подводно-надводное транспортное средство проницаемого типа

Формула изобретения

1. Подводно-надводное транспортное средство проницаемого типа, содержащее корпус с днищем и отсеком для экипажа, имеющим по меньшей мере два отверстия для входа и выхода экипажа, силовую установку, содержащую по меньшей мере один двигатель, воздушную систему, балластную систему и систему управления, отличающееся тем, что дополнительно содержит систему обеспечения плавучести в надводном положении и механизм перемещения двигателей силовой установки по вертикали, днище имеет форму днища надводного транспортного средства, система обеспечения плавучести содержит расположенный в днище по меньшей мере один воздушный бак, соединенный с воздушной системой через по меньшей мере одно средство для подачи воздуха и по меньшей мере одно средство для выпуска воздуха и имеющий по меньшей мере одно отверстие для впуска и выпуска забортной воды.

2. Транспортное средство по п.1, отличающееся тем, что днище имеет форму днища катамарана.

3. Транспортное средство по п.1, отличающееся тем, что днище имеет форму днища тримарана.

4. Транспортное средство по п.1, отличающееся тем, что днище имеет форму однокилевого днища надводного транспортного средства.

5. Транспортное средство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что содержит по меньшей мере два руля глубины, размещенные по обеим сторонам снаружи корпуса.

6. Транспортное средство по п.5, отличающееся тем, что упомянутые по меньшей мере два руля глубины размещены в носовой части днища.

7. Транспортное средство по любому из пп.1-6, отличающееся тем, что каждое из отверстий для входа и выхода экипажа снабжено сдвижной дверью.

8. Транспортное средство по п.7, отличающееся тем, что сдвижная дверь выполнена съемной.

9. Транспортное средство по любому из пп.1-8, отличающееся тем, что силовая установка содержит два электрических реверсивных двигателя, закрепленных по обеим сторонам снаружи корпуса с помощью элемента крепления, связанного с механизмом перемещения силовой установки по вертикали.

10. Транспортное средство по п.9, отличающееся тем, что два электрических реверсивных двигателя закреплены в кормовой части днища.

11. Транспортное средство по любому из пп.1-10, отличающееся тем, что дополнительно содержит съемный двигатель внутреннего сгорания, предназначенный для использования при перемещении в надводном положении.

12. Транспортное средство по любому из пп.1-11, отличающееся тем, что по меньшей мере один воздушный бак и внутренняя стенка днища образуют каналы для подачи и слива забортной воды, сообщенные с упомянутым по меньшей мере одним отверстием для впуска и выпуска забортной воды воздушного бака и с отверстием в днище.

13. Транспортное средство по любому из пп.1-11, отличающееся тем, что по меньшей мере одно отверстие для впуска и выпуска забортной воды по меньшей мере одного воздушного бака связано с отверстием в днище посредством трубопровода.

14. Транспортное средство по любому из пп.1-13, отличающееся тем, что упомянутый по меньшей мере один воздушный бак системы обеспечения плавучести имеет форму, полностью повторяющую внутреннюю форму днища.

15. Транспортное средство по любому из пп.1-13, отличающееся тем, что упомянутый по меньшей мере один воздушный бак системы обеспечения плавучести имеет форму, частично повторяющую внутреннюю форму днища.

16. Транспортное средство по любому из пп.1-13, отличающееся тем, что упомянутый по меньшей мере один воздушный бак системы обеспечения плавучести выполнен секционированным вдоль продольной и/или поперечной оси транспортного средства.

17. Подводно-надводное транспортное средство проницаемого типа, содержащее корпус с днищем и отсеком для экипажа, имеющим по меньшей мере два отверстия для входа и выхода экипажа, силовую установку, содержащую по меньшей мере один двигатель, воздушную систему, балластную систему и систему управления, отличающееся тем, что дополнительно содержит систему обеспечения плавучести в надводном положении и механизм перемещения двигателей силовой установки по вертикали, при этом система обеспечения плавучести содержит по меньшей мере один воздушный бак, причем по меньшей мере одна часть по меньшей мере одного воздушного бака образована по меньшей мере частью днища, имеющего форму днища надводного транспортного средства, при этом упомянутый по меньшей мере один воздушный бак соединен с воздушной системой через по меньшей мере одно средство для подачи воздуха и по меньшей мере одно средство для выпуска воздуха и имеет по меньшей мере одно отверстие для впуска и выпуска забортной воды.

18. Транспортное средство по п.17, отличающееся тем, что днище имеет форму днища катамарана.

19. Транспортное средство по п.17, отличающееся тем, что днище имеет форму днища тримарана.

20. Транспортное средство по п.17, отличающееся тем, что днище имеет форму однокилевого днища надводного транспортного средства.

21. Транспортное средство по любому из пп.17-20, отличающееся тем, что содержит по меньшей мере два руля глубины, размещенные по обеим сторонам снаружи корпуса.

22. Транспортное средство по п.21, отличающееся тем, что упомянутые по меньшей мере два руля глубины размещены в носовой части днища.

23. Транспортное средство по любому из пп.17-22, отличающееся тем, что каждое из отверстий для входа и выхода экипажа снабжено сдвижной дверью.

24. Транспортное средство по п.23, отличающееся тем, что сдвижная дверь выполнена съемной.

25. Транспортное средство по любому из пп.17-24, отличающееся тем, что силовая установка содержит два электрических реверсивных двигателя, закрепленных по обеим сторонам снаружи корпуса с помощью элемента крепления, связанного с механизмом перемещения силовой установки по вертикали.

26. Транспортное средство по п.25, отличающееся тем, что два электрических реверсивных двигателя закреплены в кормовой части днища.

27. Транспортное средство по любому из пп.17-26, отличающееся тем, что дополнительно содержит съемный двигатель внутреннего сгорания, предназначенный для использования при перемещении в надводном положении.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к водолазной технике, более конкретно к подводно-надводным транспортным средствам, предназначенным для транспортировки полезного груза и доставки экипажа в легководолазном снаряжении к месту работ или в район проведения водолазных операций. Подводно-надводные транспортные средства указанного типа используются для широкого круга подводных работ на глубинах и акваториях, позволяющих использовать легководолазное снаряжение, для контроля за состоянием и ремонта подводных нефтегазопроводов, плотин, причальных стенок портов и других сооружений; для поиска затонувших объектов и подводного патрулирования; проведения аварийно-спасательных работ на воде; контроля экологического состояния и санации дна; картографирования дна и проведения подводных фото- и киносъемок; подготовки и тренировки водолазов, подводного туризма, охоты и т.д.

Известно транспортное средство подводника, содержащее корпус сигарообразной формы с седлом для подводника, полость для приема балластной воды, насос для откачки воды, аккумулятор, электродвигатель для приведения в действие гребного винта, средства управления погружением и всплытием и руль горизонтального поворота (см. патент РФ 2081781, МПК В 63 С 11/46, опубл. 20.06.97). К недостаткам данного известного транспортного средства следует отнести неудобство и некомфортность размещения пользователя (верхом на открытом корпусе), неудобство в управлении, обусловленное необходимостью приведения в действие множества различных средств управления: крана для заполнения полости балластной водой, группами выключателей для насоса и для электродвигателя, рулем и т.д. Кроме того, известное устройство не позволяет достичь высокой скорости движения и не обладает достаточной устойчивостью в надводном положении, что обусловлено формой корпуса.

Известен подводно-надводный аппарат проницаемого типа МАИ-3, имеющий обтекаемый корпус, состоящий из носовой остекленной части, выполняющей функции кабины экипажа, и хвостовой части, в корме которой расположено вертикальное оперение с рулем направления и горизонтальные рули глубины; корпус выполнен с плоским днищем, по бортам корпуса в его центральной части расположены движительные комплексы, а на днище корпуса размещены опорно-защитные салазки каркасной конструкции (см. Судостроение, 2, 1969, стр. 19-21). К недостаткам данного подводного аппарата следует отнести ограниченные функциональные возможности: передвижение только под водой, от берега или от специального надводного транспортного средства, обеспечивающего доставку к месту проведения водолазных операций; ограничение дальности, района плавания и времени нахождения в районе проведения водолазных операций запасом воздуха и электроэнергии; недостаточную устойчивость аппарата при посадке или высадке экипажа у берега. Невозможность использования данного известного аппарата в качестве надводного транспортного средства приводит к необходимости его хранения только на берегу, на стапеле или на специальном надводном транспортном средстве. Выполнение основных элементов конструкции данного известного транспортного средства из алюминиевых сплавов и технология их изготовления требуют стапельной оснастки, послеоперационной или послесборочной электрохимической обработки для обеспечения коррозионной защиты конструкции в морской воде.

Известен носитель водолазов, представляющий собой легкий подводно-надводный аппарат, содержащий открытый корпус, движители, работающие от двигателя внутреннего сгорания и аккумуляторной батареи, и систему терморегуляции водолазов, в которой при движении по поверхности используется тепло системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания, а при движении под водой - электронагревателя, работающего от аккумуляторной батареи (см. патент РФ 2072940, МПК В 63 С 11/28). К недостаткам данного известного подводно-надводного аппарата следует отнести недостаточную комфортность плавания в надводном и подводном положении, обусловленную конструкцией открытого корпуса. В связи с тем, что аппарат предназначен для применения в качестве средства доставки водолазов к месту проведения водолазных операций, его характеристики не оптимизированы с точки зрения выполнения функций подводно-надводного транспортного средства. В частности, аппарат имеет плохо обтекаемую гидродинамическую форму, низкую маневренность и скорость перемещения. Наличие системы терморегуляции хотя и позволяет использовать аппарат в акваториях с низкими температурами, но в то же время ограничивает его функциональные возможности, в том числе район плавания и время нахождения под водой.

Наиболее близким к настоящему изобретению по технической сущности является подводное транспортное средство (см. патент РФ 43884 на промышленный образец, 1997), содержащее корпус проницаемого типа, выполненный из композиционных материалов, силовую установку, балластную систему, систему жизнеобеспечения и систему управления; корпус состоит из носового отсека, кормового отсека, днища и хвостового оперения; передняя часть носового отсека образована лобовым остеклением, выполненным по образующим криволинейным линиям корпуса; в средней части корпуса находится отсек для экипажа, в котором размещена приборная панель, штурвал, органы управления силовой установкой.

К недостаткам данного известного транспортного средства следует отнести ограниченные функциональные возможности, в частности возможность плавания только в подводном положении, только от берега или надводного транспортного средства-носителя; ограничения по дальности, району плавания и времени нахождения в районе проведения водолазных операций запасом воздуха и электроэнергии; недостаточную устойчивость при посадке и высадке экипажа; ограниченную скорость перемещения к месту назначения; недостаточную эффективность управления по деференту (глубине), реализуемую поворотом двигателей в вертикальном положении, что при поступательном движении транспортного средства приводит к его синусоидальному движению в вертикальной плоскости, что создает трудности в управлении.

Задачей настоящего изобретения является создание подводно-надводного транспортного средства проницаемого типа, не имеющего вышеуказанных недостатков. Достигаемым техническим результатом является улучшение эксплуатационных характеристик, в том числе автономности, вместимости, увеличение дальности и скорости в подводном и надводном режимах передвижения, повышение экономичности, а также обеспечение всех свойств обычных маломерных надводных транспортных средств, в том числе возможность причаливания к берегу и длительная стоянка (хранение) на воде у причала.

Указанный технический результат достигается тем, что подводно-надводное транспортное средство проницаемого типа, содержащее корпус с днищем и отсеком для экипажа, имеющим по меньшей мере два отверстия для входа и выхода экипажа, силовую установку, содержащую по меньшей мере один двигатель, воздушную систему, балластную систему и систему управления, в соответствии с изобретением дополнительно содержит систему обеспечения плавучести в надводном положении и механизм перемещения двигателей силовой установки по вертикали, система обеспечения плавучести содержит расположенный в днище по меньшей мере один воздушный бак, соединенный с воздушной системой через по меньшей мере одно средство для подачи воздуха и по меньшей мере одно средство для выпуска воздуха и имеющий по меньшей мере одно отверстие для впуска и выпуска забортной воды.

При этом днище имеет форму днища надводного транспортного средства, предпочтительно катамарана, или тримарана, или однокилевого надводного транспортного средства.

Кроме того, транспортное средство предпочтительно содержит по меньшей мере два руля глубины, размещенные по обеим сторонам снаружи корпуса, предпочтительно в носовой части днища.

Каждое из отверстий для входа и выхода экипажа может быть снабжено сдвижной дверью, предпочтительно съемной.

При этом силовая установка предпочтительно содержит два электрических реверсивных двигателя, закрепленных по обеим сторонам днища, предпочтительно в кормовой его части, с помощью элемента крепления, связанного с механизмом перемещения силовой установки по вертикали. Для перемещения в надводном положении дополнительно может использоваться съемный двигатель внутреннего сгорания.

Кроме того, по меньшей мере один воздушный бак и внутренняя стенка днища образуют каналы для подачи и слива забортной воды, сообщенные с упомянутым по меньшей мере одним отверстием для впуска и выпуска забортной воды воздушного бака и с отверстием, выполненным в днище. Как вариант, отверстие для впуска и выпуска забортной воды по меньшей мере одного воздушного бака может быть связано с отверстием в днище посредством трубопровода.

При этом упомянутый по меньшей мере один воздушный бак системы обеспечения плавучести может иметь форму, полностью или частично повторяющую внутреннюю форму днища. Кроме того, упомянутый по меньшей мере один воздушный бак системы обеспечения плавучести может быть выполнен секционированным вдоль продольной и/или поперечной оси транспортного средства.

Указанный выше технический результат достигается также тем, что подводно-надводное транспортное средство проницаемого типа, содержащее корпус с днищем и отсеком для экипажа, имеющим по меньшей мере два отверстия для входа и выхода экипажа, силовую установку, содержащую по меньшей мере один двигатель, воздушную систему, балластную систему и систему управления, в соответствии с изобретением дополнительно содержит систему обеспечения плавучести в надводном положении и механизм перемещения двигателей силовой установки по вертикали, при этом система обеспечения плавучести содержит по меньшей мере один воздушный бак, причем по меньшей мере часть по меньшей мере одного воздушного бака образована по меньшей мере частью днища, имеющего форму днища надводного транспортного средства, при этом упомянутый по меньшей мере один воздушный бак соединен с воздушной системой через по меньшей мере одно средство для подачи воздуха и по меньшей мере одно средство для выпуска воздуха и имеет по меньшей мере одно отверстие для впуска и выпуска забортной воды.

Изобретение поясняется на примере его осуществления, иллюстрируемом чертежами, на которых представлено следующее:

фиг. 1 - общий вид подводно-надводного транспортного средства, выполненного согласно изобретению,

фиг.2 - вид спереди транспортного средства по фиг.1,

фиг.3 - вид сверху транспортного средства по фиг.3,

фиг.4 - сечение транспортного средства по фиг.1,

фиг. 5-8 - варианты исполнения профиля днища транспортного средства, соответствующие изобретению,

фиг.9, 10 - варианты исполнения форм воздушных баков системы обеспечения плавучести транспортного средства, соответствующие изобретению,

фиг. 11 - схематичное представление, иллюстрирующее транспортировку и спуск на воду транспортного средства по фиг.1,

фиг. 12 - схематичное представление, иллюстрирующее размещение транспортного средства по фиг.1 на вертолете.

Корпус подводно-надводного транспортного средства выполнен из композиционных материалов, обеспечивающих восприятие силовых нагрузок и высокую коррозионную стойкость в морской воде. Корпус транспортного средства состоит из носового отсека, кормового отсека и днища.

Носовой отсек предназначен для размещения экипажа в составе двух водолазов (аквалангистов) и, как показано на фиг.1, образован лобовым остеклением 1, выполненным по образующим криволинейным линиям корпуса, двумя сдвижными съемными дверями 2, имеющими блистера 3 и окна 4, полом 5 (фиг.4) и центральным шпангоутом 6 (фиг.4). Открытие дверей 2 для входа и выхода экипажа осуществляется их сдвигом назад по направляющим 7, встроенным в корпус. Для обеспечения максимального обзора аквалангистам остекление носового отсека выполнено, например, с использованием оргстекла. В носовом отсеке размещены два сиденья 8 для экипажа, приборная панель 9, штурвал 10, органы управления различными системами транспортного средства, включающими в себя ручки управления поднятием-опусканием двигателей, две ручки управления двигателями, вентиль балластной системы, вентиль системы обеспечения плавучести, ручку управления клапанами выпуска воздуха из воздушных баков и балластной камеры, вентиль включения системы жизнеобеспечения (стандартный вентиль акваланга), кран аварийного всплытия и т.д. (не показаны).

Кормовой отсек предназначен для размещения бортовых систем и механизмов и, как показано на фиг.1, образован двумя боковыми обтекателями 11, имеющими соответствующие технологические люки 12, съемный кок 13 и пол 14 (фиг.4). Технологические люки 12 и съемный кок 13 обеспечивают доступ внутрь корпуса к механизмам и системам транспортного средства.

Как показано на фиг.1, подводно-надводное транспортное средство имеет хвостовое оперение треугольной формы, состоящее из форкиля 15, киля 16 и руля 17, установленного шарнирно вдоль задней кромки киля. В верхней части киля расположен проблесковый маяк (не показан). В месте перехода форкиля 15 в киль 16 выполнено рымовое отверстие 18 для обеспечения спуска, подъема транспортного средства грузоподъемным механизмом. Как показано на фиг.4, в кормовом отсеке размещены балластная камера 19, баллоны воздушной системы 20 со сжатым воздухом, бортовая система жизнеобеспечения 21, представляющая собой стандартный акваланг, пневмоцилиндр 22 механизма перемещения силовой установки относительно вертикальной оси корпуса, коллектор воздушной системы (не показан), а также установочное место 23 для размещения дополнительного оборудования (например, двигателя внутреннего сгорания) или груза.

Днище 24 (фиг. 1, 2) может иметь форму днища маломерного надводного транспортного средства, что обеспечивает остойчивое перемещение транспортного средства по воде с минимальным гидродинамическим сопротивлением. На фиг.5-8 представлены варианты исполнения профиля днища 24, которые могут быть использованы в транспортном средстве, соответствующем изобретению, где на фиг. 5 днище 24 имеет плоский профиль, на фиг. 6 - профиль катамарана (двухкилевой), на фиг.7 - профиль тримарана (трехкилевой) и на фиг.8 - однокилевой профиль, причем все указанные профили являются профилями днищ надводных транспортных средств.

Силовая установка содержит два электрических реверсивных двигателя 25, закрепленных по бортам кормовой части днища с помощью элемента крепления, например кронштейна 26 (фиг.3). Дополнительно может быть использован двигатель внутреннего сгорания, устанавливаемый на вышеупомянутое установочное место 23. На выходном валу каждого двигателя закреплен гребной винт, заключенный в кольцевую защитную насадку 27. По бортам носовой части днища установлены рули 28 глубины, связанные со штурвалом 10 (фиг.4) и предназначенные для управления транспортным средством при движении под водой.

Как показано на фиг.4, внутри днища расположены отсек с аккумуляторными батареями 29 и система обеспечения плавучести, содержащая воздушные баки 30, снабженные средствами для обеспечения подачи воздуха и для обеспечения выпуска воздуха (например, соответствующими управляемыми клапанами) и отверстиями для впуска и выпуска воды (не показаны). К воздушным бакам 30 подведены трубопроводы подачи воздуха от коллектора воздушной системы (не показаны). Форма воздушных баков 30 может полностью или частично повторять внутреннюю форму днища, как показано на фиг.9 и фиг.10 соответственно. В варианте осуществления, показанном на фиг.2, 4, воздушные баки системы обеспечения плавучести образуют совместно с внутренней стенкой днища каналы 33 для подачи и слива забортной воды, сообщенные с отверстием 34 для впуска и выпуска забортной воды, выполненным в днище, например, в его кормовой части. Воздушные баки 30 системы обеспечения плавучести могут быть выполнены секционированными (фиг.10) как по продольной оси, так и по поперечной оси транспортного средства.

В кормовой части днища расположен также механизм 35 перемещения силовой установки (т. е. двигателей 25, закрепленных на кронштейне 26) по вертикали для обеспечения эффективной работы двигателей при движении транспортного средства как под водой, так и по воде.

Подводно-надводное транспортное средство проницаемого типа работает следующим образом. Транспортировка подводно-надводного транспортного средства к месту спуска на воду может осуществляться, например, буксировкой легковым автомобилем на транспортной тележке с лебедкой (фиг.11) или вертолетом (фиг. 12). В случае транспортировки буксировкой на транспортной тележке для осуществления спуска тележка устанавливается, как показано на фиг.11, отсоединяются швартовочные фалы (не показаны) и подводно-надводное транспортное средство вручную сталкивается в воду. Посадка экипажа в подводно-надводное транспортное средство при его нахождении в надводном положении может осуществляться как с причала, так и с воды. Профиль днища (например, в форме днища тримарана, как показано на фиг.7) обеспечивает остойчивость подводно-надводного транспортного средства при посадке даже одного аквалангиста с воды или причала.

После посадки экипажа в подводно-надводное транспортное средство, проверки зарядки аккумуляторов и проверки работоспособности бортовых систем и органов управления пилот поворотом ручки управления поднятием-опусканием двигателей с помощью механизма 35 опускает двигатели 25 в нижнее положение для обеспечения их эффективной работы при движении по воде. Затем перемещением двух ручек управления двигателями пилот включает двигатели 25 и регулирует обороты вращения винтов. При этом максимальное отклонение ручек управления вперед соответствует максимальным оборотам винтов, т.е. максимальной скорости перемещения подводно-надводного транспортного средства.

При установке на подводно-надводное транспортное средство двигателя внутреннего сгорания перемещение в надводном положении целесообразно осуществлять с его помощью. Профиль днища выбран из условий минимально гидродинамического сопротивления при перемещении по воде, выхода на режим глиссирования при максимальной скорости и буксировки подводно-надводного транспортного средства с большой скоростью другим водным транспортным средством.

Управление подводно-надводным транспортным средством по курсу при перемещении с использованием двигателя внутреннего сгорания осуществляется путем его поворота относительно вертикальной оси, при перемещении с использованием электрических двигателей 25 - путем изменения их оборотов ручками управления двигателями.

Перед началом погружения экипаж подводно-надводного транспортного средства включает бортовую систему 21 жизнеобеспечения. Для погружения соответствующей ручкой управления открываются краны выпуска воздуха из воздушных баков 30 и балластной камеры 19. Вода через отверстие 34 и каналы 33 поступает в воздушные баки 30, выдавливая воздух, и по мере погружения подводно-надводного транспортного средства поступает в балластную камеру 19. Процесс погружения завершается при заполнении балластной камеры 19 забортной водой. По завершении процесса погружения экипаж закрывает клапан выпуска воздуха из балластной камеры 19 и подачей в нее воздуха с помощью соответствующего вентиля устанавливает нулевую плавучесть подводно-надводного транспортного средства.

Движение подводно-надводного транспортного средства под водой осуществляется за счет электрических двигателей 25 аналогично движению в надводном положении. При этом двигатели 25 с помощью механизма 35 переводятся в верхнее положение. Управление подводно-надводным транспортным средством по курсу осуществляется отклонением руля 17 с помощью штурвала 10 и/или асинхронным изменением оборотов двигателей 25. Управление подводно-надводным транспортным средством по деференту осуществляется отклонением рулей глубины 28 с помощью штурвала 10.

Для опускания на грунт необходимо открыть клапан выпуска воздуха из балластной камеры 19. При этом воздух, обеспечивающий нулевую плавучесть, выдавливается забортной водой, поступающей самотеком через отверстие 34, канал 33 и воздушные баки 30. За счет установившейся отрицательной плавучести подводно-надводное транспортное средство ложится на грунт. Всплытие с грунта осуществляется подачей воздуха в балластную камеру 19.

Всплытие к поверхности и/или в надводное положение осуществляется подачей воздуха в балластную камеру 19 и в воздушные баки 30 системы обеспечения плавучести путем открытия соответствующего вентиля (вентилей). Воздух поступает из воздушной системы 20 в балластную камеру 19, за счет чего создается положительная плавучесть (всплывная сила) транспортного средства. Действие всплывной силы не только обеспечивает всплытие к поверхности, но и определенным образом ориентирует транспортное средство в пространстве, что исключает нежелательный процесс всплытия (например, кверху днищем).

При возникновении аварийной ситуации или необходимости экстренного всплытия осуществляют подачу воздуха в балластную камеру 19 и в воздушные баки 30 поворотом крана аварийного всплытия, обеспечивающего больший расход воздуха, поступающего в балластную камеру 19 и в воздушные баки 30 системы обеспечения плавучести, и, следовательно, более высокую скорость всплытия.