RU2247057C1

RU2247057C1 - Depth stabilization unit for deep-water drifting device

Info

Publication number: RU2247057C1
Application number: RU2003115768/11A
Authority: RU
Inventors: Ю.И. Гузий (RU); Ю.И. Гузий; В.Г. Костромитинов (RU); В.Г. Костромитинов; к Б.Н. Хижн (RU); Б.Н. Хижняк; О.К. Чечот (RU); О.К. Чечот
Priority date: 2003-05-27
Filing date: 2003-05-27
Publication date: 2005-02-27

Abstract

FIELD: marine engineering; depth stabilization units for drifting devices.

SUBSTANCE: proposed depth stabilization unit includes pressure sensor, control system, electric motor switch mechanically connected with working member and storage battery. Mounted in parallel with pressure sensor is differential pressure sensor whose second cavity is connected with outside medium through compensating reservoir and electromagnetic valve connected with control system by signals. Working member is made in form of hydraulic pump transferring sea water to ballast chamber connected with high-pressure air source by means of pipe lines and valves and with sea medium by means of safety valve.

EFFECT: possibility of keeping the unit at preset depth at high accuracy.

1 dwg

Description

Изобретение относится к морской технике, а конкретно к устройствам стабилизации глубины плавания дрейфующих приборов, используемых в научных, промышленных и военных целях.The invention relates to marine engineering, and in particular to devices for stabilizing the depth of navigation of drifting devices used for scientific, industrial and military purposes.

Известны радиогидроакустические буи (английские и американские, например AN/SSQ-23, “Джуди” (АРR-58)и др.), в которых корпус с гидрофонами и источниками питания удерживается на глубине кабель-тросом, прикрепленным к плавающей части с антенной и передатчиком (см. Сотников И.М., Брусенцов И.А. “Авиация против подводных лодок”, М., 1970 г., также Клюкин И.И. “Звук и море”, Судостроение, 1974 г.). Основные недостатки буев - малая глубина использования, большие колебания по глубине, особенно при волнении моря.Radio-acoustic buoys are known (English and American, for example AN / SSQ-23, “Judy” (APR-58), etc.), in which the housing with hydrophones and power sources is held at a depth by a cable attached to a floating part with an antenna and transmitter (see Sotnikov I.M., Brusentsov I.A. “Aviation against submarines”, M., 1970, also Klyukin I.I. “Sound and sea”, Shipbuilding, 1974). The main disadvantages of buoys are shallow depth of use, large fluctuations in depth, especially when the sea is rough.

Известны устройства, малоподверженные влиянию качки, приводящей к появлению помех и искажению результатов измерений, - это FLIP, SPAR и др., корпус которых имеет вид цилиндра диаметром 4,8 м и длиной 108 м и состоит из отсеков - балластного, отсека плавучести и стабилизации, аппаратного. В отсеках размещены насосы и клапаны балластной системы, запасы воздуха высокого давления (см. Простаков А.П. “Гидроакустика и корабль”, Судостроение, 1967 г.).Known devices that are less susceptible to the influence of pitching, which leads to noise and distortion of measurement results, are FLIP, SPAR, etc., the body of which has the form of a cylinder with a diameter of 4.8 m and a length of 108 m and consists of compartments - ballast, compartment buoyancy and stabilization hardware. The compartments contain pumps and valves of the ballast system, stocks of high-pressure air (see Prostakov A.P. “Hydroacoustics and Ship”, Shipbuilding, 1967).

Несмотря на размещение дополнительных стабилизаторов, при волнении 4 балла скорость вертикального перемещения (по данным источника) составляет 3 м/с, что недопустимо при проведении специальных исследований.Despite the placement of additional stabilizers, with a wave of 4 points, the speed of vertical movement (according to the source) is 3 m / s, which is unacceptable during special studies.

Известна автоматическая плавающая мина, в которой система стабилизации глубины состоит из приемника внешнего давления воды, прибора управления (гидростатический аппарат), включателя электродвигателя с рабочим органом (гребной винт) и аккумуляторной батареи (см. Морозов К. В. “Минно-торпедное оружие”, М., 1974 г.).An automatic floating mine is known, in which the depth stabilization system consists of an external water pressure receiver, a control device (hydrostatic apparatus), an electric motor switch with a working body (propeller), and a battery (see Morozov K. V. “Mine and torpedo weapons” , M., 1974).

Удержание прибора на заданном углублении (±1 м) достигается периодическим подключением аккумуляторной батареи и электродвигателя.Holding the device at a given recess (± 1 m) is achieved by periodically connecting the battery and electric motor.

Указанная система принята авторами за прототип изобретения.The specified system is adopted by the authors as a prototype of the invention.

Основным недостатком принятого за прототип изобретения устройства является практически невозможная полная компенсация плавучести из-за различной солености и температуры воды и подводных течений, что требует постоянного расхода запасов электроэнергии и сокращает общее время дрейфа мины.The main disadvantage of the device adopted as a prototype of the invention is the almost impossible complete compensation for buoyancy due to different salinity and temperature of water and underwater currents, which requires a constant consumption of energy reserves and reduces the total time of mine drift.

Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение удержания прибора на любой заданной глубине с высокой точностью (не более ±0,3-0,5 м от заданного значения глубины) с редкими включениями исполнительного механизма, обеспечивающими минимальный расход энергии, т.е. большую длительность автономного дрейфа.The objective of the invention is to ensure that the device is held at any given depth with high accuracy (not more than ± 0.3-0.5 m from the set depth value) with rare actuator inclusions that ensure minimal energy consumption, i.e. longer autonomous drift.

Указанная цель обеспечивается тем, что в системе стабилизации глубины дрейфующего прибора, содержащей датчик давления, прибор или систему управления, включатель электродвигателя с рабочим органом и аккумуляторную батарею, параллельно с датчиком давления установлен дифференциальный датчик давления, вторая полость которого соединена с забортной средой через компенсационный резервуар и электромагнитный клапан, сигнально связанный с системой управления, а рабочий орган электродвигателя выполнен в виде гидронасоса, перекачивающего забортную воду в балластную камеру, соединенную системой трубопроводов и клапанов с источником воздуха высокого давления и через предохранительный клапан с забортной средой.This goal is ensured by the fact that in the depth stabilization system of a drifting device containing a pressure sensor, a device or control system, an electric motor switch with a working body and a battery, a differential pressure sensor is installed in parallel with the pressure sensor, the second cavity of which is connected to the outboard medium through a compensation tank and an electromagnetic valve, signal-connected with the control system, and the working body of the electric motor is made in the form of a hydraulic pump pumping a bottom water to the ballast chamber connected by a system of pipelines and valves to a high-pressure air source and through a safety valve with an outboard medium.

Перечисленные признаки обеспечивают высокую точность заданной глубины дрейфа при минимальном расходе энергии.These signs provide high accuracy of a given drift depth with minimal energy consumption.

Устройство схематично изображено на чертеже, где: 1 - блок приборов управления, 2 - аккумуляторная батарея, 3 - включатель, 4 - электродвигатель, 5 - гидронасос, 6 - датчик давления, 7 - дифференциальный датчик давления, 8 - электромагнитный клапан, 9 - компенсационный резервуар, 10 - балластная камере, 11 - клапан, 12 - система трубопроводов, 13 - баллон воздуха высокого давления, 14 - воздушный редуктор, 15 - предохранительный клапан.The device is schematically shown in the drawing, where: 1 - control unit, 2 - battery, 3 - switch, 4 - electric motor, 5 - hydraulic pump, 6 - pressure sensor, 7 - differential pressure sensor, 8 - electromagnetic valve, 9 - compensation reservoir, 10 — ballast chamber, 11 — valve, 12 — piping system, 13 — high-pressure air cylinder, 14 — air reducer, 15 — safety valve.

Устройство функционирует следующим образом:The device operates as follows:

Изменение глубины погружения дрейфующего прибора измеряется датчиком давления 6, причем даже при погрешности датчика ±0,5% погрешность на больших глубинах будет более нескольких метров. Поэтому одновременно производятся измерения дифференциальным датчиком давления 7, при этом в диапазоне 10 м даже при погрешности датчика ±1,0% погрешность измерения составит несколько сантиметров. После прохождения каждых 10 м глубины приборы управления 1 дают команду на “обнуление” датчика 7, т.е. открывается клапан 8 и через компенсационный резервуар 9, гасящий резкие изменения давления, давление поступает во вторую полость датчика 7, начинающим отсчет глубины снова.The change in the immersion depth of the drifting device is measured by a pressure sensor 6, and even with a sensor error of ± 0.5%, the error at large depths will be more than several meters. Therefore, at the same time, measurements are made by a differential pressure sensor 7, while in the range of 10 m, even with a sensor error of ± 1.0%, the measurement error will be several centimeters. After passing every 10 m of the depth, the control devices 1 give a command to “zero” the sensor 7, i.e. opens the valve 8 and through the compensation tank 9, which quenches sudden changes in pressure, the pressure enters the second cavity of the sensor 7, starting the depth reading again.

Информация с датчиков поступает в блок управления, где производится вычисление скорости и ускорения движения прибора, и по результатам расчетов вырабатываются команды на включение электродвигателя 4 и насоса 5, который закачивает или откачивает воду из балластной камеры 10, тем самым изменяя плавучесть прибора.Information from the sensors enters the control unit, where the speed and acceleration of the movement of the device are calculated, and based on the calculation results, commands are issued to turn on the electric motor 4 and pump 5, which pumps or pumps out water from the ballast chamber 10, thereby changing the buoyancy of the device.

В балластную камеру через редуктор 14 закачивается воздух для обеспечения в камере противодавления, равного забортному давлению.Air is pumped into the ballast chamber through a reducer 14 to provide a backpressure equal to the overboard pressure in the chamber.

По предложенному изобретению проведены натурные испытания глубоководного прибора, показавшие работоспособность устройства с обеспечением высокой точности (десятки сантиметров) исполнения глубины дрейфа.According to the proposed invention, full-scale tests of a deep-sea device were carried out, which showed the operability of the device with high accuracy (tens of centimeters) of drift depth performance.

Claims

A device for stabilizing the depth of a deep-sea drift device, comprising a pressure sensor, a control system, an electric motor switch mechanically connected to the working body, and a storage battery, characterized in that a differential pressure sensor is installed in parallel with the pressure sensor, the second cavity of which is connected to the outboard medium through a compensation tank and an electromagnetic valve, signal-connected with the control system, and the working body is made in the form of a hydraulic pump pumping the bottom tnuyu water into the ballast chamber connected system of pipes and valves to a source of high pressure air through the safety valve - with seawater environment.