Результат интеллектуальной деятельности: Исследовательская необитаемая малая подводная лодка

Изобретение относится к области проектирования и строительства подводных лодок (ПЛ) и предназначено для применения при исследованиях, связанных с испытательными подводными пусками торпедного, ракетного оружия, выпускных устройств (например, всплывающей камеры), в том числе и в районах с ледовым покрытием.

Такие испытания, обычно проводимые на находящихся в эксплуатации обитаемых ПЛ, связаны со следующими трудностями:

- испытания подводного оружия могут быть опасными для личного состава;

- проведение испытаний на боевой ПЛ приводит к ее выводу из эксплуатации на длительное время с расходованием моторесурса;

- монтаж-демонтаж элементов пусковых устройств в процессе испытаний на ПЛ, находящейся в эксплуатации, затруднен или невозможен;

- проведение испытаний на необитаемой малой ПЛ, специально приспособленной для исследовательских целей, дешевле и безопаснее, чем на штатной ПЛ.

Таким образом, для задач испытаний подводного оружия и сопутствующих систем необходима исследовательская необитаемая подводная лодка, приспособленная для установки и быстрой замены пусковых устройств, в том числе моделей или макетов пусковых устройств, обладающая соответствующей системой управления движением, пусковыми устройствами и системой регистрации параметров ПЛ и параметров пусковых устройств. На такой ПЛ возможно проведение испытаний и отработка изделий, потенциально опасных для личного состава при их хранении на борту ПЛ и пуске. При этом указанная ПЛ в силу необитаемости (отсутствие систем жизнеобеспечения, спасательных средств и т.п.) может иметь существенно меньшие размеры и стоимость.

Известны опытные (исследовательские) подводные лодки, предназначенные для опытных (бросковых) подводных пусков баллистических или крылатых ракет, например ПЛ проектов П613 (крылатые ракеты с наклонной пусковой трубой-контейнером), проекта В613 и проекта 619 (баллистические ракеты с пуском из вертикальной шахты). (См. Апальков Ю.В. и др. «Отечественные баллистические ракеты морского базирования и их носители». «Галея Принт», СПб, 2006 г., а также сайт www.deepstorm.ru.) Для проведения опытных пусков на указанные опытные ПЛ устанавливались пусковые трубы: вертикальная пусковая шахта или наклонный пусковой контейнер, а также средства для инициирования пуска (средство для подачи сжатого воздуха или пороховой аккумулятор давления). Пуск производился в одном направлении и был одиночным.

Общими недостатками указанных ПЛ-аналогов являются:

- отсутствие возможности варьирования направления пуска, то есть поворота пусковой трубы;

- невозможность пусков в варьированием расположения пусковой трубы;

- невозможность залповых пусков;

- все указанные ПЛ-аналоги обитаемы, таким образом, личный состав подвергается опасности в случае нештатной ситуации при хранении на борту и пуске ракет.

Известно также изобретение «Submarine» («Подводная лодка») патент US 005979354 от 09.11.1999 г., B63G 8/00, принятое за прототип. ПЛ-прототип имеет носовой прочный корпус, кормовой прочный корпус и средний прочный корпус, соединяемый с носовым и кормовым прочными корпусами, оснащена блоком пусковых труб (параллельных, горизонтально ориентированных) для пуска ракет, расположенным под средним прочным корпусом между носовым и кормовым прочными корпусами в районе центра плавучести ПЛ. Пусковые трубы размещены перпендикулярно диаметральной плоскости ПЛ под средним прочным корпусом, следовательно, пуск ракет или торпед возможен в горизонтальном направлении, поперечном по отношению к диаметральной плоскости ПЛ. Предусмотрена возможность пуска также в вертикальном (или близком к нему) направлении; для этого имеются бортовые балластные цистерны с объемом, достаточным для того, чтобы перекачка воды с борта на борт обеспечивала крен ПЛ до угла вплоть до 90° так, чтобы пусковые трубы принимали вертикальное положение. Кроме того, ПЛ-прототип оснащена средствами подачи сжатого воздуха в по крайней мере одну пусковую трубу таким образом, чтобы воздух, подаваемый в пусковую трубу, обеспечивал запуск ракеты или торпеды из трубы. Недостатками ПЛ-прототипа являются:

- размещение блока пусковых труб под средним прочным корпусом в виде неразъемного закрепления с корпусом ПЛ дает возможность пуска ракет или торпед только в поперечном относительно диаметральной плоскости ПЛ направлении;

- неразъемное закрепление блока пусковых труб в средней части ПЛ не позволяет также выполнить пусковые испытания торпед в традиционном исполнении пусковых устройств: из носовой части ПЛ в продольном направлении;

- заявленное в ПЛ-прототипе предложение по пуску ракет из блока пусковых труб в вертикальном (или близком к нему) направлении с помощью создания крена ПЛ до угла вплоть до 90° неприемлемо, поскольку (даже для необитаемой ПЛ) приводит к неработоспособности основных систем и устройств ПЛ, например навигационного комплекса, цистерн управления плавучестью, рулей, аккумуляторной батареи и т.д.;

- жесткое закрепление пусковых труб в блоке пусковых труб лишает возможности проведения испытаний при наклонном или повернутом в горизонтальной плоскости положении труб (актуальных для современных ПЛ).

Таким образом, техническое решение ПЛ-прототипа не обеспечивает современные потребности испытательной техники в части исследовательских подводных пусков ракет, торпед или их моделей разного уровня отработки.

Задачей, на которую направлено предлагаемое техническое решение, является разработка такой конструкции исследовательской подводной лодки для подводных испытаний новых ракет или торпед, которая позволила бы обеспечить:

- пуск, в том числе залповый, ракет или торпед под любым углом к основной и диаметральной плоскостям ПЛ;

- размещение блока пусковых труб как в средней части ПЛ, так и в ее носовой части, что охватывает большинство имеющихся вариантов расположения оружия на современных ПЛ;

- безопасность испытаний в части воздействий на человека и окружающую среду.

Для решения поставленной задачи предлагается исследовательская необитаемая малая подводная лодка, включающая носовой прочный корпус, кормовой прочный корпус и средний прочный корпус, блоки пусковых труб, служащих для подводного пуска ракет или торпед. Блок пусковых труб оснащен средством подачи сжатого воздуха для обеспечения пуска ракет или торпед.

В конструкции заявляемой ПЛ средний прочный корпус размещен независимо от остальных прочных корпусов и блоков пусковых труб. ПЛ снабжена двумя идентичными по форме и размерам проницаемыми выгородками, одна из которых, центральная проницаемая выгородка, расположена между носовым и кормовым прочными корпусами, а другая, носовая проницаемая выгородка, расположена перед носовым прочным корпусом. Указанные проницаемые выгородки предназначены для размещения комплектов, представляющих собой комбинацию из блоков пусковых труб или эквивалентных им по размерам, массе и объему весовых макетов. Комплект состоит из по крайней мере одного блока пусковых труб или по крайней мере одного эквивалентного ему по размерам, массе и объему замещающего весового макета.

Блок пусковых труб соединен подающим гибким шлангом с запорным клапаном через быстроразъемное соединение со средством подачи сжатого воздуха (баллонами и перемычками), выполнен в форме, например, куба (для возможности разворота при установке вокруг любой поперечной оси). Блок пусковых труб, равно как и макет, выполнен съемным и закреплен разъемными соединениями, например типа «ласточки хвост» (не показано), в любой из двух проницаемых выгородок с возможностью разворота его на 90° относительно любой из поперечных осей, а также с возможностью переустановки его из одной проницаемой выгородки в другую с соответствующей перестановкой замещающего весового макета.

Наружная форма блока пусковых труб и весового макета представляет собой параллелепипед, например это может быть куб, ориентированный по продольной оси ПЛ и центрированный так, что при повороте на 90° вокруг любой, перпендикулярной грани оси, блок пусковых труб (так же, как и замещающий его весовой макет) размещается в проницаемой выгородке без изменения положения его центров масс и плавучести. При этом блок пусковых труб выполнен с одинаковым закреплением по его ребрам в любой из двух проницаемых выгородок ПЛ, что обеспечивает также возможность переустановки из одной проницаемой выгородки в другую с соответствующей перестановкой весового макета в комплекте. Число блоков пусковых труб определяется необходимой длиной пусковой трубы или необходимостью размещения нужного числа труб в комплекте. При отсутствии необходимости в каком-либо блоке пусковых труб, он может быть переставлен в другую проницаемую выгородку или заменен весовым макетом.

Дополнительно, блок пусковых труб снабжен внутренней кинематической системой, в виде плоской шарнирной конструкции, обеспечивающей параллельный разворот труб на заданный угол α° (например, до 45° относительно плоскости, перпендикулярной наружной грани блока пусковых труб и состоящей из расположенных в этой плоскости шарниров, закрепленных внутри блока труб). Таким образом, достигается как поворот блока пусковых труб на 90° в любом направлении, а также и разворот в пределах ±α° внутри блока, обеспечивающий подачу сжатого воздуха в любую из пусковых труб. При развороте или переустановке в другую проницаемую выгородку блока пусковых труб использовано быстроразъемное соединение для гибкого шланга, подающего воздух в данный блок пусковых труб для отсоединения/подсоединения со средством подачи сжатого воздуха каждой проницаемой выгородки.

Существенность отличий заявляемой конструкции от конструкции ПЛ-прототипа определяется следующим:

- средний прочный корпус размещен независимо от остальных прочных корпусов и комплектов блоков пусковых труб и не вносит ограничений на пуск ракет или торпед;

- размещение двух проницаемых выгородок (вместо одной на ПЛ-прототипе) позволяют осуществлять пуски как из носового, так и среднего боекомплекта;

- формирование комплектов блоков пусковых труб и весовых макетов позволяет создать требуемую комбинацию пусковых труб в любом направлении (что не предусмотрено на ПЛ-прототипе);

- кубическая форма блока пусковых труб и замещающего его макета позволяет разворачивать блок пусковых труб на 90° вокруг любой, перпендикулярной грани оси и тем самым осуществлять пуск в вертикальном и любом горизонтальном направлении;

- наличие в блоке пусковых труб внутренней кинематической системы в виде плоской шарнирной конструкции, обеспечивающей параллельный поворот пусковых труб, дает возможность развернуть параллельно пусковые трубы в требуемом направлении, при этом система гибких шлангов подачи сжатого воздуха обеспечивает пуск ракет или торпед при любом угле поворота.

Таким образом, сочетание перечисленных, новых по отношению к прототипу признаков позволяет создать новую конструкцию исследовательской ПЛ, которая позволяет выполнять опытные пуски ракет и торпед в нужной последовательности для любого размещения пусковых устройств и в любом заданном направлении, при этом обеспечена безопасность проведения пусков в силу необитаемости ПЛ.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где

на фиг. 1 показан общий вид исследовательской необитаемой малой подводной лодки, где показаны прочные корпусы и проницаемые выгородки для размещения комплектов блоков пусковых труб и замещающих весовых макетов;

на фиг. 2 показана схема блока пусковых труб с внутренней кинематической системой и гибкими шлангами подачи воздуха;

на фиг. 3 и 4 показаны примеры сборки комплекта блоков пусковых труб и весовых макетов для ПЛ различного назначения.

Исследовательская необитаемая малая подводная лодка 1 (показана на фиг. 1) имеет носовой прочный корпус 2, кормовой прочный корпус 3, средний прочный корпус 4, а также две проницаемые выгородки: центральная 5 и носовая 6, в которых установлены комплекты 7, состоящие из блоков пусковых труб 8, содержащих пусковые трубы 9 и весовые макеты 10. Показано размещение в центральной проницаемой выгородке 5 двух блоков пусковых труб 8 в положении с вертикально ориентированными пусковыми трубами 9, а в носовой проницаемой выгородке 6 установлен один блок пусковых труб 8 с продольно горизонтально ориентированными пусковыми трубами 9 и один весовой макет 10.

Блок пусковых труб 8 (см. фиг. 2) содержит внутреннюю кинематическую систему 11, предназначенную для разворота пусковых труб 9 параллельно друг другу в плоскости, перпендикулярной осям шарниров 12, параллельной грани 13 куба. Разъемные соединения 14 предназначены для фиксации блока пусковых труб 8 или весового макета 10 в центральной проницаемой выгородке 5 или в носовой проницаемой выгородке 6. Гибкий шланг 15 используется для подачи воздуха от средства подачи сжатого воздуха 16 на блок пусковых труб 8 через быстроразъемное соединение 17 с запорным клапаном 18. Разветвленная система гибких шлангов 19, соединенных с каждой пусковой трубой 9 через запорные клапаны 20, предназначена для подачи сжатого воздуха в любую из пусковых труб по заданной программе последовательности пусков.

В зависимости от требований размещения ракет и торпед могут быть реализованы различные варианты сборки комплектов 7 в проницаемых выгородках 5 и 6. Например, возможен пример сборки блоков пусковых труб 9 и весовых макетов 10 в комплект 7 (см. фиг. 3). Показана схема размещения комплектов 7, где в центральной проницаемой выгородке 5 установлен один блок пусковых труб 8 с вертикально ориентированными пусковыми трубами 9 и один весовой макет 10, а в носовой проницаемой выгородке 6 установлены тандемом два блока пусковых труб 8 с продольно горизонтально ориентированными пусковыми трубами 9 (что требуется, например, при отработке пусков из торпедных аппаратов большой длины).

В качестве другого примера сборки блоков пусковых труб 9 и весовых макетов 10 в комплект 7 (см. фиг. 4) показана схема, где в центральной проницаемой выгородке 5 установлен один весовой макет 10 и один блок пусковых труб 8 с горизонтально ориентированными пусковыми трубами 9, развернутыми на 30° по отношению к диаметральной плоскости ПЛ, а в носовой проницаемой выгородке 6 установлены два блока пусковых труб 8 с пусковыми трубами 9, наклоненными в вертикальной плоскости на 45° по отношению к основной плоскости ПЛ.

Работа заявляемой конструкции - использование исследовательской необитаемой малой подводной лодки 1 - заключается в проведении испытаний по маневрированию в подводном положении с пусками ракет и торпед из пусковых труб 9, скомплектованных в блоках пусковых труб 8. Для каждого цикла испытаний установку, переустановку и фиксацию блоков пусковых труб 8 и весовых макетов 10 в проницаемых выгородках 5 или 6 выполняют по заданной в программе испытаний схеме с помощью разъемных соединений 14. При необходимости осуществляют параллельный разворот пусковых труб 9 с помощью кинематической системы 11 на заданный угол. После этого к блокам пусковых труб 8 подсоединяют гибкий шланг 15 для подачи сжатого воздуха от средства подачи сжатого воздуха 16 на блок пусковых труб 8 через быстроразъемное соединение 17 и открывают запорный клапан 18. По готовности запускают исследовательскую необитаемую малую подводную лодку 1 для погружения и выполнения маневров в подводном положении согласно программе от бортового компьютера. К началу маневра, соответствующего моменту начала пусков при заданной глубине погружения и скорости хода подводной лодки 1, начинают программную подачу сжатого воздуха в пусковые трубы 9, инициируя пуск ракет или торпед.

При этом управление пусками осуществляется по разработанной для данного цикла испытаний временной диаграмме, формирующей команды от бортового компьютера (не показано) на открывание/закрывание запорных клапанов 20 каждой пусковой трубы 9 для инициирования пуска ракет или торпед.

Таким образом, заявляемое изобретение позволяет создать новую конструкцию исследовательской необитаемой малой ПЛ для производства опытных пусков (в том числе залповых) ракет и торпед в нужной последовательности для любого размещения пусковых устройств (как в средней части ПЛ, так и в ее носовой части) и в любом заданном направлении к основной и диаметральной плоскостям ПЛ, при этом будет обеспечена безопасность проведения испытательных пусков в части воздействий на человека и окружающую среду в силу необитаемости ПЛ.