Способ разрушения ледяного покрова для всплытия подводной лодки

 

Использование: строительство и использование подводных лодок (ПЛ) в целях решения хозяйственных задач страны. Сущность изобретения: способ разрушения льда для всплытия ПЛ, включающий подачу струи нагретой жидкости к поверхности льда. Процесс разрушения льда происходит при всплытии ПЛ на перископную глубину и корректировки ее положения. С помощью штанг с насадками, с обеспечением минимального зазора между ними и нижней поверхностью льда подают теплую воду и таким образом протапливают лед по всему периметру ПЛ, образуя прорези. Затем подводят ПЛ под участок протопленных в толще льда прорезей, создают положительную плавучесть, взламывают корпусом ослабленный прорезями лед и всплывают в надводное положение. В качестве нагретой жидкости используется вода из циркуляционной трассы, выбрасываемая на штатных режимах за борт, что исключает необходимость размещения на ПЛ громоздкого оборудования (теплообменных аппаратов, насосов и т.п.) и дополнительные расходы энергии на нагрев и перекачку воды. 7 ил.

Изобретение относится к области строительства и использования подводных лодок (ПЛ) в целях решения хозяйственных задач страны: быстрой доставки грузов в районы Крайнего Севера в любое время года без использования дорогостоящих ледоколов; торговых перевозок кратчайшим путем подо льдом Северного Ледовитого океана; проведения подледных геолого-разведочных работ, поиска полезных ископаемых и нефтяных месторождений; изучение флоры и фауны подледных районов океана, решение проблем рыболовства.

Одним из условий использования подводных лодок в акваториях, покрытых сплошным льдом, является возможность их всплытия в надводное положение, как в силу различных технологических потребностей, так и при возникновении непредвиденных ситуаций.

Кроме того, изобретение может представлять интерес и для подводных лодок ВМФ.

Известен способ разрушения ледяного покрова для всплытия подводной лодки, включающий подачу к поверхности льда струи нагретой жидкости [1] Данный способ выбран в качестве наиболее близкого прототипа.

Использование указанного способа в целях обеспечения всплытия ПЛ в сплошных ледяных полях неприемлемо по следующим причинам: на ПЛ отсутствует источник газа с указанной температурой, отсутствует и возможность хранения на ПЛ требуемого количества воздуха для подачи его к поверхности льда; отсутствует на ПЛ и возможность подогрева газа (воздуха) до температуры 400-500^oC, отсутствует и возможность подачи к поверхности льда нагретой воды под большим давлением, как из-за отсутствия для этого насосов, так и из-за отсутствия самой воды в необходимых количествах, в 10 раз превышающих корабельные запасы. Непригодность известного способа связана еще и с его низкой производительностью по сравнению с рассматриваемым способом в 2,5 - 4,5 раза (в связи с существенно меньшим расходом теплоносителя из-за меньшего поперечного сечения органов его подвода в 15 35 раз, что не компенсируется более высоким его теплосодержанием в 6 8 раз), что увеличивает необходимое для растопления льда время до неприемлемых значений (несколько часов).

Кроме того, изменение условий применения известного способа (переход от воздушной среды к водяной) существенно снижает температуру и эффект закручивания теплоносителей, что ведет к увеличению расхода теплоносителя и энергии, а, главное, к увеличению времени растапливания льда.

Техническим результатом изобретения является обеспечение предварительного ослабления льда для окончательного его разрушения корпусом ПЛ при всплытии.

Он достигается тем, что в способе разрушения ледяного покрова для всплытия подводной лодки, включающем подачу к поверхности льда струи нагретой жидкости, нагретую жидкость, преимущественно забортную воду, выбрасываемую из циркуляционной трассы, подают через рукава и насадки, смонтированные на штангах, закрепленных на прочном корпусе в надстройке подводной лодки, при этом подводную лодку выводят на перископную глубину и корректируют ее местонахождение, штанги с насадками переводят в рабочее положение и разворачивают их в поперечном направлении относительно диаметральной плоскости подводной лодки с о8беспечением зазора между насадками и поверхностью ледяного покрова, затем подачей нагретой жидкости через рукава и насадки, смонтированные на штангах, образуют в ледяном покрове вначале кормовую поперечную прорезь, переводят насадки в продольное положение и образуют в ледяном покрове одновременно три начальных участка продольных прорезей, перемещают подводную лодку передним ходом со скоростью 0,04 0,14 м/с на расстояние, равное ее длине с одновременным образованием трех продольных прорезей, после чего подводную лодку останавливают и образуют три конечных участка продольных прорезей, возвращают насадки в поперечное положение и образуют в конце продольных прорезей носовую поперечную прорезь, затем штанги с насадками переводят в исходное положение, а подводную лодку подводят под участок ледяного покрова, окаймленный образованными прорезями, и, создавая ей положительную плавучесть, взламывают ее корпусом ослабленный ледяной покров и выводят подводную лодку в надводное положение.

На фиг.1 изображена тепловая схема устройства, обеспечивающего реализацию способа; на фиг.2 схема образования прорезей в толще льда; на фиг.3,а и 3, б положение направляющих насадок при образовании продольных прорезей; на фиг.3,в и 3,г положение направляющих насадок при образовании поперечных прорезей; на фиг.4,а схема опорно-подъемного узла (исходное положение); на фиг. 4, б схема опорно-подъемного узла (рабочее положение); на фиг.5 - поворотное устройство штанг в горизонтальной плоскости; на фиг.6 устройство забора воды из циркулирующей трассы; на фиг. 7 бортовая телескопическая раздвижная штанга.

Тепловая схема устройства, обеспечивающего реализацию способа, содержит штатную корабельную систему охлаждения конденсатора циркуляционную трассу и систему подвода циркуляционной воды к нижней поверхности льда. На схеме показаны циркуляционные насосы 1 и 14, приемные 2 и 15 и отливные 5 и 12 патрубки циркуляционной трассы с клинкетами, дроссельно-увлажнительное устройство 3 и 13, снижающее параметры пара, сбрасываемого на главный конденсатор 4, размещенные в прочном корпусе 23, отливная камера (ниша на прочном корпусе) 21. Элементы системы, обеспечивающие подвод циркуляционной воды к поверхности льда, размещены на прочном корпусе снаружи в надстройке (межкорпусном пространстве) и включают в себя показанные на схеме направляющие насадки 6, 8 и 10, соединенные мягкими шлангами 7, 9 и 11 с напорным коллектором 20, установленным на прочном корпусе 23 в верхней его части. Концы коллектора соединены с угловыми патрубками на подвижных щитах, которые при неработающей системе находятся в исходном положении 17, 22, а при работающей в положении 19.

На фиг.2 показана схема образования прорезей в толще льда; продольные 1, 2 и 5, поперечные 4 и 6. Проекция плоскости ватерлинии ПЛ-3.

Конструктивные схемы элементов системы показаны на фиг.3, 4, 5, 6 и 7.

Конструктивная схема устройства показана на фиг.3, где на фиг.3,а и 3,б показано положение направляющих насадок при протоплении продольных щелей; на фиг. 3,в и 3,г поперечных. Устройство подвода воды к нижней поверхности льда содержит центральную направляющую насадку 1, установленную на штанге 2, поднимаемой при использовании системы к нижней поверхности льда, и две бортовых направляющих насадки 3, установленных на кронштейнах, обеспечивающих необходимое расстояние между бортовыми щелями и закрепленных на бортовых раздвижных телескопических штангах 4. Воду к насадкам 1 и 3 подводят по гибким рукавам 5, куда ее подают из напорного коллектора 6, установленного на прочном корпусе 13. В напорный коллектор 6 воду подают из отливных камер циркуляционных трасс через угловые патрубки 9. Устройство для подъема средней штанги 2 (элемент подъемно-разворотного узла 12) показано на фиг.4. Трос 1 скреплен со штангой 8, 14 посредством вращающейся втулки 6, 12 и проходит стойку 2, 15. Рабочая часть троса 4, 16 проходит через центрующий направление троса ролик. Конец троса соединен с концом штока 17, с сидящим на нем поршне 18 гидропривода 19, установленном на прочном корпусе.

Нижний конец штанги 8, 14 подвижно скреплен осью 5 с поворотной опорой 9, связанной через опорно-упорный подшипник 11 с опорной пятой 10, которая установлена на прочном корпусе. Подъем штанги обеспечивает натяжение троса гидроприводом, а заваливание в исходное положение созданием слабины троса под тяжестью штанги, насадки и рукава.

Разворот насадки в горизонтальной плоскости обеспечивает разворот штанги, ее несущей, для чего последняя 8 и 14 закреплена на поворотной опоре 9, устройство для разворота которой показано на фиг.5. Разворот обеспечивает поворотный рычаг 1 и 5, связанный с поворотной опорой 6 и подвижно с шатуном 2 и 10, который соединен со штоком 7, с сидящим на нем поршнем 4 и 8 гидропривода 9.

Аналогичную конструкцию имеют разворотные устройства бортовых штанг 11 (фиг.3).

На фиг.6 изображено устройство для забора воды из циркуляционной трассы. Оно состоит из подвижной заслонки 1 с угловым патрубком 2, который мягким рукавом 3 соединен с напорным коллектором (фиг.3). Для перемещения заслонки 1 она соединена со штоком 4 гидропривода 5, установленного на прочном корпусе 6. Циркуляционная вода выбрасывается из отверстия 7 в прочном корпусе в отливную камеру 8 и из нее в штатном режиме через шпигаты в легком корпусе в окружающую среду.

Возможен и другой вариант, в котором заслонка 1 не перемещается по раме 9, закрывая и открывая выброс циркуляционной воды за борт, а закрепляется на раме 9 неподвижно, а проем для выброса воды за борт для направления в систему через угловой патрубок 2 перекрывается двухстворчатым щитом (на фиг.6 не показан).

Устройство бортовых раздвижных телескопических штанг 4 (фиг.3) показано на фиг.7. Направляющая насадка 1 изготовлена из армированной резины, обеспечивающей ее сохранность при касаниях о неровности нижней поверхности льда и сочленена с приемной камерой 2, которая соединена кронштейном 3 с верхним элементом 5 раздвижной телескопической штанги, играющим роль поршня и вытягивающим под давлением гидравлики все элементы штанги в раздвинутое состояние. Возвращение в исходное состояние (походное) происходит под силой собственного веса после снятия давления и слива гидравлики. Нижний конец приемной камеры 2 соединен с гибким рукавом 4, подающим в насадку воду из напорного коллектора устройства.

Все подъемные устройства (и заваленная средняя подъемная штанга 2, и бортовые раздвижные телескопические штанги 3 в сдвинутом состоянии) размещаются в легком корпусе 7 (фиг.3) вместе с гибкими рукавами 5 в устроенных для них выгородках, а легкий корпус 7 для их использования и хранения снабжен открывающимися (закрывающимися) с помощью гидроприводов щитами, сохраняющими плавность обводов корпуса ПЛ (на фиг.3 не показаны).

Устройство работает следующим образом.

При переводе выброса циркуляционной воды из положения "за борт" в положение "в систему" вода из отливной камеры 2 (фиг.1) через угловой патрубок 2 (фиг.6) поступает в напорный коллектор 6 (фиг.3), а из него по мягким рукавам 5 (фиг.3) в приемные камеры 2 (фиг.7) направляющих насадок 1 (фиг.7), закрепленных на штангах средней 2 и двух бортовых 4 (фиг.3). Штанги подвижно закреплены на своих опорах 11 и 12, обеспечивающих их разворот в горизонтальной плоскости для перевода насадок из продольного положения в поперечное и обратно (фиг.5). Сами опоры соединены с прочным корпусом 13 (фиг.3). Для перевода средней штанги 8 (фиг.4) из походного положения в рабочее при открытых щитах на легком корпусе она поднимается в вертикальное положение с помощью устройства, показанного на фиг.4.

При обратном перемещении поршня 19, сидящего на штоке 17 гидропривода 19, штанга 8 заваливается в исходное горизонтальное положение, а проем для ее прохода в легком корпусе закрывается щитком.

Аналогично закрываются щитком и проемы для выдвижения бортовых штанг 4 (фиг.3), после их возвращения в походное положение.

Реализация способа обеспечивает возможность всплытия ПЛ во льдах толщиной 3 5 м без размещения в прочном корпусе дополнительного оборудования.

Формула изобретения

Способ разрушения ледяного покрова для всплытия подводной лодки, включающий подачу к поверхности льда струи нагретой жидкости, отличающийся тем, что нагретую жидкость, преимущественно забортную воду, выбрасываемую из циркуляционной трассы, подают через рукава и насадки, смонтированные на штангах, закрепленных на прочном корпусе в надстройке подводной лодки, при этом подводную лодку выводят на перископную глубину и корректируют ее местонахождение, штанги с насадками переводят в рабочее положение и разворачивают их в поперечном направлении относительно диаметральной плоскости подводной лодки с обеспечением зазора между насадками и поверхностью ледяного покрова, затем подачей нагретой жидкости через рукава и насадки, смонтированные на штангах, образуют в ледяном покрове вначале кормовую поперечную прорезь, переводят насадки в продольное положение и образуют в ледяном покрове одновременно три начальных участка продольных прорезей, перемещают подводную лодку передним ходом со скоростью 0,04 0,14 м/с на расстояние, равное ее длине, с одновременным образованием трех продольных прорезей, после чего подводную лодку останавливают и образуют три конечных участка продольных прорезей, возвращают насадки в поперечное положение и образуют в конце продольных прорезей носовую поперечную прорезь, затем штанги с насадками переводят в исходное положение, а подводную лодку подводят под участок ледяного покрова, окаймленный образованными прорезями, и, создавая ей положительную плавучесть, взламывают ее корпусом ослабленный ледяной покров и выводят подводную лодку в надводное положение.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7