Патент на изобретение №2220069

(54) СТАЦИОНАРНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ГИДРОАКУСТИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС (ВАРИАНТЫ)

(57) Реферат:

Изобретение относится к гидроакустике и может быть использовано для гидроакустических исследований в натурном водоеме. Сущности изобретения заключается в том, что стационарный измерительный гидроакустический комплекс, состоящий из носителя измерительной аппаратуры и спускоподъемного устройства, выполняют в собранном виде для его транспортировки на штатное место. При опускании собранного в закрытом коробе стационарного измерительного гидроакустического комплекса на дно натурного водоема крышка короба открывается и носитель аппаратуры под действием сил плавучести всплывает над коробом и устанавливается с помощью спускоподъемного устройства на заданный горизонт натурного водоема. Такое выполнение устройства обеспечивает упрощение его транспортировки и установки на штатном месте на заданной глубине океана. 2 с. и 4 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для гидроакустических исследований в океанических глубинах.

Известен стационарный измерительный гидроакустический комплекс (СИГК) того же назначения [1], принятый за прототип.

Прототип содержит носитель аппаратуры, выполненный в виде буя положительной плавучести с расположенными внутри него гидроакустическими измерительными преобразователями и аппаратурой преобразования измерительной информации, а также связанное с носителем аппаратуры с помощью гибкого кабель-троса спускоподъемное устройство, выполненное в виде заякоренного короба, внутри которого расположены аварийно-поисковый буй с автономным размыкателем, лебедка с барабаном, редуктором и приводом, при этом барабан лебедки закреплен неподвижно с вертикально ориентированной осью и выполнен с выступающим за диаметральный размер барабана верхней и нижней горизонтальными щеками, а привод размещен внутри неподвижного барабана, причем на оси привода насажено горизонтально ориентированное коромысло, на одном конце которого закреплен опорный ролик, опирающийся на верхнюю щеку барабана, а на другом конце коромысла, выходящем за щеки барабана, посредством вертикально ориентированного шарнира закреплена серьга с установленным на ней на горизонтальной оси роликом-укладчиком гибкого кабель-троса, причем вертикальная ось поворота серьги и горизонтальная ось вращения ролика укладчика лежат в параллельных плоскостях, а нижняя кромка ролика-укладчика лежит в плоскости, проходящей через середину барабана лебедки, при этом спускоподъемное устройство связано с надводным центром управления с расположенными в нем блоками питания и регистрирующей аппаратуры с помощью магистрального кабеля.

Недостатком прототипа являются трудности транспортировки СИГК на требуемое место морской акватории и опускание его на заданную глубину океана, поскольку известный гидроакустический комплекс не имеет средств автоматического развертывания гидроакустической аппаратуры в морской среде.

Техническим результатом, получаемым от внедрения изобретения, является устранение данного недостатка, то есть создание СИГК, складываемого в едином коробе и автоматически развертывающегося в рабочее состояние на штатном месте на заданной глубине океана.

Данный технический результат достигают за счет того, что в известном СИГК, содержащем носитель аппаратуры, выполненный в виде буя положительной плавучести с расположенными внутри него гидроакустическими измерительными преобразователями и аппаратурой преобразования измерительной информации, а также связанное с носителем аппаратуры с помощью гибкого кабель-троса спускоподъемное устройство, выполненное в виде заякоренного короба, внутри которого расположены аварийно-поисковый буй с автономным размыкателем, лебедка с барабаном, редуктором и приводом, при этом барабан лебедки закреплен неподвижно с вертикально ориентированной осью и выполнен с выступающими за диаметральный размер барабана верхней и нижней горизонтальными щеками, а привод размещен внутри неподвижного барабана, причем на оси привода насажено горизонтально ориентированное коромысло, на одном конце которого закреплен опорный ролик, опирающийся на верхнюю щеку барабана, а на другом конце коромысла, выходящем за щеки барабана, посредством вертикально ориентированного шарнира закреплена серьга с установленным на ней на горизонтальной оси роликом-укладчиком гибкого кабель-троса, причем вертикальная ось поворота серьги и горизонтальная ось вращения ролика-укладчика лежат в параллельных плоскостях, а нижняя кромка ролика-укладчика лежит в плоскости, проходящей через середину барабана лебедки, при этом спускоподъемное устройство связано с надводным центром управления с расположенными в нем блоками питания и регистрирующей аппаратуры с помощью магистрального кабеля, короб спускоподъемного устройства в первом варианте исполнения СИГК снабжен съемной крышкой и выполнен с возможностью размещения в нем носителя аппаратуры, при этом последний располагают между упорами, связанными с коробом и фиксаторами, закрепленными на крышке, с возможностью свободного выхода из короба при снятой крышке под действием сил плавучести, причем гибкий кабель-трос на участке между носителем аппаратуры и барабаном лебедки проходит сквозь направляющее кольцо, закрепленное неподвижно соосно с барабаном лебедки, при этом съемная крышка короба механически связана с зацепом, состоящим из симметричной тяги с уступами в ее нижней части, выполненной с возможностью осевого смещения, и подвижных подпружиненных пальцев, расположенных над крышкой симметрично относительно оси тяги, причем близлежащие к оси тяги концы пальцев опираются на уступы тяги, а периферийные концы пальцев свободно входят в пазы, выполненные в боковых стенках короба, при этом между уступами тяги и крышкой короба установлен растворимый упор, а на верхней части тяги закреплен вертлюг. В частном случае в первом варианте выполнения СИГК растворимый упор выполняют из широко применяемого для решения аналогичных задач минного сахара.

Во втором варианте выполнения СИГК в том же известном гидроакустическом комплексе короб спускоподъемного устройства также снабжают съемной крышкой и выполняют с возможностью размещения в нем носителя аппаратуры, при этом последний располагают между упорами, связанными с коробом и фиксаторами, закрепленными на крышке с возможностью свободного выхода из короба при снятой крышке под действием сил плавучести, причем гибкий кабель-трос на участке между носителем аппаратуры и барабаном лебедки проходит сквозь направляющее кольцо, закрепленное соосно с барабаном лебедки. При этом в отличие от первого варианта выполнения СИГК съемная крышка короба своей центральной частью механически связана с самосбрасывающимся гаком, а периферийной частью шарнирно связана с захватом, зацепляющимся своим крюком за выступ короба, а хвостовой частью связана гибким поводком с самосбрасывающимся гаком.

Для обоих вариантов выполнения СИГК может быть дополнительно введен датчик крена дифферента, установленный внутри барабана лебедки и соединенный выходом с магистральным кабелем. В обоих вариантах выполнения СИГК носитель аппаратуры может быть размещен в коробе сбоку или сверху спускоподъемного устройства.

Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 представлена конструкция первого варианта СИГК, при расположении носителя аппаратуры сверху от спускоподъемного устройства; на фиг.2 – конструкция спускоподъемного устройства в двух проекциях; на фиг.3 – конструкция СИГК в первом варианте исполнения в трех проекциях, когда носитель аппаратуры расположен сбоку от спускоподъемного устройства; на фиг.4 – конструкция второго варианта выполнения СИГК при закрытой крышке; на фиг.5 – конструкция самосбрасывающегося гака; на фиг.6 – конструкция второго варианта выполнения СИГК при поднятой крышке; на фиг.7 – вид СИГК в развернутом состоянии.

Стационарный измерительный гидроакустический комплекс в первом варианте исполнения включает в себя носитель аппаратуры, выполненный в виде буя 1 положительной плавучести с расположенными внутри него гидроакустическими измерительными преобразователями, представленными, например, широкополосным гидрофоном 2. Внутри корпуса буя 1 расположена также аппаратура 3 преобразователей информации, установленная в гермоконтейнере 4, и маяк 5 наведения для поиска и слежения за расположением СИГК. Гидроакустический комплекс также содержит спускоподъемное устройство, выполненное по аналогии с прототипом и включающее в себя заякоренный короб 6, внутри которого расположены аварийно-поисковый буй 7 с автономным размыкателем, лебедка с барабаном 8 и привод 9 с редуктором (на чертеже не показан). Барабан 8 лебедки закреплен неподвижно в коробе 6. Ось неподвижного барабана 8 ориентирована вертикально, а его горизонтальные щеки 10 выступают за диаметральный размер барабана 8. При этом привод 9 размещен внутри барабана 8. На оси 11 барабана 8 насажено коромысло 12, на одном конце которого закреплен опорный ролик 13 (фиг. 2), опирающийся на щеку 10 барабана 8. А на другом конце коромысла 12, выходящем за щеку барабана 8, посредством вертикально ориентированного шарнира 14 закреплена серьга 15 (фиг.1) с установленным на ней на горизонтальной оси 16 роликом-укладчиком 17 гибкого кабеля 18 (фиг.2), выполняющего роль кабельной линии связи. Вертикальная ось поворота серьги 15 и горизонтальная ось 16 вращения ролика-укладчика 17 лежат в двух параллельных вертикальных плоскостях, а нижняя кромка ролика-укладчика 17 лежит в плоскости, проходящей через середину барабана 8 лебедки. Носитель аппаратуры расположен, согласно изобретению, в коробе 6 сверху (фиг.1) или сбоку (фиг.3) от спускоподъемного устройства. Привод 9 с редуктором расположены в дополнительном герметичном корпусе (на чертеже не показан), заполненном маслом для выравнивания давления внутри и снаружи корпуса. Связь с надводным центром управления (на чертеже не показан) осуществляется по магистральному кабелю 19, закрепленному на коробе 6, например с помощью крепежных муфт 20. На нижней горизонтальной щеке барабана 8 закреплены Г-образно ограничители 21 (фиг.2) гибкого кабеля. Связь всех элементов носителя аппаратуры и спускоподъемного устройства с надводным центром управления осуществляется по магистральному кабелю 19 через кабельный ввод 22 и приборный гермоконтейнер 23 по гибкому кабелю 18, выполняющему одновременно роль кабельной линии связи и кабель-троса для носителя аппаратуры. Положительную плавучесть носителю аппаратуры придают шайбы 24, установленные на корпусе буя 1 и выполненные из композиционного материала.

Отличительной особенностью СИГК по сравнению с прототипом является наличие у короба 6 съемной крышки 25, позволяющей надежно транспортировать комплекс на штатное место в собранном виде. При этом съемная крышка 25 автоматически открывается при установке СИГК на штатное место и гидроакустический комплекс сам разворачивается в рабочее положение.

Подобные функции комплекса в первом варианте исполнения обеспечиваются следующими элементами. На крышке 25 крепятся фиксаторы 26 (фиг.1, 3) буя 1. При этом последний располагают между упорами 27, связанными с коробом 6, и фиксаторами 26, закрепленными на крышке 25, с возможностью свободного выхода буя 1 из короба 6 под действием сил плавучести. Причем гибкий кабель-трос 18 на участке между носителем аппаратуры и барабаном 8 лебедки проходит сквозь направляющее кольцо 28, закрепленное неподвижно в коробе соосно с барабаном 8 лебедки. Съемная крышка 25 короба 6 механически связана с зацепом 29, состоящим из осесимметричной тяги 30 с уступами в ее нижней части. Тяга 30 выполнена с возможностью ее осевого смещения. Кроме того, в состав зацепа 29 входят подвижные подпружиненные пальцы 31 (с пружинами 32), расположенные над крышкой 25 симметрично относительно оси тяги 30. Близлежащие к оси тяги 30 концы пальцев 31 опираются на уступы 33 тяги. Периферийные концы пальцев 31 свободно входят в пазы, выполненные в боковых стенках короба 6 (на чертеже не оцифрованы). Между уступами 33 тяги 30 и крышкой 25 короба 6 установлен растворимый упор 34, выполненный, например, из минного сахара. А на верхней части тяги 30 закреплен массивный вертлюг 35. Кроме того, в обоих вариантах выполнения СИГК в коробе 6 внутри барабана 8 спускоподъемного устройства имеется датчик 36 крена-дифферента, соединенный выходом через приборный гермоконтейнер 23, кабельный ввод 22 и магистральный кабель 19 с надводным центром управления (на чертеже не показан).

Второй вариант выполнения СИГК помимо элементов 124 первого варианта комплекса также включает в себя съемную крышку 37, но выполненную иначе, чем в первом варианте. Во втором варианте съемная крышка 37 (фиг.4) короба 6 своей центральной частью механически связана с самосбрасывающимся гаком 38, а периферийной частью шарнирно связана с захватом 39, зацепляющимся своей захватывающейся частью (крюком) за выступ 40 короба 6, а хвостовой частью связанной гибким поводком 41 с самосбрасывающимся гаком 38. Самосбрасывающийся гак (фиг.5), применяемый в СИГК, особенностей не имеет. Как и любое подобное устройство, он состоит из крюка 42 и подпружиненной запорной чеки 43. В отверстие 44 гака вставлено кольцо 45 несущей цепи. Другое кольцо 46 цепи висит на подпружиненной запорной чеке 43.

Стационарный измерительный гидроакустический комплекс работает по первому варианту исполнения следующим образом.

Комплекс транспортируют в собранном виде при закрытой крышке на штатное место его работы. В натурном водоеме СИГК опускают на дно водоема с помощью несущей цепи (на фиг.1 не показана) и закрепляют короб 6 с помощью якорного устройства (на чертеже не показано). Растворимый упор 34 начинает растворяться в морской среде. По истечении определенного времени массивный вертлюг 35, давящий на тягу 30, проталкивает уступ 33 тяги на крышку 25. При этом пальцы 31 под действием пружин 32 смещаются к центральной части крышки 25 и периферийные концы пальцев выходят из пазов, выполненных в боковых стенках короба 6 (на чертежи пазы не оцифрованы). Крышка 25, оказавшаяся свободной от короба 6, поднимается с помощью той же несущей цепи на поверхность натурного водоема. При этом с помощью датчика 36 крена-дифферента на центральном пульте управления проверяется горизонтальность установки комплекса на дне водоема. Буй 1 положительной плавучести постепенно начинает под действием сил плавучести выходить из короба 6.

Далее работа СИГК совпадает с работой прототипа. С центрального пульта управления (на чертеже не показан) по магистральному кабелю 19 на привод 9 спускоподъемного устройства подают напряжение, приводящее к вращению коромысла 12, насаженного на ось 11 привода 9. Вместе с коромыслом 12 начинает вращаться и серьга 15 с установленным на ней роликом укладчиком 17.

При этом гибкий кабель 18 начинает сматываться с боковой поверхности неподвижного барабана 8, а носитель аппаратуры, вращаясь по конической спирали, начинает подниматься к штатному месту в натурном водоеме. Наличие направляющего кольца 28, ограничивая угол при вершине конической спирали, не дает кабелю 18 зацепиться за боковые стенки короба 6.

Наличие всех перечисленных в формуле изобретения признаков спускоподъемного устройства обеспечивает, как в прототипе, надежное перемещение гибкого кабеля 18 по поверхности барабана 8 с постоянным натягом, а также надежную балансировку устройства при любом заглублении носителя аппаратуры в натурном водоеме.

После выхода носителя аппаратуры на штатное место СИГК принимает развернутое рабочее положение, представленное на фиг.7. При этом вертикальную координату носителя аппаратуры (глубину погружения носителя) контролируют на надводном центре управления по показаниям датчика 47 гидростатического давления. После выхода носителя на заданный горизонт натурного водоема напряжение с привода 9 снимается. При возникновении нештатной ситуации с СИГК используется аварийно-поисковый буй 24, который всплывает на поверхность водоема по команде с центрального пульта управления.

Во втором варианте исполнения СИГК последний работает аналогичным образом, за исключением процесса съема крышки 37 (фиг.4) с короба 6. В статическом состоянии чека 43 (фиг.5) самосбрасывающегося гака напружинена. Перед опусканием короба 6 на дно водоема чеку 43 поворачивают и надевают на кольцо 46 цепи. При этом вес Р цепи и короба 6 не позволяет чеке 43 подняться вверх. Как только короб 6 опустится на дно натурного водоема, действие веса Р на крюк 42 гака прекратится и усилие пружины чеки 43 позволит скинуть кольцо 46 цепи. При этом происходит размыкание самосбрасывающегося гака с коробом. Крюк 42 (фиг.5) самосбрасывающегося гака 38 (фиг.4) поднимается вверх. При этом поводок 41 открывает крючок захвата 39 и крышка 37 поднимается (фиг.6). Далее работа СИГК протекает по представленному выше описанию работы первого варианта СИГК.

Таким образом, в отличие от прототипа разработанный СИГК транспортируется на штатное место своей работы собранный в едином коробе и автоматически развертывается на заданном горизонте натурного водоема. Этим достигается поставленный технический результат.

Источник информации
1. Патент 2172272, кл. В 63 В 22/00, 2001 – прототип.

Формула изобретения

1. Стационарный измерительный гидроакустический комплекс, содержащий носитель аппаратуры, выполненный в виде буя положительной плавучести с расположенными внутри него гидроакустическими измерительными преобразователями и аппаратурой преобразования измерительной информации, а также связанное с носителем аппаратуры с помощью гибкого кабель-троса спускоподъемное устройство, выполненное в виде заякоренного короба, внутри которого расположены аварийно-поисковый буй с автономным размыкателем, лебедка с барабаном, редуктором и приводом, при этом барабан лебедки закреплен неподвижно с вертикально ориентированной осью и выполнен с выступающими за диаметральный размер барабана верхней и нижней горизонтальными щеками, а привод размещен внутри неподвижного барабана, причем на оси привода насажено горизонтально ориентированное коромысло, на одном конце которого закреплен опорный ролик, опирающийся на верхнюю щеку барабана, а на другом конце коромысла, выходящем за щеки барабана, посредством вертикально ориентированного шарнира закреплена серьга с установленным на ней на горизонтальной оси роликом-укладчиком гибкого кабель-троса, причем вертикальная ось поворота серьги и горизонтальная ось вращения ролика-укладчика лежат в параллельных плоскостях, а нижняя кромка ролика-укладчика лежит в плоскости, проходящей через середину барабана лебедки, при этом спускоподъемное устройство связано с надводным центром управления с расположенными в нем блоками питания и регистрирующей аппаратурой с помощью магистрального кабеля, отличающийся тем, что короб спускоподъемного устройства снабжен съемной крышкой и выполнен с возможностью размещения в нем носителя аппаратуры, при этом последний располагают между упорами, связанными с коробом и фиксаторами, закрепленными на крышке, с возможностью свободного выхода из короба при снятой крышке под действием сил плавучести, причем гибкий кабель-трос на участке между носителем аппаратуры и барабаном лебедки проходит сквозь направляющее кольцо, закрепленное неподвижно, соосно с барабаном лебедки, при этом съемная крышка короба механически связана с зацепом, состоящим из осесимметричной тяги с уступами в ее нижней части, выполненной с возможностью осевого смещения и подвижных подпружиненных пальцев, расположенных над крышкой симметрично относительно оси тяги, причем близлежащие к оси тяги концы пальцев опираются на уступы тяги, а периферийные концы пальцев свободно входят в пазы, выполненные в боковых стенках короба, при этом между уступами тяги и крышкой короба установлен растворимый упор, а на верхней части тяги закреплен вертлюг.

2. Стационарный измерительный гидроакустический комплекс по п.1, отличающийся тем, что растворимый упор выполнен из минного сахара.

3. Стационарный измерительный гидроакустический комплекс, содержащий носитель аппаратуры, выполненный в виде буя положительной плавучести с расположенными внутри него гидроакустическими измерительными преобразователями и аппаратурой преобразования измерительной информации, а также связанное с носителем аппаратуры с помощью гибкого кабель-троса спускоподъемное устройство, выполненное в виде заякоренного короба, внутри которого расположены аварийно-поисковый буй с автономным размыкателем, лебедка с барабаном, редуктором и приводом, при этом барабан лебедки закреплен неподвижно с вертикально ориентированной осью и выполнен с выступающими за диаметральный размер барабана верхней и нижней горизонтальными щеками, а привод размещен внутри неподвижного барабана, причем на оси привода насажено горизонтально ориентированное коромысло, на одном конце которого закреплен опорный ролик, опирающийся на верхнюю щеку барабана, а на другом конце коромысла, выходящем за щеки барабана, посредством вертикально ориентированного шарнира закреплена серьга с установленным на ней на горизонтальной оси роликом-укладчиком гибкого кабель-троса, причем вертикальная ось поворота серьги и горизонтальная ось вращения ролика-укладчика лежат в параллельных плоскостях, а нижняя кромка ролика-укладчика лежит в плоскости, проходящей через середину барабана лебедки, при этом спускоподъемное устройство связано с надводным центром управления и регистрирующей аппаратурой с помощью магистрального кабеля, отличающийся тем, что короб спускоподъемного устройства снабжен съемной крышкой и выполнен с возможностью размещения в нем носителя аппаратуры, при этом последний располагают между упорами, связанными с коробом и фиксаторами, закрепленными на крышке, с возможностью свободного выхода из короба при снятой крышке под действием сил плавучести, причем гибкий кабель-трос на участке между носителем аппаратуры и барабаном лебедки проходит сквозь направляющее кольцо, закрепленное неподвижно, соосно с барабаном лебедки, при этом съемная крышка короба своей центральной частью механически связана с самосбрасывающимся гаком, а периферийной частью шарнирно связана с захватом, зацепляющимся своим крюком за выступ короба, а хвостовой частью связанной гибким поводком с самосбрасыващимся гаком.

4. Стационарный измерительный гидроакустический комплекс по п.1 или 3, отличающийся тем, что дополнительно содержит датчик крена-дифферента, установленный внутри барабана лебедки и соединенный выходом с магистральным кабелем.

5. Стационарный измерительный гидроакустический комплекс по п.1 или 3, отличающийся тем, что носитель аппаратуры размещен в коробе сбоку от спускоподъемного устройства.

6. Стационарный измерительный гидроакустический комплекс по п.1 или 3, отличающийся тем, что носитель аппаратуры размещен в коробе сверху спускоподъемного устройства.

РИСУНКИ