Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ПОСТАНОВКИ И ВЫБОРКИ ГИБКОЙ ПРОТЯЖЕННОЙ БУКСИРУЕМОЙ АНТЕННЫ

Изобретение относится к гидроакустической технике и касается создания устройств постановки и выборки (УПВ) гибких протяженных буксируемых антенн (ГПБА) на подводных лодках и надводных кораблях.

ГПБА предназначена для приема гидроакустической информации, ее предварительной обработки и передачи к бортовой аппаратуре для формирования веера характеристик направленности и вторичной обработки. Известны буксируемые судном протяженные гидроакустические антенны, представляющие собой последовательно соединенные в одну линейную систему кабель-буксир и ГПБА, содержащую акустические приемники звукового давления и электронные устройства предварительной обработки и уплотнения информации, размещенные внутри герметичной шланговой оболочки, заполненной жидким или псевдожидким (гелеобразным) заполнителем (патенты РФ №2136019 от 27.08.1999, №2229734 от 27.05.2004). ГПБА имеют протяженность, значительно превосходящую линейные размеры корабля-носителя и с помощью кабеля буксира отстоят от корабля на расстояние, достаточное для снижения уровня собственных корабельных помех. Длина таких антенн может составлять от нескольких десятков до нескольких сотен метров. Необходимые манипуляции, связанные с выпуском и уборкой ГПБА, осуществляются с помощью устройств постановки и выборки (УПВ) [Ю.А. Корякин, С.А. Смирнов, Г.В. Яковлев, Корабельная гидроакустическая техника, С. Петербург, «Наука», 2004 г. стр. 62]. Такие устройства предназначены для хранения, вытравливания в море для работы по прямому назначению, буксировки и сматывания ГПБА после окончания работы. Как правило, УПВ включает в себя лебедку, на барабан которой наматываются в различных случаях, зависящих от условий размещения лебедки на корабле и способов постановки ГПБА, либо кабель-буксир и ГПБА полностью, либо только кабель-буксир. В последнем случае антенну размещают в трубчатом хранилище (ангаре) для ГПБА, которое представляет собой трубу в виде протяженной цилиндрической оболочки, проложенную от лебедки вдоль корпуса корабля к его кормовой оконечности. Через трубчатое хранилище ГПБА ставится в поток. Для стабилизации движения антенны в потоке она снабжается концевым стабилизатором, корпус которого выполнен в виде полого тела вращения, состоящего из сваренных между собой тонкостенных металлических деталей в виде полусферы, цилиндра и конуса. В обоих случаях концевое тело выполняет также роль «пробки» трубчатого хранилища. В ряде конструктивных решений лебедка и трубчатое хранилище образуют единый контур герметизации, в ряде других - лебедка и трубчатое хранилище негерметичны. [Ю.А. Корякин, С.А. Смирнов, Г.В. Яковлев, Корабельная гидроакустическая техника, С. Петербург, «Наука», 2004 г. стр. 62]. Для вытравливания ГПБА используется гидравлический способ, при котором в контуре герметизации лебедка - трубчатое хранилище, или только в трубчатом хранилище, создается избыточное (по отношению к внешнему гидростатическому) давление. Это давление выталкивает из ангара концевое тело и далее создает в трубчатом хранилище направленный поток от центробежного насоса, на антенне создается тяговое усилие, направленное, как и поток, к выходу из ангара.

Известно устройство постановки-выборки по патенту РФ №217197 от 24.01.2000. включает в себя:

- лебедку с намотанным на нее кабель-буксиром,

- трубчатое хранилище, в котором размещается ГПБА и концевое тело с носовой оконечностью в виде полусферы,

- центробежный насос, герметично соединенный с трубчатым хранилищем напорным патрубком избыточного давления.

При включении лебедки на постановку в трубчатом хранилище, герметично соединенном с напорным патрубком центробежного насоса, создается избыточное давление, которое выталкивает концевой стабилизатор из ангара в поток и под действием перепада давления в ангаре и тяги лобового сопротивления стабилизатора ГПБА вытравливается в поток.

Устройство постановки-выборки по патенту РФ №2497710 от 10.11.2013. является наиболее близким аналогом по техническому решению к предлагаемому устройству.

Устройство-прототип включает в себя:

- лебедку, на барабан которой намотана часть ГПБА,

- трубчатое хранилище с другой частью ГПБА,

- центробежный насос с напорным и всасывающим трубопроводами,

- устройство герметизации кормового торца трубчатого хранилища в виде шайбы с вогнутой поверхностью, сопрягаемой с поверхностью лобовой оконечности концевого тела,

- устройство герметизации носового торца трубчатого хранилища в виде цилиндрического модуля с набором диафрагм из эластичного материала,

- устройство создания избыточного гидравлического давления в виде соосного с трубчатым хранилищем конусного фланца, герметично соединенного с напорным трубопроводом центробежного насоса.

Однако устройство-прототип, решая задачу безотказной постановки и выборки ГПБА, часть которой намотана на лебедку УПВ, а другая часть расположена в трубчатом хранилище, не исключает ее повреждения, поскольку при раздутии оболочки при прохождении модуля с набором диафрагм из эластичного материала возникает перетекание заполнителя внутри шланговой оболочки ГПБА из зоны избыточного давления в трубчатом хранилище в зону устройства герметизации и, как следствие, подвижка внутренних элементов (акустических приемников, электронных блоков, транзитных электрических проводов) и их повреждение, например деформация приемников, корпусов электронных блоков и обрыв проводов. Это является существенным недостатком устройства-прототипа.

Задачей заявленного изобретения является устранение перечисленных недостатков известного технического решения, при этом техническим результатом является обеспечение возможности постановки-выборки ГПБА через негерметичное протяженное трубчатое хранилище без повреждения внутренних элементов ГПБА.

Для обеспечения заявленного технического результата в устройство постановки и выборки (УПВ) гибкой протяженной буксируемой антенны (ГПБА), содержащее лебедку для намотки на нее кабель-буксира и части ГПБА, трубчатое хранилище для размещения другой части ГПБА и ее оконечного стабилизатора, устройства герметизации торцов трубчатого хранилища, одно из которых размещено на ближнем к лебедке торце трубчатого хранилища, выполненное в виде цилиндрического модуля такого же внутреннего диаметра, что и трубчатое хранилище, жестко и герметично соединенного с ним, при этом внутри модуля установлен набор диафрагм из эластичного материала, другое - на противоположном торце трубчатого хранилища в виде шайбы с вогнутой поверхностью, сопрягаемой с лобовой поверхностью оконечного стабилизатора, центробежный насос создания избыточного гидравлического давления во внутреннем объеме трубчатого хранилища, соединенный с внутренним объемом трубчатого хранилища с напорным и всасывающим трубопроводами, введены новые признаки, а именно:

центробежный насос имеет два всасывающих патрубка, первый из которых выведен в забортное пространство, а второй герметично соединен с внутренним объемом трубчатого хранилища первым конусным фланцем, установленным вблизи цилиндрического модуля, а напорный патрубок центробежного насоса соединен с внутренним объемом трубчатого хранилища вторым конусным фланцем, установленным между первым конусным фланцем и шайбой с вогнутой поверхностью, при этом первый и второй конусные фланцы соосны с трубчатым хранилищем, и первый конусный фланец ориентирован сужением в сторону цилиндрического модуля, а второй конусный фланец ориентирован сужением в сторону шайбы с вогнутой поверхностью..

Основная идея изобретения заключается в том, что формируемый конусным фланцем направленный поток воды от входа трубчатого хранилища к его выходу при нагнетании воды через напорный патрубок, шунтируется в зоне герметизации носового торца трубчатого хранилища вблизи цилиндрического модуля с набором диафрагм всасывающим патрубком, создающим в этой зоне противодавление. Поскольку градиент давления между забортным давлением и давлением в зоне герметизации носового торца, определяемым разностью давлений направленных навстречу друг другу потоков от всасывающего и напорного патрубков центробежного насоса, перепад давления на антенне в цилиндрическом модуле с набором диафрагм торцевого фланца будет тем меньше, чем меньше разница поперечных сечений напорного и всасывающего патрубков. При действии только напорного патрубка величина градиента будет максимальной, а в остальных случаях определяться соотношением площадей сечения патрубков всасывающего фланца, работающих на среду и на трубчатое хранилище.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется фиг. 1

Предлагаемое УПВ (фиг. 1) содержит барабан лебедки 1 с намотанной на нее ГПБА 2, трубчатое хранилище 3 с устройством герметизации трубчатого хранилища 4 на дальнем по отношению к лебедке кормовом торце трубчатого хранилища в виде шайбы с вогнутой поверхностью, сопрягаемой с поверхностью лобовой оконечности концевого тела 5. Устройство 6 создания избыточного гидравлического давления во внутреннем объеме трубчатого хранилища выполнено в виде центробежного насоса. Устройство герметизации на ближнем по отношению к лебедке 2 носовом торце трубчатого хранилища 3 выполнено в виде цилиндрического модуля 7 с набором диафрагм 8. Всасывающий трубопровод центробежного насоса выполнен в виде двух патрубков 9 и 10. Патрубок 10 выведен в забортное пространство, а патрубок 9 с площадью поперечного сечения S_ТР герметично соединен с внутренним объемом трубчатого хранилища дополнительным конусным фланцем 12. Фланец 12 является соосным с трубчатым хранилищем и установлен вблизи его носового торца. Конусный фланец 13 установлен со стороны кормового торца трубчатого хранилища и соединен с напорным трубопроводом патрубком 11 с поперечным сечением S_Н=S_ЗАБ+S_ТР, где S_ЗАБ - поперечное сечение патрубка 10. Конусный фланец 12 патрубка 9 трубопровода ориентирован сужением в сторону цилиндрического модуля 8, а конусный фланец 13 патрубка 11 всасывающего трубопровода ориентирован сужением в сторону шайбы с вогнутой поверхностью 4.

Функционирование предложенного устройства осуществляется следующим образом: благодаря тому, что формируемый конусными фланцами 12 и 13 направленный поток воды от входа трубчатого хранилища к его выходу создается как за счет нагнетания воды насосом через патрубок 11, создающим избыточное давление в нем, так и за счет создания дополнительного потока, формируемого всасывающим патрубком 9, в зоне герметизации носового торца трубчатого хранилища в цилиндрическом модуле с набором диафрагм 8 возникает два направленных навстречу друг другу градиента давления от всасывающего и нагнетающего патрубков центробежного насоса. При этом величина результирующего градиента давления и его знак определяется разностью градиентов давления направленных навстречу друг другу потоков от всасывающего и напорного патрубков центробежного насоса. Перепад давления на антенне в цилиндрическом модуле с набором диафрагм торцевого фланца будет тем меньше, чем меньше разница поперечных сечений S_Н и S_ТР напорного патрубка 11 и всасывающего патрубка 9. При действии только напорного патрубка 11, величина градиента будет максимальной, а в остальных случаях определяться соотношением площадей сечения S_ЗАБ и S_ТР патрубков, работающих на среду и на трубчатое хранилище.

Введение в конструкцию новых признаков - всасывающего трубопровода центробежного насоса, выполненного в виде двух патрубков, один из которых с площадью поперечного сечения S_ЗАБ выведен в забортное пространство, а другой с площадью поперечного сечения S_ТР герметично соединен с внутренним объемом трубчатого хранилища дополнительным конусным фланцем, соосным с трубчатым хранилищем и установленным вблизи его носового торца между конусным фланцем, обеспечивает существенное снижение градиента давления между забортным пространством и внутренним объемом трубчатого хранилища в зоне торцевого фланца цилиндрического модуля с набором диафрагм и исключает деформации ГПБА и подвижку внутренних элементов в ней.

Таким образом, предложенное УПВ решает задачу безопасной постановки и выборки ГПБА, часть которой намотана на лебедку УПВ, а часть расположена в трубчатом хранилище без ее повреждений или остановок.