Патент на изобретение №2247057

(54) УСТРОЙСТВО СТАБИЛИЗАЦИИ ГЛУБИНЫ ГЛУБОКОВОДНОГО ДРЕЙФУЮЩЕГО ПРИБОРА

(57) Реферат:

Изобретение относится к морской технике, в частности к устройствам стабилизации глубины плавания дрейфующих приборов, используемых в научных, промышленных и военных целях. Устройство стабилизации глубины содержит датчик давления, систему управления, включатель электродвигателя, механически соединенного с рабочим органом, и аккумуляторную батарею. Параллельно с датчиком давления установлен дифференциальный датчик давления, вторая полость которого соединена с забортной средой через компенсационный резервуар и электромагнитный клапан, сигнально связанный с системой управления. Рабочий орган выполнен в виде гидронасоса, перекачивающего забортную воду в балластную камеру, соединенную системой трубопроводов и клапанов с источником воздуха высокого давления и через предохранительный клапан – с забортной средой. Достигается удержание прибора на любой заданной глубине с высокой точностью. 1 ил.

Изобретение относится к морской технике, а конкретно к устройствам стабилизации глубины плавания дрейфующих приборов, используемых в научных, промышленных и военных целях.

Известны радиогидроакустические буи (английские и американские, например AN/SSQ-23, “Джуди” (АРR-58)и др.), в которых корпус с гидрофонами и источниками питания удерживается на глубине кабель-тросом, прикрепленным к плавающей части с антенной и передатчиком (см. Сотников И.М., Брусенцов И.А. “Авиация против подводных лодок”, М., 1970 г., также Клюкин И.И. “Звук и море”, Судостроение, 1974 г.). Основные недостатки буев – малая глубина использования, большие колебания по глубине, особенно при волнении моря.

Известны устройства, малоподверженные влиянию качки, приводящей к появлению помех и искажению результатов измерений, – это FLIP, SPAR и др., корпус которых имеет вид цилиндра диаметром 4,8 м и длиной 108 м и состоит из отсеков – балластного, отсека плавучести и стабилизации, аппаратного. В отсеках размещены насосы и клапаны балластной системы, запасы воздуха высокого давления (см. Простаков А.П. “Гидроакустика и корабль”, Судостроение, 1967 г.).

Несмотря на размещение дополнительных стабилизаторов, при волнении 4 балла скорость вертикального перемещения (по данным источника) составляет 3 м/с, что недопустимо при проведении специальных исследований.

Известна автоматическая плавающая мина, в которой система стабилизации глубины состоит из приемника внешнего давления воды, прибора управления (гидростатический аппарат), включателя электродвигателя с рабочим органом (гребной винт) и аккумуляторной батареи (см. Морозов К. В. “Минно-торпедное оружие”, М., 1974 г.).

Удержание прибора на заданном углублении (±1 м) достигается периодическим подключением аккумуляторной батареи и электродвигателя.

Указанная система принята авторами за прототип изобретения.

Основным недостатком принятого за прототип изобретения устройства является практически невозможная полная компенсация плавучести из-за различной солености и температуры воды и подводных течений, что требует постоянного расхода запасов электроэнергии и сокращает общее время дрейфа мины.

Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение удержания прибора на любой заданной глубине с высокой точностью (не более ±0,3-0,5 м от заданного значения глубины) с редкими включениями исполнительного механизма, обеспечивающими минимальный расход энергии, т.е. большую длительность автономного дрейфа.

Указанная цель обеспечивается тем, что в системе стабилизации глубины дрейфующего прибора, содержащей датчик давления, прибор или систему управления, включатель электродвигателя с рабочим органом и аккумуляторную батарею, параллельно с датчиком давления установлен дифференциальный датчик давления, вторая полость которого соединена с забортной средой через компенсационный резервуар и электромагнитный клапан, сигнально связанный с системой управления, а рабочий орган электродвигателя выполнен в виде гидронасоса, перекачивающего забортную воду в балластную камеру, соединенную системой трубопроводов и клапанов с источником воздуха высокого давления и через предохранительный клапан с забортной средой.

Перечисленные признаки обеспечивают высокую точность заданной глубины дрейфа при минимальном расходе энергии.

Устройство схематично изображено на чертеже, где: 1 – блок приборов управления, 2 – аккумуляторная батарея, 3 – включатель, 4 – электродвигатель, 5 – гидронасос, 6 – датчик давления, 7 – дифференциальный датчик давления, 8 – электромагнитный клапан, 9 – компенсационный резервуар, 10 – балластная камере, 11 – клапан, 12 – система трубопроводов, 13 – баллон воздуха высокого давления, 14 – воздушный редуктор, 15 – предохранительный клапан.

Устройство функционирует следующим образом:

Изменение глубины погружения дрейфующего прибора измеряется датчиком давления 6, причем даже при погрешности датчика ±0,5% погрешность на больших глубинах будет более нескольких метров. Поэтому одновременно производятся измерения дифференциальным датчиком давления 7, при этом в диапазоне 10 м даже при погрешности датчика ±1,0% погрешность измерения составит несколько сантиметров. После прохождения каждых 10 м глубины приборы управления 1 дают команду на “обнуление” датчика 7, т.е. открывается клапан 8 и через компенсационный резервуар 9, гасящий резкие изменения давления, давление поступает во вторую полость датчика 7, начинающим отсчет глубины снова.

Информация с датчиков поступает в блок управления, где производится вычисление скорости и ускорения движения прибора, и по результатам расчетов вырабатываются команды на включение электродвигателя 4 и насоса 5, который закачивает или откачивает воду из балластной камеры 10, тем самым изменяя плавучесть прибора.

В балластную камеру через редуктор 14 закачивается воздух для обеспечения в камере противодавления, равного забортному давлению.

По предложенному изобретению проведены натурные испытания глубоководного прибора, показавшие работоспособность устройства с обеспечением высокой точности (десятки сантиметров) исполнения глубины дрейфа.

Формула изобретения

Устройство стабилизации глубины глубоководного дрейфующего прибора, содержащее датчик давления, систему управления, включатель электродвигателя, механически соединенного с рабочим органом, и аккумуляторную батарею, отличающееся тем, что параллельно с датчиком давления установлен дифференциальный датчик давления, вторая полость которого соединена с забортной средой через компенсационный резервуар и электромагнитный клапан, сигнально связанный с системой управления, а рабочий орган выполнен в виде гидронасоса, перекачивающего забортную воду в балластную камеру, соединенную системой трубопроводов и клапанов с источником воздуха высокого давления и через предохранительный клапан – с забортной средой.

РИСУНКИ