Самоходный подводный аппарат и способ его подъема из-подо льда

Изобретение относится к морской технике и служит для ее использования в открытом море в ледовых условиях. Предложены самоходный подводный аппарат (СПА) и способ его подъема из-подо льда. При необходимости осуществляют всплытие СПА, обследуя при этом эхоледомером толщину ледового покрытия. Если толщина льда не превышает требуемого значения, соответствующего объему емкости, заполненной гидрореагирующим составом и расположенной в радиобуе, то выпускают подледный радиобуй, связанный с СПА гибкой связью, выполненной в виде кабеля, связанного с катушкой на СПА, приледняют радиобуй к нижней кромке льда, подают к месту соприкосновения с ним гидрореагирующий состав, выплавляют во льду отверстие, выдвигают в него антенну и передают на пункт управления координаты места всплытия радиобуя. Сжатым газом баллона продувают балластный отсек СПА и осуществляют всплытие СПА. С прибытием в район нахождения СПА команды спасателей производят его поиск по сигналам радиомаяка и работе светосигнальных устройств СПА и радиобуя; после обнаружения антенны радиобуя проделывают во льду отверстие и с помощью гибкой связи вручную или с применением подъемного оборудования извлекают СПА на поверхность. Изобретение обеспечивает возможность работы СПА в районах с развитым ледовым покрытием, а также способность всплывать из-подо льда к месту приледнения радиобуя с обозначением своего точного местонахождения для последующего подъема на поверхность ледового покрытия. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к морской технике и служит для ее использования в открытом море в ледовых условиях.

Известен самоходный подводный аппарат (СПА), применяемый для исследовательских целей, поиска и охраны морских объектов, а также для других целей. СПА подразделяются на обитаемые и необитаемые, которые в свою очередь делятся на автономные и дистанционно управляемые. Автономные и дистанционно управляемые СПА привлекаются для поиска, обнаружения, идентификации и уничтожения морских мин, гидроакустической разведки, сбора гидрографической и батиметрической информации, обследования морских районов и подводных гидротехнических сооружений (И. Белоусов. Современные и перспективные необитаемые подводные аппараты ВМС США // Зарубежное военное обозрение, 2013, №5. С. 79-88.).

Известно устройство торпеды, имеющей головную часть с зарядом взрывчатого вещества и взрывателем, бортовую систему управления (БСУ), источник энергии, двигатель, движитель, приводы рулевых машинок и наружное оперение с рулями (Торпеда. Военно-морской словарь / Гл. ред. В.Н. Чернавин. М: Воениздат, 1989. - С. 431).

Существенной проблемой эксплуатации самоходных подводных аппаратов является их использование в районах с ледовым покрытием. Наличие льда препятствует поддержанию связи подводного аппарата с пунктом управления, а также его эвакуации в случае необходимости. Поэтому в таких районах для контроля ледового покрова подводные аппараты оснащают гидроакустическим эхоледомером для установления факта присутствия ледового покрова на поверхности моря, оценки его толщины, поиска полыней, разводий, оценки расстояний до них и т.п. (Эхоледомер. Энциклопедия. Веб-сайт Министерства Обороны Российской Федерации (http://www.wikipedia.org.ru/)).

Известно устройство подледного радиобуя, имеющего емкость с гидрореагирующим составом, устройство его подачи к месту плавления льда, выдвижную антенну и светосигнальное устройство для обозначения своего места (Патент РФ №2690788, опубл. от 05.06.2019 г., Бюл. №6).

Недостатком указанного технического решения является отсутствие жесткой гибкой связи с подводным аппаратом, что не позволяет подтягивать подводный аппарат к месту приледнения радиобуя.

Известен самоходный подводный аппарат, предназначенный для работы подо льдом и включающий корпус внутри которого расположены средства движения и энергообеспечения, гидроакустические и телевизионные средства поиска, навигационное оборудование, средства связи, отсек для полезной нагрузки и приборы управления, датчики для измерения параметров окружающей среды, накопитель информации для записи измеряемых параметров, система спутниковой навигации, средства радио- и звукоподводной связи, а также подледный радиобуй, имеющий емкость с гидрореагирующим составом, устройство его подачи к месту плавления льда, выдвижную антенну и светосигнальное устройство для обозначения своего места.

Также известен способ работы указанного автономного самоходного подводного аппарата с подледным радиобуем подо льдом, состоящий из предварительного поиска места с изначально фиксированной толщиной льда (толщина льда не должна превышает 1 метр), выпуск радиобуя и его приледнение к нижней кромке льда в найденном месте, подачи к точке соприкосновения со льдом гидрореагирующего химического состава Pyrosolve-Z, в результате взаимодействия которого с морской водой запускается экзотермическая химическая реакция с выделением тепла, проплавление льда и выдвижение в образовавшееся отверстие из радиобуя на поверхность антенны, служащая для связи со спутником или пунктом управления (В.А. Катенин, А.В. Катенин. Минная угроза и навигационно-гидрографическое обеспечение противоминных действий // Оборонный заказ, интернет-приложение №15, 2007, http://www.ozakaz.ru/index.php/articles/n-15-06-2007/167-2011-03-26-18-16-34).

Недостатками данного технического решения, является возможность работы самоходного подводного аппарата только в условиях ледовой обстановки с изначально фиксированной толщиной льда до одного метра и невозможность работы подводного аппарата при толщине ледового покрытия более одного метра, а также невозможность поднятия самоходного подводного аппарата к месту проплавления льда и его извлечения на поверхность ледового покрытия.

Технический результат, который может быть получен при реализации изобретения заключается в возможности работы самоходного подводного аппарата в районах с развитым ледовым покрытием (в том числе, с толщиной льда более одного метра), а также в способности всплывать из-подо льда к месту приледнения радиобуя с обозначением своего точного местонахождения для последующего подъема на поверхность ледового покрытия.

Для достижения данного технического результата самоходный подводный аппарат, предназначенный для работы подо льдом и включающий корпус внутри которого расположены средства движения и энергообеспечения, гидроакустические и телевизионные средства поиска, навигационное оборудование, средства связи, отсек для полезной нагрузки и приборы управления, датчики для измерения параметров окружающей среды, накопитель информации для записи измеряемых параметров, система спутниковой навигации, средства радио- и звукоподводной связи, а также подледный радиобуй, имеющий емкость с гидрореагирующим составом, устройство его подачи к месту плавления льда, выдвижную антенну и светосигнальное устройство для обозначения своего места, снабжен балластным отсеком и баллоном со сжатым газом для продувки балластного отсека, светосигнальным устройством, радиомаяком, антенной которого служит антенна подледного радиобуя, а также эхоледомером, при этом, подледный радиобуй снабжен гибкой связью, выполненной в виде кабеля, связанного с катушкой на подводном аппарате, и служащей одновременно для связи с аппаратурой подводного аппарата и подтягивания подводного аппарата к месту подъема из воды, а объем емкости с гидрореагирующим составом выбирается с учетом ледовой обстановки в районе работы самоходного подводного аппарата.

Введение в состав самоходного подводного аппарата балластного отсека и баллона со сжатым газом для продувки балластного отсека, светосигнального устройства, радиомаяка, антенной которого служит антенна подледного радиобуя, а также эхоледомера, гибкой связи между радиобуем и подводным аппаратом, выполненной в виде кабеля и служащей одновременно для связи с аппаратурой подводного аппарата и подтягивания подводного аппарата к месту подъема из воды, и емкости с гидрореагирующим составом, объем которой выбирается с учетом ледовой обстановки в районе работы самоходного подводного аппарата, позволяет получить новое свойство, заключающееся в возможности работы самоходного подводного аппарата в районах с развитым ледовым покрытием за счет запаса необходимого объема гидрореагирующим составом и точного определения места приледнения радиобуя с использованием эхоледомера в месте, где толщина льда будет гарантирована проплавлена гидрореагирующим составом, а также в способности подводного аппарата всплывать из-подо льда к месту приледнения радиобуя за счет одновременного действия подъемной силы балластного отсека и удерживающей силы гибкой связи, выполненной в виде кабеля, связанного с катушкой на подводном аппарате, к месту подъема, и обозначением своего точного местонахождения для последующего подъема на поверхность ледового покрытия за счет работы сигнальных средств, включающих светосигнальные средства подводного аппарата и радиотехнические средства поиска - радиопеленгатор или радиоприемник, настроенные на частоту передающего сигнала радиомаяка самоходного подводного аппарата.

Способ подъема самоходного подводного аппарата из-подо льда, состоящий из предварительного поиска места с изначально фиксированной толщиной льда, выпуск радиобуя и его приледнение к нижней кромке льда в найденном месте, подачи к точке соприкосновения со льдом гидрореагирующего химического состава из емкости в радиобуе, в результате взаимодействия которого с морской водой запускается экзотермическая химическая реакция с выделением тепла, проплавление льда и выдвижение на поверхность воды в образовавшееся отверстие во льду антенны из радиобуя, предназначенной для связи со спутником или пунктом управления, согласно изобретения, объем емкости с гидрореагирующим составом выбирают с учетом ледовой обстановки в районе работы самоходного подводного аппарата, при этом перед всплытием самоходного подводного аппарата с помощью эхоледомера обследуют ледовый покров, находят место, где толщина льда не превышает значения, которое может быть расплавлено имеющимся запасом гидрореагирующего состава подледного радиобуя, после проплавления льда и выдвижения на поверхность воды в образовавшееся отверстие во льду антенны из радиобуя, через которую передают на пункт управления координаты места всплытия радиобуя и сигналы радиомаяка, сжатым газом продувают балластный отсек и осуществляют всплытие и приледнение самоходного подводного аппарата за счет одновременного действия подъемной силы балластного отсека и удерживающей силы гибкой связи, выполненной в виде кабеля, связанного с катушкой на подводном аппарате, поиск самоходного подводного аппарата осуществляют с помощью сигнальных средств, включающих светосигнальные средства подводного аппарата и радиотехнические средства поиска - радиопеленгатор или радиоприемник, настроенные на частоту передающего сигнала радиомаяка самоходного подводного аппарата, затем на транспортном средстве доставляют в район всплытия самоходного подводного аппарата команду и оборудование, необходимое для его подъема из-подо льда и эвакуации, после обнаружения местонахождения самоходного подводного аппарата во льду проделывают отверстие и с помощью гибкой связи вручную или с применением подъемного оборудования извлекают самоходный подводный аппарат на поверхность ледового покрытия.

Сущность изобретения поясняется рисунками фиг. 1 и фиг. 2:

- фиг. 1 - устройство самоходного подводного аппарата, предназначенного для работы подо льдом;

- фиг. 2 - схема подъема самоходного подводного аппарата из-подо льда.

На фиг. 1 показано устройство самоходного подводного аппарата, предназначенного для работы подо льдом. Цифрами обозначены: 1 - корпус самоходного подводного аппарата, 2 - средства энергообеспечения, 3 - двигатель, 4 - рулевые машинки, 5 - рули и наружное оперение (стабилизаторы), 6 - движитель, 7 - гидролокатор, 8 - видеокамера, 9 - навигационное оборудование, 10 - средства связи, 11 - приборы управления (БСУ), 12 - подледный радиобуй с емкостью, заполненной гидрореагирующим составом, устройством его подачи к месту плавления льда и выдвижной антенной, 13 - катушка с кабелем, 14 - гибкая связь, 15 - балластный отсек, 16 - баллон со сжатым газом, 17 - стравливающий клапан, 18 - светосигнальное устройство, 19 - радиомаяк, 20 - эхоледомер.

На фиг. 2 изображены: 21 - траектория самоходного подводного аппарата, 22 - ледовое покрытие, 23 - зона обследования толщины льды эхоледомером, 24 - антенна подледного радиобуя.

Работа самоходного подводного аппарата и способ его подъема из-подо льда осуществляется следующим образом.

Работа и движение самоходного подводного аппарата 1 осуществляется за счет расположенного на нем необходимого количества средства энергообеспечения 2, работы двигателя 3, рулевых машинок 4, рули и стабилизаторов 5, движителя (винта) 6. Местоопределение, курс движения и выполнение поставленных задач подводного аппарата подо льдом осуществляется за счет работы гидролокатора 7, видеокамеры 8, навигационного оборудования 9, а также средств связи 10 и приборов управления (БСУ) 11.

После окончания работы или при необходимости осуществляют всплытие самоходного подводного аппарата 1, двигающегося по траектории 21 для обследования ледового слоя 22, включают эхоледомер 20 и обследуют им толщину ледового покрытия (льда) 23. Если толщина льда не превышает требуемого значения, соответствующего объему емкости, заполненной гидрореагирующим составом и расположенной в радиобуе 12, то выпускают подледный радиобуй 12, связанный с самоходным подводным аппаратом 1 гибкой связью, выполненной в виде кабеля 14, связанного с катушкой 13 на подводном аппарате 1, приледняют радиобуй 12 к нижней кромке льда 22, подают к месту соприкосновения с ним гидрореагирующий состав, выплавляют во льду отверстие, выдвигают в него антенну 24 и передают от БСУ самоходного подводного аппарата на пункт управления или обеспечивающий ретранслятор координаты места всплытия радиобуя и данные о состоянии подводного аппарата, включают его светосигнальное устройство, а также сигналы радиомаяка 19. Сжатым газом баллона 16 продувают балластный отсек 15, заполненный балластной жидкостью, стравливают ее наружу через клапан 17, осуществляют всплытие самоходного подводного аппарата 1 за счет одновременного действия подъемной силы балластного отсека 15 и удерживающей силы гибкой связи, выполненной в виде кабеля 14, связанного с катушкой 13 на подводном аппарате 1. Затем включают его светосигнальное устройство 18 и приледняют подводный аппарат к нижней кромке льда 22. С прибытием в район нахождения самоходного подводного аппарата 1 команды спасателей, производят его поиск по сигналам радиомаяка 19 и работе светосигнальных устройств 18 подводного аппарата 1 и радиобуя 12, после обнаружения антенны 24 радиобуя 12 проделывают во льду отверстие и с помощью гибкой связи 14 вручную или с применением подъемного оборудования извлекают самоходный подводный аппарат на поверхность.

Источники информации, использованные при выявлении изобретения и составлении его описания:

1. И. Белоусов. Современные и перспективные необитаемые подводные аппараты ВМС США // Зарубежное военное обозрение, 2013, №5. С. 79-88.

2. Торпеда. Военно-морской словарь / Гл. ред. В.Н. Чернавин. М.: Воениздат, 1989. - С. 431.

3. Эхоледомер. Энциклопедия. Веб-сайт Министерства Обороны Российской Федерации (http://www.wikipedia.org.ru/).

4. Патент РФ №2690788, опубл. от 05.06.2019 г., Бюл. №16.

5. В.А. Катенин, А.В. Катенин. Минная угроза и навигационно-гидрографическое обеспечение противоминных действий // Оборонный заказ, интернет-приложение №15, 2007 (http://www.ozakaz.ru/index.php/articles/n-15-06-2007/167-2011-03-26-18-16-34). - прототип.

1. Самоходный подводный аппарат, предназначенный для работы подо льдом и включающий корпус, внутри которого расположены средства движения и энергообеспечения, гидроакустические и телевизионные средства поиска, навигационное оборудование, средства связи, отсек для полезной нагрузки и приборы управления, датчики для измерения параметров окружающей среды, накопитель информации для записи измеряемых параметров, система спутниковой навигации, средства радио- и звукоподводной связи, а также подледный радиобуй, имеющий емкость с гидрореагирующим составом, устройство его подачи к месту плавления льда, выдвижную антенну и светосигнальное устройство для обозначения своего места, отличающийся тем, что снабжен балластным отсеком и баллоном со сжатым газом для продувки балластного отсека, светосигнальным устройством, радиомаяком, антенной которого служит антенна подледного радиобуя, а также эхоледомером, при этом подледный радиобуй снабжен гибкой связью, выполненной в виде кабеля, связанного с катушкой на подводном аппарате, и служащей одновременно для связи с аппаратурой подводного аппарата и подтягивания подводного аппарата к месту подъема из воды, а объем емкости с гидрореагирующим составом выбирается с учетом ледовой обстановки в районе работы самоходного подводного аппарата.

2. Способ подъема самоходного подводного аппарата из-подо льда, состоящий из предварительного поиска места с изначально фиксированной толщиной льда, выпуска радиобуя с его приледнением к нижней кромке льда в найденном месте, подачи к точке соприкосновения со льдом гидрореагирующего химического состава из емкости в радиобуе, в результате взаимодействия которого с морской водой запускается экзотермическая химическая реакция с выделением тепла, проплавлением льда и выдвижением на поверхность воды в образовавшееся отверстие во льду антенны из радиобуя, предназначенной для связи со спутником или пунктом управления, отличающийся тем, что объем емкости с гидрореагирующим составом выбирают с учетом ледовой обстановки в районе работы самоходного подводного аппарата, при этом перед всплытием самоходного подводного аппарата с помощью эхоледомера обследуют ледовый покров, находят место, где толщина льда не превышает значения, которое может быть расплавлено имеющимся запасом гидрореагирующего состава подледного радиобуя, после проплавления льда и выдвижения на поверхность воды в образовавшееся отверстие во льду антенны из радиобуя, через которую передают на пункт управления координаты места всплытия радиобуя и сигналы радиомаяка, сжатым газом продувают балластный отсек и осуществляют всплытие и приледнение самоходного подводного аппарата за счет одновременного действия подъемной силы балластного отсека и удерживающей силы гибкой связи, выполненной в виде кабеля, связанного с катушкой на подводном аппарате, поиск самоходного подводного аппарата осуществляют с помощью сигнальных средств, включающих светосигнальные средства подводного аппарата и радиотехнические средства поиска - радиопеленгатор или радиоприемник, настроенные на частоту передающего сигнала радиомаяка самоходного подводного аппарата, затем на транспортном средстве доставляют в район всплытия самоходного подводного аппарата команду и оборудование, необходимое для его подъема из-подо льда и эвакуации, после обнаружения местонахождения самоходного подводного аппарата во льду проделывают отверстие и с помощью гибкой связи вручную или с применением подъемного оборудования извлекают самоходный подводный аппарат на поверхность ледового покрытия.