Патент на изобретение №2252896

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭВАКУАЦИИ ИЗ ПОДВОДНОЙ СТАНЦИИ НА ПОВЕРХНОСТЬ ВОДЫ ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО МОДУЛЯ

(57) Реферат:

Устройство для эвакуации из подводной станции на поверхность воды цилиндрического модуля содержит стартовый колодец, установленный на подводной станции для размещения в нем цилиндрического модуля и выполненный с крышкой и обтюратором, установленным с возможностью размещения между стенкой колодца и модулем, а также установленный на цилиндрическом модуле газогенератор для формирования каверны вокруг этого модуля. Упомянутый газогенератор выполнен в виде расположенного снаружи на носовой части цилиндрического модуля пояса из твердого гидрореагирующего топлива с инициатором горения. Верхняя сторона этого пояса имеет плоскую поверхность. В стенке стартового колодца установлены газогенераторы наддува подкрышечного пространства, сообщающиеся с полостью, образуемой крышкой, стенкой стартового колодца и обтюратором. Такое выполнение устройства обеспечивает устойчивое движение цилиндрического модуля в воде. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

В настоящее время существует техническая проблема доставки с подводной станции на поверхность воды цилиндрического модуля, находящегося в стартовом колодце станции, при сильных подводных течениях. Для исключения (снижения) влияния бокового гидравлического напора, тем самым – снижения нагрузки на модуль при эвакуации на поверхность воды, необходимо создать каверну, обеспечивающую устойчивое движение модуля в воде, в которой находился бы модуль все время движения в воде. Для этого необходимо создать удлиненную каверну, высота которой равна приблизительно длине модуля.

Известно устройство для формирования кольцевой каверны вокруг движущегося в воде объекта, установленное в его передней части, где через боковые сопла – отверстия ресивера, соединенного с газогенератором, истекает газ, и при продольном движении объекта в воде растекается по наружной поверхности объекта, тем самым снижая на объект гидродинамическую нагрузку (см., например, кн. “Стратегическим ракетоносцам – быть!”, авт. А.А. Запольский, вып.11, рис.21, стр.133, СПМБ “Малахит”, С.-Петербург, 1998 г.), взятое авторами за прототип.

Недостаток этого устройства состоит в следующем. Установка на модуле газогенератора приводит к увеличению массы модуля и усложнению его конструкции. Кроме того, любая аварийная ситуация при работе газогенератора, установленного на модуле (взрыв, пожар), приведет к повреждению самого модуля и не позволит выполнить стоящие перед ним задачи. Это снижает надежность работы модуля и значительно снижает скорость модуля за счет его большого сопротивления в воде.

Суть предлагаемого устройства состоит в том, что газогенератор для формирования кольцевой каверны установлен снаружи на носовой части модуля и представляет собой пояс из гидрореагирующего твердого топлива (ТГРТ), которое после воспламенения (или от электрозапала, или от высокотемпературных газов) продолжает гореть в воде и выделять малорастворяющиеся неконденсирующиеся в воде газы и создает перегретый водяной пар (см., например, кн. Л. Грейнера “Гидродинамика и энергетика подводных аппаратов”, изд. Судостроение, Ленинград, 1978 г., стр.224-227).

Масса потребного количества ТГРТ (m_тгрт) определяется в зависимости от габаритов цилиндрического модуля, глубины старта, скорости всплытия.

Для гарантированного обеспечения нахождения модуля при движении в газовом пузыре (исходя из расчетов и модельных экспериментов) диаметр кольцевой каверны должен превышать наружный диаметр (d) цилиндрического модуля ( на 20-40% при отношении длины модуля (L) к его диаметру L/d=4-6).

Тогда, m_тгрт=(0,35-0,75)· d²· V· · , где

V – средняя скорость всплытия модуля,

– время всплытия,

– плотность парогазовой смеси при сгорании единицы массы ТГРТ.

При =2-3 ед.

m_тгрт=(0,7-2,4)d²· V·

Плоская поверхность передней кромки пояса из ТГРТ обеспечивает разрежение за поясом и создает условия образования носовой каверны, которая заполняется парогазовой смесью от ТГРТ, а срыв набегающего на модуль потока воды при движении исключает эффект гашения ТГРТ (см., например, кн. Г.Н. Абрамовича “Теория турбулентных струй”, М., Физмат. Литература, 1960 г., стр.426-427), а турбулизация потока воды за кромкой обеспечивает перемешивание продуктов сгорания ТГРТ с водой и увеличивает массу парогазовой смеси в 2-3 раза.

Предлагаемое устройство содержит: узел формирования каверны в виде кольцевого генератора из ТГРТ, установленного на носовой части модуля, узел запуска газогенератора, который связан с командным пультом. Узел запуска может состоять из высокотемпературных газогенераторов (например, из твердого топлива), установленных в теле стартового колодца и используемых в начале старта модуля для наддува пространства между крышкой колодца и передней частью модуля, ограниченного обтюратором между внутренней стенкой колодца и наружной поверхностью модуля, выполненным из эластичного материала (например, резины).

Устройство для эвакуации из подводной станции на поверхность воды цилиндрического модуля поясняется чертежами:

фиг.1 – продольный разрез;

фиг.2 – вид сверху;

фиг.3 – схема развития каверны в начале движения модуля в воде;

фиг.4 – вид модуля в каверне.

Устройство для эвакуации цилиндрического модуля 1 (фиг.1), находящегося в стартовом колодце 2 с крышкой 3 подводной станции 4, содержит кольцевой газогенератор из ТГРТ 5 для создания кавитационной каверны при движении модуля в воде. Газогенератор 5 установлен в носовой части модуля 1 снаружи на боковой поверхности и может быть выполнен, например, в виде отдельных одинаковых шашек-секций 6 из ТГРТ, прикрепленных, например приклеенных, по кольцу к поверхности обтекателя модуля 1. Каждая шашка-секция имеет переднюю плоскую (горизонтальную) и вертикальную боковую поверхность. Выполнение газогенератора (ГГ) из отдельных секций позволяет упростить автономную отработку ГГ, так как полученные энергетические характеристики с одного элемента будут аналогично распространены на все элементы ГГ. Каждая шашка-секция ГГ имеет снаружи защитное, например, пленочное покрытие, которое сгорает при температуре выше 100-200° С. К одной (или нескольким) шашке-секции ГГ подключен электрозапал 7, задействование которого происходит от пульта управления модулем, расположенным, например, в носовой части модуля. Между крышкой 3 стартового колодца и обтюратором 8, установленным между модулем 1 и внутренней поверхностью колодца 2 образована замкнутая полость, которая при старте модуля заполняется высокотемпературным газом от газогенератора (газогенераторов) 9, например твердотопливных. Это нужно для того, чтобы создать давление, превышающее гидростатическое для данной глубины, и разрушить крышку 3, например, по заданным ослабленным сечениям, при начале движения модуля. Задействование шашек-секций ГГ 5 может осуществляться и без команды на электрозапал 7, а после задействования твердотопливного ГГ 9, температура продуктов сгорания которого превышает 600° С.

Перед стартом цилиндрического модуля 1 по команде от пульта управления срабатывает ГГ наддува 9 и от горячих газов воспламеняются шашки-секции кольцевого ГГ (кавитатора) 5. От избыточного давления в подкрышечном объеме разрушается крышка 3, освобождая проход для модуля 1. Шашки-секции 6 вначале горят по всей наружной поверхности, а под воздействием набегающего потока воды происходит гашение шашек на передней кромке, но ввиду срыва потока воды и его турбулизации за передней (кольцевой) кромкой происходит перемешивание продуктов сгорания шашек ТГРТ с водой и, как следствие, увеличение массы парогазовой смеси. По мере выхода модуля 1 из колодца 2 (см. фиг.3) парогазовая смесь заполняет зазор (полость) между обтюратором 8 и кольцевым поясом шашек кавитатора (генератор 5), при этом элементы крышки 3 либо отклонены вертикально (вдоль оси модуля), либо отсутствуют. После выхода модуля 1 из колодца 2 наружная поверхность модуля практически полностью находится в парогазовой каверне, образованной кольцевым поясом из ТГРТ (см. фиг.4), при этом гидродинамическая нагрузка на него минимальна.

Предлагаемое устройство подводной станции для эвакуации на поверхность воды цилиндрического модуля обеспечивает устойчивое движение модуля в воде за счет образования носовой каверны и также обеспечивает выполнение задачи по существенному снижению (исключению) гидродинамической боковой нагрузки на модуль при старте и движении в воде, а также снижает пассивную массу конструкции модуля, так как шашки-секции кавитатора полностью сгорают либо еще в воде, либо догорают над поверхностью воды, облегчая модуль.

Формула изобретения

1. Устройство для эвакуации из подводной станции на поверхность воды цилиндрического модуля, содержащее стартовый колодец, установленный на подводной станции для размещения в нем цилиндрического модуля и выполненный с крышкой и обтюратором, установленным с возможностью размещения между стенкой колодца и модулем, а также установленный на цилиндрическом модуле газогенератор для формирования каверны вокруг этого модуля, отличающееся тем, что упомянутый газогенератор выполнен в виде расположенного снаружи на носовой части цилиндрического модуля пояса из твердого гидрореагирующего топлива (ТГРТ) с инициатором горения, причем верхняя сторона этого пояса имеет плоскую поверхность, а в стенке стартового колодца установлены газогенераторы наддува подкрышечного пространства, сообщающиеся с полостью, образуемой крышкой, стенкой стартового колодца и обтюратором.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что пояс из ТГРТ выполнен в виде отдельных одинаковых равномерно расположенных шашек-секций, а инициатор горения выполнен в виде электрозапала, соединенного с пультом управления модулем.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что газогенераторы наддува подкрышечного пространства выполнены в виде высокотемпературных газогенераторов.

РИСУНКИ