Подводные рули

Подводные рули являются простейшими средствами движения, позволяющими легководолазу изменять глубину своего погружения. Все рули крепятся двумя тросиками-усами к буксирному тросу, с помощью которого легководолаз буксируется каким-либо плавучим средством (гребной шлюпкой или самоходным катером). Легководолаз держится за рукоятки руля, что значительно его утомляет и не позволяет производить какие-либо работы или действия. Это и является основными недостатками подводных рулей и ограничивает их применение.

Для плавания с подводными рулями используется автономное легководолазное снаряжение в плавательных комплектах.

Простой руль имеет деревянную плоскость размером примерно 15-20X50-60 см, являющуюся его пером. По его краям укреплены рукоятки и имеются проушины для закрепления усов буксируемого троса. Перо руля делается из какой-либо тяжелой породы дерева, например дуба, с тем, чтобы уменьшить его плавучесть.

Поворотный руль отличается от простого тем, что имеет рукоятки, прикрепленные к нему на осях, которые могут одновременно вращаться в подшипниках. К подшипникам, охватывающим концы оси, приварена большая скоба, огибающая перо руля и служащая для крепления буксирного троса. Особых преимуществ этот руль не имеет, так как для изменения глубины погружения требует приложения примерно тех же усилий, как и простой.

Рис. 3. Подводные рули: А - простой руль; Б - поворотный руль; 1 - перо руля; 2 - буксирные усы; 3 - рукоятки; 4 - скоба; 5 - втулка

Фигурный руль, предложенный Ф. Фостером (США), изготавливается из пластмассы и имеет две плоскости: горизонтальную, являющуюся его пером, и вертикальную, представляющую стабилизатор или киль. Перо руля делается полым с внутренними воздушными полостями по краям, что обеспечивает ему плавучесть, близкую к нулевой.

Рис. 4. Фигурный руль: 1 - рукоятка; 2 - ребро жесткости; 3 - вертикальный киль; 4 - вертикальная рукоятка; 5 - плоскость руля; 6 - буксирные усы; 7 - воздушная полость

Верхняя поверхность пера вогнута и образует канал, который оказывает стабилизирующее действие при движении руля в воде. Размер пера примерно - составляет 30X40 см, а высота киля 15 см.

Фигурный руль отличается тем, что он, кроме обычных рукояток, расположенных по краям, имеет третью рукоятку - вырез в вертикальном киле. Это позволяет легководолазу при необходимости держаться за него одной рукой. Естественно, что управлять рулем одной рукой нелегко, но это позволяет легководолазу освобождать вторую руку для других действий. А это немаловажно, когда необходимо исправить или проверить свое снаряжение, например, поправить полумаску на лице.

Рули с двумя плоскостями, несколько систем которых разработаны Л. Лепине и X. Адаиром (США), имеют по две плоскости, вращающиеся на общей оси. Ось заканчивается дугой или скобой, которая огибает плоскости и имеет кольцо для крепления буксирного троса.

Представленные на рисунке три системы рулей отличаются тем, что плоскости или соединены жестко штырями А, или вращаются на оси независимо друг от друга Б, или соединены между собой пружиной В. Первая система принципиально не отличается от ранее описанного поворотного руля. Вторая и третья системы позволяют создавать различные углы положения (углы атаки) для плоскостей, что образует вращательный момент по оси движения. Однако большой необходимости в этом нет, так как при плавании с рулем легководолаз без особых усилий способен создать такой момент, изменяя положение ног с ластами.

Рис. 5. Рули с двумя плоскостями: А - с жестко соединенными плоскостями; Б - с независимо вращающимися плоскостями; В - с плоскостями, соединенными пружиной

Таким образом, рассмотренные рули особых преимуществ по сравнению с ранее описанными не имеют. Здесь заслуживает внимания только замена рукояток в плоскостях вырезами, в которых помещаются пальцы рук. Это облегчает вращение плоскостей и при плавании менее утомляет кисти рук.

Управляемый руль (горизонтальный) Э. Реплонга (США) отличается тем, что он может одновременно использоваться для буксировки нескольких легководолазов, а управление им осуществляется одной рукой. Этот руль имеет трубчатую раму, к которой на осях крепятся две поворотные плоскости, рукоятка управления и опорная скоба для удерживания легководолаза при буксировке.

Рукоятка соединена с поворотными плоскостями металлическими тягами. И при ее движении вперед-назад плоскости одновременно поворачиваются на погружение или всплытие. Если же рукоятку двигать вправо или влево, то плоскости из-за изменения положения тяг будут поворачиваться в разные стороны, создавая вращательный момент" Ранее указывалось, что это не обязательно для буксируемых рулей. Однако при буксировке двух или трех легководолазов, удерживающихся за опорную скобу, может появиться необходимость компенсировать момент, возникающий из-за изменения положения легководолазов относительно его продольной оси.

Рис. 6. Управляемый руль: 1 - буксирный трос; 2 - плоскости; 3 - ось; 4 - тяги; 5 - рукоятка управления; 6 - опорная скоба; 7 - пружина; 8 - рама

Руль-планер. Интересная конструкция такого подводного руля разработана И. Мессоном (Франция). Он не буксируется, а служит для изменения глубины погружения. Руль имеет плоскость треугольной формы, с балластной емкостью посередине, которая при горизонтальном положение наполовину наполнена воздухом и придает рулю нулевую плавучесть.

Для изменения глубины погружения легководолаз должен руками придать рулю наклонное положение. При наклоне передней части руля вниз воздух выходит через заднее отверстие балластной емкости, а вода, отжимая клапан в переднем отверстии, заполняет емкость. Как только емкость заполняется водой, руль приобретает вес и увлекает легководолаза в глубину. Для подъема и уменьшения глубины погружения руль ставят с наклоном назад и рычагом открывают баллон со сжатым воздухом, находящийся внутри емкости. Выходящий из баллона воздух отжимает воду из емкости через заднее отверстие, руль приобретает положительную плавучесть и увлекает легководолаза к поверхности.

Рис. 7. Руль-плавер: 1 - плоскость; 2 - балластная емкость; 3 - переднее отверстие; 4 - клапан с пружиной; 5 - баллон со сжатым воздухом; 6 - лопасти; 7 - конические шестерни; 8 - рукоятки для поворота лопастей; 9 - рычаг открытия баллона; 10 - заднее отверстие

Скорость погружения или всплытия регулируется с помощью лопастей, сделанных в виде элеронов и управляемых поворотом рукояток.

Для прекращения погружения или всплытия, которые происходят с поступательным движением, руль ставится в горизонтальное положение. В данном случае после всплытия и при закрытом баллоне руль автоматически приобретает нулевую плавучесть, так как излишний воздух выйдет через заднее отверстие. После погружения, чтобы придать рулю нулевую плавучесть, необходимо удалить излишнюю воду из емкости, что достигается продувкой воздухом из баллона.

Особо следует остановиться на втором варианте конструкции руля-планера с автоматическим регулированием глубины погружения. Это устройство интересно тем, что может быть использовано и на других автономных средствах движения.

Устройство автоматического регулирования располагается между баллоном со сжатым воздухом и эластичной балластной емкостью. Корпус устройства с навинтованной крышкой разделен двумя мембранами на три полости, из которых верхняя сообщается с внешней средой через отверстия в крышке, средняя полностью изолирована, а нижняя соединяется патрубком с баллоном и соединительной трубкой с балластной емкостью. Верхняя и нижняя емкости связаны центральной трубкой, к которой присоединена регулировочная пружина.

В нормальном положении перемещение воздуха в устройстве перекрыто верхним и нижним клапанами, соединенными штоком и удерживаемыми специальной пружиной.

Для того чтобы понять принцип действия устройства, рассмотрим два положения, когда глубина изменялась под влиянием внешних причин.

При увеличении глубины погружения возрастающее внешнее давление через отверстия в крышке передается большой (верхней) мембране, которая прогибается вниз месте с центральной трубкой. Трубка, в свою очередь, прижимается к верхнему клапану, открывая нижний клапан. С открытием последнего воздух из баллона поступает в нижнюю полость и далее по соединительной трубке в балластную емкость. Заполнение емкости увеличивает ее плавучесть, а следовательно, и руля, на котором она установлена. Последний начнет и будет продолжать всплывать до тех пор, пока не вернется на исходную глубину. При этом мембрана займет свое первоночальное положение, центральная трубка перестанет нажимать на верхний клапан, а нижний клапан перекроет поступление воздуха из баллов

Рис. 8. Устройство автоматического регулирования глубины погружения: 1 - верхняя полость; 2 - указатель; 3 - регулировочный винт; 4 - регулировочная гайка; 5 - крышка; 6 - регулировочная пружина; 7 - отверстие в крышке; 8 - большая мембрана; 9 - центральная трубка; 10 - корпус; 11 - малая мембрана; 12 - верхний клапан; 13 - нижний клапан; 14 - баллон; 15 - пружина клапана; 16 - соединительная трубка; 17 - нижняя полость; 18 - средняя полость; 19 - эластичная балластная емкость

При уменьшении глубины и падении давления в верхней камере мембраны прогнуться вверх и центральная трубка отойдет от верхнего клапана. Это откроет путь воздуху из емкости через нижнюю полость, центральную трубку в верхнюю полость и далее в воду. С уменьшением количества воздуха в емкости уменьшится и ее плавучесть, руль начнет погружаться. С возвращением руля на исходную глубину все внутренние части займут свое первоначальное положение и воздух перестанет выходить из емкости.

Нетрудно заметить, что прогиб мембраны зависит от степени сжатия регулировочной пружины. Меняя сжатие пружины, можно изменять нужную глубину погружения руля, которая в дальнейшем будет поддерживаться автоматически. Для этой цели регулировочная гайка имеет деления, которые перед погружением в воду устанавливаются против указателя.