Патент на устройство управления аварийным всплытием подводной лодки

24.08.2017

Ученые  Министерства промышленности и торговли Российской Федерации запатентовали устройство управления аварийным всплытием подводной лодки.

В настоящее время «гражданская» отрасль все чаще и чаще эксплуатирует подводный флот. На подводных лодках могут располагаться научные центры, занимающиеся изучением морских глубин. Нефтяники и геологоразведчики могут изучать строение шельфов и искать месторождения полезных ископаемых в мировом океане. И чем чаще подводный флот используется в гражданской жизни, тем острее встает вопрос о безопасности экипажей и надёжности судов.

Для нормального функционирования подводных лодок или автономных подводных модулей, например, исследовательских лабораторий, работающих в северных и южных широтах — районах с обильным ледообразованием, необходимо соблюдать повышенные стандарты безопасности. Вспыхнувший на борту пожар или затопление нескольких отсеков в случае повреждения корпуса означает серьезный риск для жизни всего экипажа. Резкое всплытие на поверхность — одна из рекомендуемых мер для спасения жизни людей, но в арктических и антарктических водах существует вероятность усугубить критическое положение, столкнувшись на полном ходу с ледяной коркой на поверхности.

Сегодня для снижения силы удара, экипажи подводных лодок могут, например, сбросить почти до нуля горизонтальную скорость и уменьшить вертикальную, что, естественно, повлияет на скорость и, разумеется, время всплытия. А при тяжелых авариях, время слишком ценный ресурс, чтобы им можно было так легко пренебрегать. Одновременно с этим, устройства, которые должны обеспечить возможность экстренного всплытия, до сих пор имели конструктивные особенности, чрезмерно осложняющие подобные устройства. Так, в одном из них нужно было размещать в легком корпусе-надстройке подводного объекта всплывающие цистерны плавучести, вьюшки с гибкими связями, лебедки с приводами; в других — кажущаяся простота нивелировалась сложностью управления или необходимостью многоступенчатых предварительных расчетов.

Изобретение российских судостроителей не только решает данные проблемы, а еще и обеспечивает снижение шумов при всплытии, что чрезвычайно важно для военных судов. Подниматься на поверхность они предлагают при помощи прочной цистерны и эластичных емкостей, расположенных в проницаемых частях лодки или объекта, которые заполнены рабочей жидкостью. Емкости соединены с цистерной с помощью тробопроводов через коллектор, а также приемный трубопровод с запорным клапаном. С помощью клапана экипаж может управлять выдавливанием рабочей жидкости забортным давлением из эластичных емкостей в прочную цистерну. Трубопровод и насос помогают выкачивать рабочую жидкость из прочной цистерны, которая снабжена клапаном стравливания давления воздуха в отсек подводной лодки. Управляющее воздействие — контролируемое изменение плавучести — происходит с помощью изменения водоизмещающего объема эластичных емкостей, то есть изменения силы плавучести лодки, которая увеличивается при перекачке рабочей жидкости из прочной цистерны в эластичные емкости, уменьшаясь при выдавливании из емкостей в цистерну забортным давлением. В надводном положении лодки эластичные емкости максимально сжаты, а при погружении на рабочую глубину, последняя устанавливается как глубина всплытия.

Конструкция заявляемого устройства и способ управление всплытием иллюстрируются чертежами на фиг. 1-3. На фиг. 1 показано поперечное сечение корпуса ПЛ, включающее прочный корпус 1, проницаемую часть корпуса (например, надстройку) 2 и размещенные в ней эластичные емкости 3, которые расположены по высоте подводной лодки так, чтобы их суммарный центр объема был расположен выше верхней кромки прочной цистерны 4. Эластичные емкости 3 и прочная цистерна 4 заполнены несжимаемой рабочей жидкостью 5, например морской водой, дизельным топливом или гидравлической жидкостью, при этом в прочной цистерне 4 имеется воздушное пространство 6 над уровнем рабочей жидкости 5.

Эластичные емкости 3 соединены соединительными трубопроводами 7 с горизонтально ориентированным коллектором 8, к которому подведен приемный трубопровод 9, на котором оборудован запорный клапан 10, служащий для управления выдавливанием рабочей жидкости 5 из эластичных емкостей 3 в прочную цистерну 4. Устройство снабжено также подающим трубопроводом 11, служащим для перекачки рабочей жидкости 5 из прочной цистерны 4 в эластичные емкости 3 с помощью установленного на нем насоса 12, а прочная цистерна 4 снабжена клапаном стравливания давления воздуха 13 в отсек 14 подводной лодки.

Работа устройства и реализация способа происходит следующим образом. Для всплытия с исходной глубины удаляют небольшое количество водяного балласта из уравнительной цистерны (на фиг. 1-3 не показана), чем инициируют начало всплытия. Для удержания скорости всплытия подводной лодки не выше заданного предела открывают запорный клапан 10 на приемном трубопроводе 9, соединяющем коллектор 8 и прочную цистерну 4, и тем самым инициируют выдавливание рабочей жидкости 5 из эластичных емкостей 3, уменьшая их объем, через соединительные трубопроводы 7, коллектор 8 и приемный трубопровод 9 в прочную цистерну 4 за счет забортного гидростатического давления воды в проницаемой части корпуса 2, где расположены эластичные емкости 3. При этом поддерживают атмосферное давление в воздушном пространстве 6 прочной цистерны 4 за счет открывания клапана стравливания давления воздуха 13 в отсек 14 подводной лодки. В случае необходимости ускорения всплытия для поддержания заданной скорости всплытия, что может произойти в случае входа прочного корпуса 1 ПЛ в слой воды пониженной плотности (так называемый «слой скачка» или «пикноклин»), включают насос 12 (при закрытом запорном клапане 10) и перекачивают порции рабочей жидкости 5 из прочной цистерны 4 в эластичные емкости 3, увеличивая их объем, через подающий трубопровод 11, коллектор 8 и соединительные трубопроводы 7. Перекачку производят до достижения заданной скорости всплытия. При приближении подводной лодки к нижней поверхности льда гасят скорость всплытия, открывая запорный клапан 10 на приемном трубопроводе 9. После достижения контакта подводной лодки со льдом перекачивают дополнительную порцию рабочей жидкости 5 из прочной цистерны 4 в эластичные емкости 3 для создания прижимного усилия подводной лодки к нижней поверхности льда, необходимого для устойчивости приледненного положения ПЛ. Необходимая величина прижимного усилия зависит как от толщины льда, так и от скорости дрейфа ледяного поля.

Подробное описание решения можно посмотреть в патенте на сайте Роспатента