бесшумный движитель подводного судна

Формула изобретения

Бесшумный движитель подводного судна, включающий электромагниты, питаемые от установленного в корпусе подводного судна источника электроэнергии, отличающийся тем, что он снабжен платформой, выполненной в виде цилиндрического тела, охватывающего с зазором корпус подводного судна на участке между выполненными на его наружной поверхности выступами, и двумя группами электромагнитов, одна из которых размещена на наружной поверхности корпуса на участке между выступами и на внутренней поверхности платформы, а другая - на торцевых поверхностях платформы и на обращенных к ним поверхностях выступов, кроме того, движитель снабжен совокупностью поворотных лопастей, установленных на наружной поверхности платформы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области судостроения и может быть использовано в качестве движителя подводных судов.

Для оценки новизны и изобретательского уровня заявленного решения рассмотрим ряд известных технических средств аналогичного назначения.

Известен движитель, предназначенный для перемещения плавучего средства в воде, содержащий жесткую оболочку с отверстиями со стороны водной среды, перекрытыми пластинами, закрепленными на оболочке с возможностью поворота, характеризующееся тем, что внутри жесткой оболочки в районе подводной части бортов плавучего средства выполнены каналы с герметичной эластичной оболочкой, установленной с возможностью взаимодействия с пластинами через отверстия в жесткой оболочке, при этом каналы соединены с гидравлическим пульсатором, см., патент РФ N 2009959, B 63 H 1/36, 1991 г.

Известен судовой движитель, содержащий упругую ленту, шарнирно закрепленную в стойках с возможностью ее колебательно-волнообразного движения, при этом упругая лента размещена вдоль борта судна, а стойки жестко соединены с бортом судна с интервалом, равным 1/2 длины волны упругой ленты, а носовой конец ленты посредством тяги соединен с приводом колебаний, см. патент РФ N 2009958, B 63 H 1/36, 1991 г.

Общим недостатком указанных аналогов является низкий коэффициент полезного действия при преобразовании энергии пульсаторного привода в полезную тягу движителя. Кроме того, подобные движители не позволяют обеспечить главное тактическое достоинство подводного судна - скрытность действия, которое во многом определяется ее первичным акустическим шумом, или, как принято говорить, шумностью. Борьба с шумностью подводных судов, в особенности военного назначения, представляет собой серьезную техническую проблему, решение которой началось уже в ходе второй мировой войны, когда были созданы шумопеленгаторные средства противолодочной обороны. Создаваемый подводным судном шум происходит от работы гребных винтов, механизмов и вследствие обтекания корпуса судна забортной водой - гидродинамический шум. Главным источником шума является гребной винт, в результате работы которого в потоке воды возникают пульсирующие гидродинамические усилия, которые через воду передаются на корпус судна, он колеблется и излучает шум. Шум, возникающий при работе многочисленных вспомогательных механизмов, также передается на корпус судна через воздушную среду и через конструкции, связанные с этими механизмами. Работа вышеупомянутых движителей вызывает гидродинамический шум, который возникает в нерегулярном и неустойчивом потоке забортной воды, обтекающей корпус судна.

Одной из попыток создания бесшумных подводных судов явилось появление движителей, работающих по принципу получения электроэнергии непосредственно используя химическую энергию, т.е. по известному способу, реализованному в электрическом аккумуляторе, см. Л.С.Шапиро "Самые нелегкие пути к Нептуну", Ленинград, "Судостроение", 1988 г., с. 159. Однако таким движителям свойственны серьезные недостатки, связанные с тем, что для получения достаточно большой мощности и напряжения единичные элементы для преобразования химической энергии в электрическую приходится путем их параллельно-последовательного соединения собирать в конструктивно сложную и занимающую много места батарею.

Известен бесшумный движитель подводного судна, включающий размещенные в корпусе подводного судна электромагниты, питаемые от аккумуляторной батареи и создающие вокруг корпуса судна магнитное поле, а также изолированные от корпуса и находящиеся в непосредственном контакте с забортной водой наружные электроды, см. Л. С. Шапиро "Самые нелегкие пути к Нептуну", Ленинград, "Судостроение", 1988 г., с. 162. При подаче напряжения на наружные электроды с учетом того, что ток по ним течет под прямым углом к силовым линиям постоянного магнитного поля, на каждый элементарный объем забортной воды, выполняющий роль проводника, начинают действовать результирующие силы магнитного и электрического полей (силы Лоренца), которые стремятся отбросить воду вдоль корпуса подводного судна, что обеспечивает его движение в другую сторону.

По наибольшему количеству сходных признаков и достигаемому при использовании результату данное техническое решение выбрано в качестве прототипа заявляемого изобретения.

Недостатками прототипа, не позволяющими достичь поставленной нами цели, является низкая эффективность движителя, обусловленная большим потреблением электроэнергии электромагнитами, что приводит к необходимости увеличения габаритов батарей, занимающих большой полезный объем в корпусе подводного судна. Наружные электроды к тому же ухудшают гидродинамические характеристики корпуса подводной лодки.

Задачей изобретения является повышение эффективности движителя подводного судна при сохранении его бесшумности.

Сущность заявляемого изобретения выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для достижения указанного выше технического результата.

Согласно изобретению бесшумный движитель подводного судна, включающий электромагниты, питаемые от установленного в корпусе подводного судна источника электроэнергии, характеризующийся тем, что он снабжен платформой, выполненной в виде цилиндрического тела, охватывающего с зазором корпус подводного судна на участке между выполненными на его наружной поверхности выступами, и двумя группами электромагнитов, одна из которых размещена на наружной поверхности корпуса на участке между выступами и на внутренней поверхности платформы, а другая - на торцевых поверхностях платформы и на обращенных к ним поверхностях выступов, кроме того, движитель снабжен совокупностью поворотных лопастей, установленных на наружной поверхности платформы.

В этом заключается совокупность существенных признаков, обеспечивающая получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

Заявленное техническое решение является новым, так как характеризуется наличием новой совокупности признаков, отсутствующей во всех известных нам объектах техники аналогичного назначения.

Непосредственный технический результат, который может быть получен при реализации заявленной совокупности признаков, заключается в том, что платформа, находясь относительно корпуса на постоянной магнитной подушке, под действием изменяющих свое направление электромагнитных полей, создаваемых электромагнитами с изменяющимися полюсами, совершает возвратно-поступательные движения относительно корпуса, в результате чего лопасти, взаимодействуя с забортной водой, перемещают подводное судно.

Данный технический результат не является следствием известных свойств, проявляемых рядом порознь известных из других объектов техники признаков, таких как электромагниты, лопасти, а является свойством только всей заявленной в первом пункте формулы совокупности признаков, в т.ч. таких полностью новых признаков как взаимное расположение корпуса, платформы, электромагнитов, взаимосвязи между ними.

Получение упомянутого технического результата обеспечивает появление у объекта изобретения в целом ряда новых полезных свойств, заключающихся в повышении эффективности работы, улучшении маневренных возможностей подводного судна при сохранении бесшумности работы движителя.

Указанное позволяет признать заявленное техническое решение соответствующим критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлен общий вид заявленного движителя.

Устройство содержит платформу 1, выполненную в виде цилиндрического тела, охватывающего с зазором корпус 2 подводного судна на участке между выполненными на его наружной поверхности выступами. Электромагниты 3 первой группы, питаемые от установленного в корпусе подводного судна источника электроэнергии, например, генератора или аккумуляторной батареи (на чертеже условно не показан), размещены на наружной поверхности корпуса 2 на участке между выступами и на внутренней поверхности платформы 1. На торцевых поверхностях платформы 1 размещены электромагниты 4, а на обращенных к ним поверхностях выступов корпуса 2 размещены электромагниты 5 второй группы. Движитель снабжен совокупностью поворотных лопастей 6, установленных на наружной поверхности платформы 1.

Устройство работает следующим образом.

Между электромагнитами 3 первой группы на внутренней поверхности платформы 1 и на наружной поверхности корпуса 2 создается постоянное электромагнитное поле, в результате воздействия которого на платформу 1 последняя с зазором зависает вокруг корпуса 2 на магнитной подушке, сохраняя возможность перемещения относительно корпуса 2. Между обращенными друг к другу парами электромагнитов 4 и 5 второй группы создаются электромагнитные поля с противоположным направлением силовых линий, в результате чего одна пара электромагнитов 4 и 5 отталкивает платформу 1 от одного выступа корпуса, а другая пара электромагнитов 4 и 5 притягивает платформу 1 к другому выступу корпуса 2. Лопасти 6 при перемещении платформы в направлении, обратном направлению движения подводного судна, фиксируются относительно платформы 1 под некоторым расчетным углом, взаимодействуют с массой забортной воды и отталкивают подводное судно в противоположную сторону. При изменении полюсов электромагнитов 4 и 5 обеспечивается перемещение платформы 1 в другое крайнее положение к противоположному выступу корпуса 2. Лопасти 6 при этом высвобождаются и давлением забортной воды разворачиваются вокруг своей оси вдоль потока забортной воды и не встречают сопротивления ее массы. При следующем изменении полюсов электромагнитов 4 и 5 вновь обеспечивается рабочий ход платформы 1 и т.д.

Возможность промышленного применения заявленного технического решения не вызывает сомнений, так как оно может быть реализовано с использованием известных и выпускаемых промышленностью средств.

Использование заявленного решения по сравнению со всеми известными средствами аналогичного назначения при сохранении бесшумности работы обеспечивает следующие преимущества:

- повышение эффективности за счет того, что источник электроэнергии для питания обмоток электромагнитов работает в импульсном экономном режиме, а также за счет того, что движитель использует инерционные свойства массивной платформы с присоединенной к ней массой лопастей;

- бесшумность работы за счет нахождения платформы в рабочем состоянии на магнитной подушке относительно корпуса и, следовательно, отсутствия трущихся частей движителя;

- повышение маневренных возможностей подводного судна за счет изменения угла поворота лопастей, выбор которого вкупе с соответствующими последовательностями изменения полюсов электромагнитов позволяет обеспечить резкое торможение судна, разворот его на месте и обратный ход.