подводный аппарат с единым двигателем для надводного и подводного хода
Классы МПК: | B63G8/00 Подводные суда, например подводные лодки B63G8/08 обеспечение хода |
Автор(ы): | Григорчук В.С. |
Патентообладатель(и): | Григорчук Владимир Степанович |
Приоритеты: |
подача заявки:
2001-01-19 публикация патента:
27.01.2003 |
Изобретение относится к судостроению, в частности к конструкции подводных аппаратов. Легкий корпус аппарата и легкий корпус рубки выполнены в форме параллелепипедов, заостренных спереди и сзади. В передней части каждого из корпусов установлены волнистые горизонтальные ребра, образующие волновые каналы, открытые спереди и сзади. Силовая установка для надводного и подводного хода выполнена в форме газотурбоионного двигателя, содержащего несколько газовых турбин, изолированных друг от друга и установленных на общем валу. Входной и выходной каналы каждой из газовых турбин соединены между собой трубопроводом, имеющим снаружи штуцер с запорным краном и охладитель, внутри которого установлены ионизатор газа, ускоряющая система и нейтрализатор. Внутренние полости газовых турбин и трубопроводов заполнены водородом под давлением, который является рабочим телом. Питание газотурбоионного двигателя осуществляется от ядерных высоковольтных батарей. Достигается повышение эксплуатационных качеств подводного аппарата. 20 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20
Формула изобретения
Подводный аппарат, содержащий прочный корпус, легкий корпус, цистерны главного балласта, дифферентовочные цистерны, рубку, силовую установку, соединенную с гребным винтом, механизмы управления, отличающийся тем, что легкий корпус аппарата и легкий корпус рубки выполнены в форме параллелепипедов, заостренных спереди и сзади, в передней части каждого из которых установлены волнистые горизонтальные ребра, образующие волновые каналы, открытые спереди и сзади, а силовая установка выполнена в форме газотурбоионного двигателя, содержащего несколько газовых турбин, изолированных друг от друга и установленных на общем валу, один конец которого через центробежную муфту соединен с пусковым электродвигателем, а другой связан с ведущим валом понижающего редуктора, причем входной и выходной каналы каждой из газовых турбин соединены между собой трубопроводом, имеющим снаружи штуцер с запорным краном и охладитель, внутри которого установлены ионизатор газа, ускоряющая система и нейтрализатор, причем внутренние полости газовых турбин и трубопроводов заполнены водородом под давлением, который является рабочим телом, кроме того, питание газотурбоионного двигателя осуществлено от ядерных (изотопных) высоковольтных батарей, подключенных через коммутирующее устройство к ионизаторам газа, ускоряющим системам и нейтрализаторам, а каждая ядерная высоковольтная батарея содержит корпус, внутри которого размещен эмиттер, содержащий соли радиоактивного металла, тот и другой изолированы друг от друга вакуумом или диэлектриком.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области судостроения и может найти применение в качестве подводного аппарата. Известна французская подводная лодка "Нарвал" с раздельными двигателями для надводного и подводного хода, содержащая прочный корпус, легкий корпус, рубку, цистерны главного балласта, дифферентовочные цистерны, паросиловую установку для надводного хода и привода генератора, электрическую установку для подводного хода, соединенную с гребным винтом, системы жизнеобеспечения. Водоизмещение 117/200 т, длина 34 м, ширина 3,8 м, скорость 10/3 уз, дальность плавания 400/40 миль (Морской энциклопедический словарь. /Под ред. д. т.н. В.В. Дмитриева, т. 2, К-П, СПб, Судостроение, 1993, с. 347-348). Недостатки известной французской лодки "Нарвал": сложность запуска и остановки паровой установки при погружении и всплытии, небольшая скорость движения и дальность плавания. Известна также подводная лодка с раздельными двигателями для надводного и подводного хода, содержащая прочный корпус, легкий корпус, рубку, дизельный двигатель для надводного хода, гребной электродвигатель со станцией управления, связанные через редукторы с гребными винтами, носовой и кормовой аккумуляторные отсеки, в которых размещены аккумуляторные батареи, цистерны главного балласта, дифферентовочные цистерны, системы сжатого воздуха среднего и высокого давления, системы жизнеобеспечения (С.Н. Прасолов, М.Б. Амитин. Устройство подводных лодок. - М.: Воениздат, 1973, с. 31). Известная дизельная подводная лодка как наиболее близкая по технической сущности и достигаемому полезному результату, принята за прототип. Недостатками дизельной подводной лодки, принятой за прототип, являются ограниченный запас топлива, невозможность длительного движения под водой, большой вес гребных электродвигателей и аккумуляторных батарей, ограниченная автономность и дальность плавания. Указанные недостатки обусловлены конструкцией подводной лодки. Целью настоящего изобретения является повышение эксплуатационных качеств подводного аппарата. Указанная цель обеспечивается тем, что в подводном аппарате, содержащем дизельный двигатель, гребные электродвигатели со станциями управления, аккумуляторные батареи, согласно изобретению легкий корпус аппарата и легкий корпус рубки выполненны в форме параллелепипедов, заостренных спереди и сзади, в передней части которых установлены горизонтальные волнистые ребра, образующие волновые каналы, открытые спереди и сзади, а силовая установка выполнена в форме газотурбоионного двигателя, представляющего собой несколько газовых турбин, изолированных друг от друга и размещенных на общем валу, один конец которого через центробежную муфту соединен с пусковым электродвигателем, а другой конец соединен с ведущим валом понижающего редуктора, причем входные и выходные каналы каждой из газовых турбин соединены между собой трубопроводами, каждый из которых имеет снаружи штуцер с запорным краном и охладитель, а внутри каждого из которых размещены ионизатор газа, ускоряющая система и нейтрализатор, кроме того, внутренние полости газовых турбин и трубопроводов заполнены водородом под давлением, который является рабочим телом, ядерными высоковольтными батареями, которые через коммутирующее устройство электрически соединены с ионизаторами газа, ускоряющими системами, нейтрализаторами газовых турбин, причем все ядерные высоковольтные батареи одинаковы по конструкции и каждая из них содержит корпус, внутрь которого вставлен эмиттер, содержащий соли радиоактивного металла и отделенный от корпуса вакуумом или диэлектриком, кроме того, все ядерные высоковольтные батареи разбиты на несколько групп и в каждой группе соединены последовательно, а между группами параллельно. Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фигуре 1 изображен общий вид подводного аппарата, на фигуре 2 - вид сверху на подводный аппарат, на фигуре 3 - устройство подводного аппарата в разрезе, на фигуре 4 - устройство редуктора заднего хода, на фигуре 5 - устройство носовой части легкого корпуса подводного аппарата, на фигуре 6 - устройство носовой части легкого корпуса рубки, на фигуре 7 - схема образования волновых каналов в носовых частях корпуса и рубки, на фигуре 8 - устройство гидромуфты, на фигуре 9 - устройство клапанов гидромуфты, на фигуре 10 - схема дополнительных сил, действующих на корпус подводного аппарата при движении передним ходом, на фигуре 11 - блок-схема силовой установки для надводного и подводного хода, на фигуре 12 - общий вид газотурбоионного двигателя, на фигуре 13 - вид слева на газотурбоионный двигатель, на фигуре 14 - вид справа на газотурбоионный двигатель, на фигуре 15 - вид на газотурбоионный двигатель в разрезе, на фигуре 16 - схема газотурбоионного двигателя, на фигуре 17 - электрическая схема газотурбоионного двигателя, на фигуре 18 - схема понижающего редуктора газотурбоионного двигателя, на фигуре 19 - устройство центробежной муфты газотурбоионного двигателя, на фигуре 20 - устройство ядерной высоковольтной батареи. Подводный аппарат с единым двигателем для надводного и подводного хода содержит легкий корпус 1 в форме параллелепипеда, заостренного спереди и сзади, в передней части которого закреплены волнистые горизонтальные ребра 2, образующие волновые каналы 3. Неполные волновые каналы заполнены фигурными вкладышами 4. В верхней части к легкому корпусу приварен легкий корпус рубки 5, выполненный в форме параллелепипида, заостренного спереди и сзади, в передней части которого закреплены волнистые горизонтальные ребра 6, образующие волновые каналы 7. Неполные волновые каналы заполнены фигурными вкладышами 8. И те, и другие волновые каналы образованы окружностями радиуса R, расположенными по обе стороны от прямой линии к каждой из них, являющейся касательной. Ширина волнового канала l равна радиусу окружности. Точки 9 и 10 соединяют прямую и волнистую линии. Снаружи легкого корпуса подводного аппарата установлены убирающиеся передние 11 и задние 12 горизонтальные рули, а также руль направления 13. Внутри легкого корпуса размещен прочный корпус 14 цилиндрической формы с входным люком 15, разделенный на пассажирское 16 и моторное 17 отделения. Внутри пассажирского отделения размещены пульт управления 18, перископ 19 для подводного и надводного наблюдения, кресла 20. Под полом прочного корпуса размещено высоковольтное отделение 21, в котором установлен высоковольтный источник тока 22, представляющий собой ядерные высоковольтные батареи, разделенные на три группы: к первой группе относятся ядерные высоковольтные батареи 23, 24, 25, 26, 27, ко второй группе относятся ядерные высоковольтные батареи 28, 29, 30, 31, 32 и к третьей группе относятся ядерные высоковольтные батареи 33, 34, 35, 36, 37. В каждой группе ядерные высоковольтные батареи соединены между собой последовательно, а между группами - параллельно. В моторном отделении прочного корпуса размещен газотурбоионный двигатель 38, который посредством гидромуфты 39, редуктора заднего хода 40 и дейдвудного вала 41 соединен с гребным винтом 42. Внутри легкого корпуса установлены цистерны главного балласта 43, 44, дифферентовочные цистерны 45, 46, аккумуляторы 47. Внутри легкого корпуса рубки размещены входная шахта прочного корпуса 48 с входным люком 49, баллоны сжатого воздуха высокого давления 50, баллоны сжатого кислорода 51 и баллоны сжатого водорода 52. Газотурбоионный двигатель содержит корпуса 53, 54, 55, закрытые крышками 56, 57, 58, соединенные болтами между собой, внутри которых установлены газовые турбины 59, 60, 61, закрепленные на общем валу 62. К крайним корпусам прикреплены корпус 63 центробежной муфты, связанной с пусковым электродвигателем 64, и корпус 65 понижающего редуктора. Центробежная муфта содержит ведущий вал 66, соединенный с валом пускового электродвигателя, на котором закреплена вилка 67, на концах которой с возможностью продольного перемещения установлены грузики 68, 69 с колодками 70, 71. На общем валу установлен диск 72 с фрикционной накладкой. Грузики удерживаются пружиной 73. Понижающий редуктор содержит две ведущие шестерни 74, 75, одна из которых через шестерню 76 приводит в движение генератор электрического тока 77, закрепленный на корпусе понижающего редуктора, а другая ведущая шестерня входит в зацепление с большой шестерней 78 каретки, закрепленной на водиле 79, установленном на валу 80 газотурбоионного двигателя. Малая шестерня 81 каретки входит в зацепление с неподвижной шестерней 82, закрепленной на корпусе понижающего редуктора. Впускной и выпускной каналы каждой из газовых турбин соединены между собой трубопроводами 83, 84, 85, снаружи которых установлены охладители 86, 87, 88 и штуцера с запорными кранами 89, которые соединены с баллонами сжатого водорода. Внутри каждого из трубопроводов размещены ионизатор газа, ускоряющая система и нейтрализатор. Ионизатор газа содержит цилиндр 90, внутрь которого вставлен источник электронов 91 в форме стержня, соединенного с ускоряющей сеткой 92, подключенные к высоковольтному источнику тока. Там же установлены замедляющая сетка 93 и нейтрализатор 94 в форме сетки, также подключенные к высоковольтному источнику тока. Внутренние поверхности трубопроводов и лопасти газовых турбин покрыты изоляционным материалом, а снаружи на ионизаторе газа установлен соленоид 95. Все соленоиды соединены между собой последовательно и подключены к источнику тока. Внутренние полости трубопроводов и газовых турбин заполнены водородом под давлением, который является рабочим телом газотурбоионного двигателя. Высоковольтный источник тока представляет собой ядерные (изотопные) высоковольтные батареи, одинаковые по конструкции, каждая из которых содержит корпус 96, внутрь которого вставлен эмиттер 97, являющийся носителем![подводный аппарат с единым двигателем для надводного и подводного хода, патент № 2197408](/images/patents/273/2197021/945.gif)
![подводный аппарат с единым двигателем для надводного и подводного хода, патент № 2197408](/images/patents/273/2197004/946.gif)
![подводный аппарат с единым двигателем для надводного и подводного хода, патент № 2197408](/images/patents/273/2197007/247.gif)
Класс B63G8/00 Подводные суда, например подводные лодки
Класс B63G8/08 обеспечение хода