RU2529589C2

RU2529589C2 - Submarine flotation chamber

Info

Publication number: RU2529589C2
Application number: RU2013102429/11A
Authority: RU
Inventors: Виктор Иванович Метёлкин
Original assignee: Виктор Иванович Метёлкин
Priority date: 2013-01-14
Filing date: 2013-01-14
Publication date: 2014-09-27
Also published as: RU2013102429A

Abstract

FIELD: transport.

SUBSTANCE: invention relates to underwater automatic and remote-control manned and unmanned low-speed submersibles for development of global ocean. Proposed chamber comprises flexible shell filled with gas via feed and exhaust lines and shell folding device. Flexible shell is arranged between top and bottom platforms connected be their edges with the help of sheet springs and hinges while at their centre parts resilient belted-bias hoses are arranged between said top and bottom platforms in hydraulic or pneumatic version.

EFFECT: fast surfacing or diving of submarine.

3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к камерам плавучести подводных обитаемых и необитаемых аппаратов с автоматическим и телеуправляемым регулированием, преимущественно тихоходных, используемых для освоения мирового океана.The invention relates to buoyancy chambers of underwater inhabited and uninhabited vehicles with automatic and remote control, mainly low-speed, used for the development of the oceans.

Известны камеры плавучести подводных аппаратов, представляющие собой гибкие оболочки, наполняемые воздухом из резервуара сжатого воздуха. Для регулирования плавучести их наполняют воздухом или выпускают из них воздух (см., например, патент РФ №24987 на полезную модель «Подводный аппарат с крыльями»).The buoyancy chambers of underwater vehicles are known, which are flexible shells filled with air from a compressed air reservoir. To regulate buoyancy, they are filled with air or air is released from them (see, for example, RF patent No. 24987 for the utility model “Underwater vehicle with wings”).

Известны также камеры плавучести подводных аппаратов, в которых гибкие оболочки снабжены крышками, которыми закрывают камеры плавучести в спущенном состоянии во время движения подводного аппарата (см., например, патент РФ №2120883 на изобретение «Подводная лодка»).Buoyancy chambers of underwater vehicles are also known, in which flexible shells are equipped with covers to cover the deflected buoyancy chambers during movement of the underwater vehicle (see, for example, RF patent No. 2120883 for the invention of the "Submarine").

Известны также камеры плавучести подводных аппаратов, в которых используются гибкие оболочки, заключенные в сетку из тросов (см., например, патент РФ №2120882 на изобретение «Подводная лодка»). Натягивая тросы лебедками, ускоряют процесс выпуска воздуха их оболочки, что приводит к уменьшению плавучести.Buoyancy chambers of underwater vehicles are also known, which use flexible shells enclosed in a grid of cables (see, for example, RF patent No. 2120882 for the invention of the "Submarine"). By pulling the ropes with winches, they accelerate the air release process of their shell, which leads to a decrease in buoyancy.

В качестве прототипа выбрано известное устройство (см., например, патент РФ №2120882 на изобретение «Подводная лодка»), включающее подводный аппарат с камерами плавучести из гибких оболочек, заключенных в сетку из тросов, набор лебедок для натяжения тросов и крышек для размещения оболочек в спущенном состоянии во время движения подводного аппарата. Камера плавучести при этом используется преимущественно в качестве средства аварийного всплытия. Для этого в аварийной ситуации открывают крышки, ослабляют тросы и наполняют камеры сжатым воздухом или газами от пиропатрона. Складывание камер плавучести производится при одновременном выпускании воздуха или газов и натягивании тросов. После складывания камеры плавучести закрываются крышками. При такой конструкции камер плавучести процесс наполнения и складывания занимает много времени, при этом подводный аппарат должен находиться в неподвижном состоянии во избежание повреждения камер плавучести, и, кроме того, оболочки камер плавучести могут быть повреждены забортными предметами.As a prototype, a well-known device is selected (see, for example, RF patent No. 2120882 for the invention "Submarine"), including an underwater vehicle with buoyancy chambers made of flexible shells enclosed in a mesh of cables, a set of winches for pulling cables and covers for placing shells in a deflated state while the underwater vehicle is moving. The buoyancy chamber is used primarily as a means of emergency ascent. To do this, in an emergency, open the lids, loosen the cables and fill the chambers with compressed air or gases from the squib. The folding of the buoyancy chambers is carried out with the simultaneous release of air or gases and pulling the cables. After folding, the buoyancy chambers are closed by covers. With this design of the buoyancy chambers, the filling and folding process takes a lot of time, while the underwater vehicle must be stationary to avoid damage to the buoyancy chambers, and, in addition, the shells of the buoyancy chambers can be damaged by outboard objects.

Задачей заявляемого изобретения является создание защищенной от механического воздействия конструкции камер плавучести, позволяющей осуществлять их достаточно быстрое складывание и наполнение.The task of the invention is the creation of a mechanical construction of buoyancy chambers that is protected against mechanical stress, allowing them to be folded and filled quickly enough.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в ускорении процесса складывания и наполнения газом гибкой оболочки камеры плавучести и соответственно в последующем в связи с этим изменением размеров гибкой оболочки, а следовательно, в обеспечении всплытия или погружения подводного аппарата, кроме того, в защите гибкой оболочки камеры плавучести от механического повреждения.The technical result of the claimed invention is to accelerate the process of folding and gas filling of the flexible shell of the buoyancy chamber and, accordingly, subsequently in connection with this change in the size of the flexible shell, and therefore, to ensure ascent or immersion of the underwater vehicle, in addition, to protect the flexible shell of the buoyancy chamber from mechanical damage.

Указанный технический результат достигается тем, что в камере плавучести подводного аппарата, включающей гибкую оболочку, наполняемую газом, и устройство для ее складывания, гибкая оболочка размещена между верхней и нижней платформами, которые по краям соединены друг с другом с помощью листовых пружин и шарниров, а в средней своей части снаружи между верхней и нижней платформами установлены трубчатые мускулы. Причем гибкая оболочка может быть составной и выполненной из нескольких оболочек, параллельно соединенных с магистралями наполнения и выхлопа. Материалом гибкой оболочки может быть армированная пленки или листы полимера. Кроме того, трубчатые мускулы могут быть выполнены в виде диагонально-армированных рукавов из эластичного материала и при этом они могут иметь пневматическое или гидравлическое исполнение. Следует иметь в виду, что в качестве трубных мускулов могут быть использованы трубные мускулы, разработанные компанией Festo (см., например, www.festo.com, а также руководство к Fleuidic Muscle DMSP-…/MAS-…). Подобные трубные мускулы способны осуществлять быстрое сокращение и растяжение, а это позволяет быстро изменять объем камеры всплытия. Размещение гибкой оболочки внутри полости, ограниченной платформами, плоскими пружинами и трубчатыми мускулами уменьшает риск повреждения гибкой оболочки набегающим потоком воды и забортными предметами.The specified technical result is achieved by the fact that in the buoyancy chamber of the underwater vehicle, including a flexible shell filled with gas, and a device for folding it, a flexible shell is placed between the upper and lower platforms, which are connected to each other by leaf springs and hinges, and in its middle part, tubular muscles are installed outside between the upper and lower platforms. Moreover, the flexible shell can be composite and made of several shells connected in parallel with the filling and exhaust lines. The material of the flexible sheath may be reinforced films or polymer sheets. In addition, the tubular muscles can be made in the form of diagonally reinforced sleeves made of elastic material and at the same time they can be pneumatic or hydraulic. It should be borne in mind that pipe muscles developed by Festo (see, for example, www.festo.com, as well as the manual for Fleuidic Muscle DMSP- ... / MAS- ...) can be used as tube muscles. Such tube muscles are able to carry out rapid contraction and stretching, and this allows you to quickly change the volume of the ascent chamber. Placing a flexible shell inside a cavity bounded by platforms, flat springs and tubular muscles reduces the risk of damage to the flexible shell by an incoming water stream and outboard objects.

Заявляемое техническое решение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен фронтальный вид камеры плавучести в наполненном состоянии, на фиг.2 - вид сверху на камеру плавучести, на фиг.3 - аксонометрический вид камеры плавучести, на фиг.4 показан вариант системы управления камерами плавучести.The claimed technical solution is illustrated by drawings, in which Fig. 1 is a front view of a buoyancy chamber in a filled state, in Fig. 2 is a top view of a buoyancy chamber, in Fig. 3 is an axonometric view of a buoyancy chamber, Fig. 4 shows an embodiment of a camera control system buoyancy.

Камера плавучести состоит из верхней платформы 1, нижней платформы 2, соединенных пластинчатыми пружинами 3, 4, 5 и 6 через шарниры 7 и 8. Между верхней платформой 1 и нижней платформой 2 диагонально установлены трубчатые мускулы 9. В пространстве между платформами, пружинами и мускулами расположена гибкая оболочка 10. Трубчатые мускулы 9 представляют собой диагонально-армированные рукава из эластичного материала. При подаче давления во внутреннюю полость мускула 9 рукав увеличивается в диаметре и уменьшается по длине. Трубчатые мускулы 9 могут иметь пневматическое или гидравлическое исполнение в зависимости от используемого материала рукава.The buoyancy chamber consists of an upper platform 1, a lower platform 2 connected by leaf springs 3, 4, 5 and 6 through hinges 7 and 8. Between the upper platform 1 and the lower platform 2, the tubular muscles 9 are diagonally mounted. In the space between the platforms, springs and muscles flexible shell 10 is located. Tubular muscles 9 are diagonally reinforced sleeves of elastic material. When applying pressure to the internal cavity of the muscle 9, the sleeve increases in diameter and decreases in length. Tubular muscles 9 may have pneumatic or hydraulic design, depending on the material of the sleeve.

Система управления работой камеры плавучести, например, может состоять из резервуара сжатого воздуха 11, редуктора 12, пневматического распределителя 13, клапанов 14 и 15, устройства выхлопа 16. При применении гидравлических трубчатых мускулов подача рабочей жидкости происходит из гидростанции 17 с регулятором давления 18, через управляемый гидравлический распределитель 19.The control system of the operation of the buoyancy chamber, for example, may consist of a compressed air reservoir 11, a gearbox 12, a pneumatic distributor 13, valves 14 and 15, an exhaust device 16. When using hydraulic tubular muscles, the working fluid is supplied from a hydraulic station 17 with a pressure regulator 18, through controllable hydraulic distributor 19.

Камера плавучести работает следующим образом. Для наполнения камеры плавучести переключением распределителя 19 сбрасывают давление рабочей жидкости в трубчатых мускулах 9 и одновременно распределителем 13 включают подачу сжатого воздуха из резервуара 11 в гибкую оболочку 10. Для сброса воздуха из камеры плавучести распределителем 13 соединяют полость гибкой оболочки 10 с устройством выхлопа 16 и распределителем 19 включают подачу рабочей жидкости в трубчатые мускулы 9. Сокращение трубчатых мускулов 9 сдвигает платформы 1 и 2 и уменьшает объем камеры плавучести.The buoyancy chamber works as follows. To fill the buoyancy chamber by switching the distributor 19, the pressure of the working fluid in the tubular muscles 9 is released, and at the same time, the distributor 13 turns on the supply of compressed air from the tank 11 to the flexible shell 10. To discharge the air from the buoyancy chamber, the distributor 13 connects the cavity of the flexible shell 10 with the exhaust device 16 and the distributor 19 include the supply of working fluid to the tubular muscles 9. The contraction of the tubular muscles 9 shifts the platforms 1 and 2 and reduces the volume of the buoyancy chamber.

Для повышения устойчивости боковых стенок гибкой оболочки 10 целесообразно изготовлять ее составной из нескольких оболочек, параллельно соединенных с магистралями наполнения и выхлопа (см. фиг.3), а в качестве материала гибких оболочек 10 можно использовать армированные пленки или листы из полимеров. Сокращение и растяжение трубчатых мускулов 9 происходит быстро, например, можно достичь времени сокращения 1/ 20 с, поэтому объем камеры всплытия можно быстро изменить. Гибкая оболочка 10 размещена внутри полости, ограниченной платформами 1 и 2, плоскими пластинчатыми пружинами 3, 4, 5, 6 и трубчатыми мускулами 9, что уменьшает риск повреждения гибкой оболочки 10 набегающим потоком воды и забортными предметами.To increase the stability of the side walls of the flexible shell 10, it is advisable to make it composite of several shells connected in parallel with the filling and exhaust lines (see Fig. 3), and reinforced films or polymer sheets can be used as the material of the flexible shells 10. The contraction and stretching of the tubular muscles 9 occurs quickly, for example, it is possible to achieve a contraction time of 1/20 s, so the volume of the ascent chamber can be quickly changed. Flexible shell 10 is placed inside a cavity bounded by platforms 1 and 2, flat leaf springs 3, 4, 5, 6 and tubular muscles 9, which reduces the risk of damage to the flexible shell 10 by an incoming water flow and outboard objects.

Заявленная конструкция камеры плавучести позволяет реализовать способ изменения плавучести, при котором объем камеры плавучести изменяется без выпуска и поддува воздуха из резервуара сжатого воздуха 11, а только за счет укорачивания и удлинения трубчатых мускулов 9. При этом воздух, находящийся в гибкой оболочке 10, сжимается сильнее или слабее. В результате подводный аппарат будет медленно погружаться или всплывать без расходования запаса сжатого воздуха. При частых вертикальных перемещениях такой режим работы подводного аппарата увеличит время его нахождения под водой.The claimed design of the buoyancy chamber allows you to implement a method of changing the buoyancy, in which the volume of the buoyancy chamber changes without releasing and blowing air from the compressed air reservoir 11, but only by shortening and lengthening the tubular muscles 9. In this case, the air in the flexible shell 10 is compressed more or weaker. As a result, the underwater vehicle will slowly sink or float without consuming a supply of compressed air. With frequent vertical movements, this mode of operation of the underwater vehicle will increase the time it is under water.

Claims

1. The buoyancy chamber of the underwater vehicle, including a flexible shell, filled with gas along the filling and exhaust lines, and a device for folding a flexible shell, characterized in that the flexible shell is placed between the upper and lower platforms, which are connected to each other by leaf springs and hinges, and in the middle part outside, between the upper and lower platforms, diagonally reinforced sleeves of elastic material are installed.

2. The buoyancy chamber according to claim 1, characterized in that the flexible shell is made up of several shells connected in parallel with the filling and exhaust lines.

3. The buoyancy chamber according to claim 1, characterized in that the diagonally reinforced sleeves of elastic material can be pneumatic or hydraulic.