянии тросом 19, наматываемым через шкивы 21 на барабан 22, сидящем на одном валу 20 с электроприводом 23. Вал 20 удерживается стопором 24. Такая конструкция обеспечивает быстрое выдвижение электродов в рабочее положение до упора в лед после отключения стопора 24 и последующее углубление их в лед по мере его растопления под действием пружины 16 и 17. In the inoperative position, all elements of the system that ensures the implementation of the method are in the shifted position in the sleeves in the fencing 10, having openings 11 for extending the rods with electrodes, covered by shields 12 with remote control. An electrode 13 is fixed in the upper rod portion of the stem 13. The rod portion of the rod 14 together with the electrode is located inside the lower tubular portion of the rod 15 and is supported from below by a compressed spring 16 resting on the bottom of the tubular portion of the rod, which, in turn, is supported by a spring 17 resting on the bottom sleeves 18. Both parts of the rod - the upper rod 14 and the lower tubular 15 are held together by the springs 16 and 17 in a compressed inoperative state by a cable 19, wound through the pulleys 21 onto the drum 22, sitting on one shaft 20 with an electric drive 23. The shaft 20 is held with with an ax 24. This design ensures that the electrodes quickly extend to the working position until they stop in ice after the stopper 24 is turned off and then deepen into the ice as it melts under the action of the spring 16 and 17.

На фиг. 3 справа система штока с электродом показана в рабочем положении. In FIG. 3 on the right, the rod system with the electrode is shown in the operating position.

Реализация способа осуществляется следующим образом. Подводную лодку останавливают, создают незначительную положительную плавучесть, всплывают до упора ограждения рубки в лед, проверяют неподвижность подводной лодки относительно поверхности льда с помощью подледного перископа, выдвигают электроды 13 в рабочее положение, для чего отключают стопора 24 барабанов 23, чем снимают натяжение тросов 19. Подают на электроды 13 напряжение и начинают растопление щелей в толще льда, что сопровождается углублением электродов в лед по мере его растопления под действием на разжатых до конца пружин 16 и 17. Достигают расчетной глубины расплавления щелей в толще льда, о чем судят по времени расплавления, осматривают положение электродов с помощью подледного перископа и подводного освещения, снимают напряжение с электродов 13, включают электроприводы 23, наматывают троса 19 на барабаны 22, сжимают пружины 16 и 17 до прихода штоков с электродами в свои гильзы 18, включают стопора 24 и закрывают отверстия 11 в ограждении 10 рубки щитами 12. Затем увеличивают положительную плавучесть до расчетной величины, взламывают ослабленный щелями лед и всплывают из-подо льда в положение, обеспечивающее связь подводной лодки с внешним миром для проведения вентиляции, приема и выгрузки людей, грузов и прочих необходимых действий. The implementation of the method is as follows. The submarine is stopped, they create insignificant positive buoyancy, float as far as the wheelhouse fence to the stop, check the immobility of the submarine relative to the ice surface using the ice periscope, extend the electrodes 13 to the working position, for which the stopper 24 of the drums 23 is released, which removes the tension of the cables 19. They apply voltage to the electrodes 13 and begin to melt the cracks in the ice thickness, which is accompanied by a deepening of the electrodes into the ice as it melts under the action of the springs 16 and 17 unclenched to the end they dig the estimated depth of melting of the cracks in the thickness of the ice, which is judged by the time of melting, examine the position of the electrodes using an under-ice periscope and underwater lighting, remove the voltage from the electrodes 13, turn on the electric drives 23, wind the cable 19 onto the drums 22, compress the springs 16 and 17 to the arrival of the rods with electrodes in their sleeves 18, include a stopper 24 and close the holes 11 in the guard 10 of the cabin with shields 12. Then increase the positive buoyancy to the calculated value, crack the ice weakened by slots and float out from under da in the position of providing the connection of the submarine to the outside world for ventilation, receiving and unloading of people, goods and other necessary actions.

Использование предлагаемого способа сокращает время достижения связи с внешним миром из подледного положения в 2...2,5 раза по сравнению со способами, описанными в прототипе, что повышает безопасность экипажа и увеличивает вероятность решения стоящих перед ним задач. Using the proposed method reduces the time to reach communication with the outside world from the ice position by 2 ... 2.5 times compared with the methods described in the prototype, which increases the safety of the crew and increases the likelihood of solving problems facing it.

Возможности способа проверены на модельных опытах. The capabilities of the method are tested on model experiments.

При необходимости способ может быть использован и для вывода в надледное положение всего корпуса подводной лодки. If necessary, the method can be used to bring in the icy position of the entire hull of the submarine.

Claims

A method of destroying the ice cover for the ascent of a submarine, including the melting of cracks in the ice thickness along the line of the upcoming fault, characterized in that the submarine is stopped, they create insignificant positive buoyancy, float up to the stop of the wheelhouse enclosure in ice, push them out of the rod body with electrodes until they stop electrical power is supplied to the electrodes and the slots are melted in the thickness of the ice to the calculated depth, after which the rods with electrodes are returned to their original position, and the positive buoyancy is increased until etnoy values hack hull submarine weakened ice cover slots and display cutting the submarine surfaced.