RU2731590C1

RU2731590C1 - Gliding underwater vehicle

Info

Publication number: RU2731590C1
Application number: RU2020103421A
Authority: RU
Inventors: Андрей Львович Сухоруков; Евгений Евгеньевич Торопов; Вячеслав Борисович Семенов
Original assignee: Акционерное общество "Центральное конструкторское бюро морской техники "Рубин"
Priority date: 2020-01-27
Filing date: 2020-01-27
Publication date: 2020-09-04

Abstract

FIELD: shipbuilding.

SUBSTANCE: invention relates to shipbuilding, in particular to self-contained unmanned underwater self-propelled vehicles (gliders) for investigation of water bodies. Gliding underwater vehicle includes a buoyancy control system consisting of ballast tanks, distributing solenoid valves, working fluid hydraulic pumps arranged in a solid housing of the gliding underwater vehicle. Elastomer tanks arranged in the gliding underwater vehicle permeable part, variable volume is made for displacement of point of application of resultant force of excessive buoyancy with possibility of banking and accordingly maneuvering of gliding underwater vehicle at heading. At the same time the buoyancy control system is divided into four independent actuating paths arranged symmetrically relative to the vertical axis of the gliding underwater vehicle, and the lightweight body is made in the form of a flattened sphere.

EFFECT: improved maneuvering characteristics of the gliding underwater vehicle in the horizontal plane, thereby increasing accuracy and improving safety of the gliding underwater vehicle control when performing complex maneuvering and reducing the probability of navigation accidents.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к судостроению, конкретно к автономным необитаемым подводным самоходным аппаратам (планерам - глайдерам) и может быть использовано для исследования водных акваторий.The invention relates to shipbuilding, specifically to autonomous uninhabited self-propelled underwater vehicles (gliders - gliders) and can be used to explore water areas.

Известен подводный аппарат «Дениз» типа «ныряющее блюдце» (см. Войтов Д.В. Подводные обитаемые аппараты / Д.В. Войтов - М.: Издательство Астрель, 2002. - стр. 84-89). В корпусе аппарата расположен кормовой насос. Пластиковые трубы огибают прочный стальной корпус. Пластиковые трубы оканчиваются соплами, способными поворачиваться в вертикальной плоскости и выбрасывать воду под любым углом. Маневрирование подводного аппарата осуществляется за счет изменения угла поворота сопел.Known underwater vehicle "Deniz" of the "diving saucer" type (see Voitov D.V. Underwater manned vehicles / D.V. Voitov - Moscow: Astrel Publishing House, 2002. - pp. 84-89). A feed pump is located in the body of the apparatus. Plastic pipes wrap around a robust steel body. Plastic pipes end with nozzles that can rotate in a vertical plane and eject water at any angle. Maneuvering of the underwater vehicle is carried out by changing the angle of rotation of the nozzles.

Недостатки данного подводного аппарата связаны со значительным расходом энергии, затрачиваемой на создание струйного течения в соплах и, соответственно, на движение и маневрирование подводного аппарата, а также с трудностями в реализации механизма поворота сопел на значительных глубинах из-за высокого забортного давления, что снижает его надежность и живучесть, ухудшает маневренные характеристики и может быть причиной навигационных аварий.The disadvantages of this underwater vehicle are associated with a significant consumption of energy spent on creating a jet flow in the nozzles and, accordingly, on the movement and maneuvering of the underwater vehicle, as well as difficulties in the implementation of the nozzle rotation mechanism at considerable depths due to high outboard pressure, which reduces it reliability and survivability, impairs maneuverability and can cause navigation accidents.

Известен подводный аппарат, содержащий полый корпус в форме двояковыпуклой линзы с гребными винтами, рулем и сквозным каналом (пат. RU №2356780, опубл. 27.05.2009, МПК: B63G 8/00). В сквозном канале расположен движитель в виде винта Архимеда с возможностью реверсивного вращения и обеспечения движения подводного аппарата по вертикали. Гребные винты установлены напротив друг друга по периметру корпуса неподвижно на кронштейнах с возможностью изменения частоты их вращения, что обеспечивает маневрирование подводного аппарата.Known underwater vehicle containing a hollow body in the form of a biconvex lens with propellers, a rudder and a through channel (US Pat. RU No. 2356780, publ. 27.05.2009, IPC: B63G 8/00). The propeller in the form of an Archimedes screw is located in the through channel with the possibility of reversible rotation and ensuring the vertical movement of the underwater vehicle. The propellers are mounted opposite each other along the perimeter of the hull fixedly on the brackets with the possibility of changing the frequency of their rotation, which ensures maneuvering of the underwater vehicle.

Недостатки данного подводного аппарата связаны со значительным расходом энергии, затрачиваемой на вращение гребных винтов и винта Архимеда в сквозном канале, а также с трудностями в реализации вращения винта Архимеда на значительных глубинах из-за высокого забортного давления, что снижает его надежность и живучесть, ухудшает маневренные характеристики и может быть причиной навигационных аварий.The disadvantages of this underwater vehicle are associated with the significant energy consumption spent on the rotation of the propellers and the Archimedes propeller in the through channel, as well as with the difficulties in implementing the rotation of the Archimedes propeller at significant depths due to the high outboard pressure, which reduces its reliability and survivability, impairs the maneuverable characteristics and can cause navigation accidents.

Известен подводный планер - глайдер, принимаемый за прототип (пат. RU №2669244, опубл. 09.10.2018, МПК: B63G 8/00). Подводный планер - глайдер, включает систему управления плавучестью, состоящую из балластных цистерн, распределительных электромагнитных клапанов, гидронасосов рабочей жидкости, размещенных в прочном корпусе подводного планера - глайдера, эластомерных емкостей, размещенных в проницаемой части подводного планера - глайдера. При этом система управления плавучестью разделена на два независимо работающих исполнительных тракта, расположенных симметрично относительно диаметральной плоскости подводного планера - глайдера, а эластомерные емкости выполнены с изменяемым объемом для осуществления смещения точки приложения равнодействующей силы избыточной плавучести относительно диаметральной плоскости, с возможностью накренения и, соответственно, маневрирования подводного планера - глайдера по курсу.Known underwater glider - glider, taken as a prototype (US Pat. RU No. 2669244, publ. 09.10.2018, IPC: B63G 8/00). The underwater glider - glider includes a buoyancy control system, consisting of ballast tanks, control solenoid valves, hydraulic pumps of the working fluid, located in a strong body of the underwater glider - glider, elastomeric containers located in the permeable part of the underwater glider - the glider. In this case, the buoyancy control system is divided into two independently operating executive tracts, located symmetrically relative to the diametrical plane of the underwater glider - glider, and the elastomeric containers are made with a variable volume to displace the point of application of the resultant force of excess buoyancy relative to the diametrical plane, with the possibility of tilting and, accordingly, maneuvering an underwater glider - glider along the course.

Недостатки данного подводного аппарата связаны с большим диаметром циркуляции при маневрировании подводного аппарата по курсу из-за ограниченной возможности смещения точки приложения равнодействующей силы избыточной плавучести относительно диаметральной плоскости, что ограничивает возможности маневрирования подводного аппарата в горизонтальной плоскости и может являться причиной навигационных аварий.The disadvantages of this underwater vehicle are associated with a large circulation diameter when maneuvering the underwater vehicle along the course due to the limited possibility of displacement of the point of application of the resultant force of excess buoyancy relative to the center plane, which limits the ability to maneuver the underwater vehicle in the horizontal plane and can cause navigation accidents.

Задачей изобретения является разработка нового устройства планирующего подводного аппарата с улучшенными маневренными характеристиками в горизонтальной плоскости, которое позволяет устранить недостатки прототипа, тем самым, уменьшить вероятность навигационных аварий.The objective of the invention is to develop a new device for a gliding underwater vehicle with improved maneuverability in the horizontal plane, which eliminates the disadvantages of the prototype, thereby reducing the likelihood of navigation accidents.

Технический результат изобретения заключается в повышении безопасности управления планирующим подводным аппаратом при выполнении им сложного маневрирования за счет значительного уменьшения диаметра циркуляции и повышения маневренных характеристик в горизонтальной плоскости, тем самым, уменьшается вероятность навигационных аварий.The technical result of the invention is to improve the safety of control of the gliding underwater vehicle when performing complex maneuvers by significantly reducing the circulation diameter and increasing the maneuvering characteristics in the horizontal plane, thereby reducing the likelihood of navigation accidents.

Сущность изобретения заключается в том, что планирующий подводный аппарат включает систему управления плавучестью, состоящую из балластных цистерн, распределительных электромагнитных клапанов, гидронасосов рабочей жидкости, размещенных в прочном корпусе планирующего подводного аппарата. Эластомерные емкости, размещенные в проницаемой части планирующего подводного аппарата, выполнены с изменяемым объемом для осуществления смещения точки приложения равнодействующей силы избыточной плавучести с возможностью накренения и, соответственно, маневрирования планирующего подводного аппарата по курсу. При этом система управления плавучестью разделена на четыре независимо работающих исполнительных тракта, расположенных симметрично относительно вертикальной оси планирующего подводного аппарата, а легкий корпус выполнен в виде сплющенной сферы.The essence of the invention lies in the fact that the gliding underwater vehicle includes a buoyancy control system, consisting of ballast tanks, control solenoid valves, hydraulic pumps of the working fluid, placed in a solid body of the gliding underwater vehicle. Elastomeric containers, located in the permeable part of the gliding underwater vehicle, are made with a variable volume for shifting the point of application of the resultant force of excess buoyancy with the possibility of tilting and, accordingly, maneuvering the gliding underwater vehicle along the course. In this case, the buoyancy control system is divided into four independently operating executive channels, located symmetrically relative to the vertical axis of the gliding underwater vehicle, and the light body is made in the form of a flattened sphere.

Сущность изобретения поясняется чертежом, гдеThe essence of the invention is illustrated by a drawing, where

на фиг. 1 - показана схема, отражающая вид сбоку планирующего подводного аппарата;in fig. 1 is a diagram showing a side view of a gliding underwater vehicle;

на фиг. 2 - показана схема, отражающая работу четырех исполнительных трактов системы управления плавучестью.in fig. 2 is a diagram showing the operation of four actuating paths of the buoyancy control system.

Планирующий подводный аппарат состоит их прочного корпуса 1, заключенного в легкий корпус в форме сплющенной сферы, проницаемой части 2 и системы управления плавучестью 3-18, которая разделена на четыре независимо работающих исполнительных тракта 3,7,11,15; 4,8,12,16; 5,9,13,17 и 6,10,14,18 расположенных симметрично относительно вертикальной оси планирующего подводного аппарата. Исполнительные тракты системы управления плавучестью 3-18 состоят из балластных цистерн 3,4,5,6, гидронасосов рабочей жидкости (обычно минеральное масло) 7,8,9,10, распределительных электромагнитных клапанов 11,12,13,14 размещенных в прочном корпусе 1, а также эластомерных емкостей 15,16,17,18 размещенных в проницаемой части 2.The gliding underwater vehicle consists of a strong body 1, enclosed in a light body in the form of a flattened sphere, a permeable part 2 and a buoyancy control system 3-18, which is divided into four independently operating executive paths 3,7,11,15; 4,8,12,16; 5,9,13,17 and 6,10,14,18 located symmetrically about the vertical axis of the gliding underwater vehicle. The executive tracts of the buoyancy control system 3-18 consist of ballast tanks 3,4,5,6, hydraulic pumps for working fluid (usually mineral oil) 7,8,9,10, control solenoid valves 11,12,13,14 housed in a robust housing 1, as well as elastomeric containers 15,16,17,18 placed in the permeable part 2.

Эластомерные емкости 15,16,17,18 выполнены с изменяемым объемом для осуществления смещения точки приложения равнодействующей силы избыточной плавучести относительно вертикальной оси планирующего подводного аппарата, с возможностью накренения и, соответственно, маневрирования планирующего подводного аппарата по курсу.Elastomeric containers 15, 16, 17, 18 are made with a variable volume to displace the point of application of the resultant force of excess buoyancy relative to the vertical axis of the gliding underwater vehicle, with the possibility of tilting and, accordingly, maneuvering the gliding underwater vehicle along the course.

Планирующий подводный аппарат работает следующим образом. Задают независимую работу исполнительных трактов системы управления плавучестью, что приводит к различному объему эластомерных емкостей 15,16,17,18 в проницаемой части 2. Это, в свою очередь, смещает точку приложения равнодействующей силы избыточной плавучести относительно вертикальной оси планирующего подводного аппарата, что приводит к накренению и, соответственно, маневрированию планирующего подводного аппарата по курсу.The gliding underwater vehicle works as follows. The independent operation of the executive tracts of the buoyancy control system is set, which leads to a different volume of elastomeric containers 15,16,17,18 in the permeable part 2. This, in turn, shifts the point of application of the resultant force of excess buoyancy relative to the vertical axis of the gliding underwater vehicle, which leads to to heeling and, accordingly, maneuvering of the gliding underwater vehicle along the course.

Таким образом, повышаются маневренные характеристики планирующего подводного аппарата в горизонтальной плоскости, тем самым увеличивается точность и повышается безопасность управления планирующим подводным аппаратом при выполнении им сложного маневрирования и уменьшается вероятность навигационных аварий.Thus, the maneuvering characteristics of the gliding underwater vehicle in the horizontal plane are increased, thereby increasing the accuracy and safety of control of the gliding underwater vehicle when performing complex maneuvers and reducing the likelihood of navigation accidents.

Claims

A gliding underwater vehicle, including a buoyancy control system, consisting of ballast tanks, control solenoid valves, hydraulic pumps of the working fluid, located in a solid body of the gliding underwater vehicle, elastomeric containers located in the permeable part of the gliding underwater vehicle, made with a variable volume to displace the point of application the resultant force of excess buoyancy with the possibility of tilting and, accordingly, maneuvering the gliding underwater vehicle along the course, characterized in that the buoyancy control system is divided into four independently operating executive tracts located symmetrically relative to the vertical axis of the gliding underwater vehicle, and the light body is made in the form of a flattened sphere ...