RU161175U1 - SMALL SIZE AUTONOMOUS UNABILABLE UNDERWATER UNDERGROUND MODULAR DESIGN - Google Patents

SMALL SIZE AUTONOMOUS UNABILABLE UNDERWATER UNDERGROUND MODULAR DESIGN Download PDF

Info

Publication number
RU161175U1
RU161175U1 RU2015154004/11U RU2015154004U RU161175U1 RU 161175 U1 RU161175 U1 RU 161175U1 RU 2015154004/11 U RU2015154004/11 U RU 2015154004/11U RU 2015154004 U RU2015154004 U RU 2015154004U RU 161175 U1 RU161175 U1 RU 161175U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
module
propulsion
ballasting
navigation
navigation system
Prior art date
Application number
RU2015154004/11U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Алексеевич Бобков
Александр Александрович Дегтярев
Андрей Геннадьевич Орлов
Николай Владимирович Судаков
Дмитрий Александрович Климов
Сергей Святославович Хитров
Антон Анатольевич Михайлутин
Павел Владимирович Якушев
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт химии и механики" (ФГУП "ЦНИИХМ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт химии и механики" (ФГУП "ЦНИИХМ") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт химии и механики" (ФГУП "ЦНИИХМ")
Priority to RU2015154004/11U priority Critical patent/RU161175U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU161175U1 publication Critical patent/RU161175U1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63CLAUNCHING, HAULING-OUT, OR DRY-DOCKING OF VESSELS; LIFE-SAVING IN WATER; EQUIPMENT FOR DWELLING OR WORKING UNDER WATER; MEANS FOR SALVAGING OR SEARCHING FOR UNDERWATER OBJECTS
    • B63C11/00Equipment for dwelling or working underwater; Means for searching for underwater objects
    • B63C11/48Means for searching for underwater objects
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63GOFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
    • B63G8/00Underwater vessels, e.g. submarines; Equipment specially adapted therefor

Abstract

Малогабаритный автономный необитаемый подводный аппарат модульной конструкции, корпус которого имеет торпедообразную форму, содержащий носовой модуль, кормовой движительно-рулевой модуль и функциональные модули средней части корпуса, включая модуль энергообеспечения с блоком управления питанием, модуль гидроакустической связи и позиционирования, сменный модуль полезной нагрузки, средства для обеспечения балластировки и статической балансировки аппарата, а также систему управления, навигации и связи, включающую высокоточную бесплатформенную инерциальную навигационную систему, доплеровский гидроакустический лаг, центральный вычислитель, датчик глубины, приемник спутниковой навигационной системы и блок радиосвязи, отличающийся тем, что в носовом модуле размещен гидролокатор переднего обзора на базе линейной активной фазированной антенной решетки, в состав кормового движительно-рулевого модуля входит форсированный бесколлекторный электродвигатель, размещенный в маслонаполненном корпусе, маршевый движитель водометного типа и гидродинамические рули, модуль энергообеспечения включает аккумуляторные батареи на основе литий-полимерных элементов, система управления, навигации и связи исполнена в одном модуле, при этом приемник спутниковой навигационной системы и блок радиосвязи размещены в выдвижной мачте, средства для обеспечения балластировки и статической балансировки выполнены в виде набора грузов, размещенных в балластировочном модуле.A small-sized autonomous uninhabited underwater vehicle of modular design, the hull of which is torpedo-shaped, containing a bow module, aft propulsion and steering module and functional modules of the middle part of the hull, including an energy supply module with a power control unit, a sonar communication and positioning module, a replaceable payload module, means to provide ballasting and static balancing of the apparatus, as well as a control, navigation and communication system including high-precision free inertial inertial navigation system, Doppler sonar log, central calculator, depth sensor, satellite navigation system receiver and radio communication unit, characterized in that the forward module based on the linear active phased antenna array is located in the bow module, the stern propulsion-steering module includes forced brushless electric motor housed in an oil-filled housing, water-jet propulsion propulsion and hydrodynamic rudders, module The power supply system includes rechargeable batteries based on lithium-polymer cells, the control, navigation and communication system is implemented in one module, while the satellite navigation system receiver and the radio communication unit are placed in a retractable mast, the means for providing ballasting and static balancing are made in the form of a set of goods placed in the ballast module.

Description

Полезная модель относится к судостроению, в частности к малогабаритным автономным необитаемым подводным аппаратам, предназначенным для проведения гидрологических исследований, поиска и обследования объектов под водой, патрулирования акваторий, а также для использования в качестве носителя широкого спектра исследовательского оборудования на больших глубинах.The utility model relates to shipbuilding, in particular to small-sized autonomous uninhabited underwater vehicles designed for hydrological research, search and inspection of objects under water, patrolling water areas, as well as for use as a carrier of a wide range of research equipment at great depths.

Известен малогабаритный автономный необитаемый подводный аппарат (АНПА) (RU 56325 U1, МПК В63С 11/48, 2006) модульной конструкции, имеющий носовой модуль для размещения датчика эхолокационной системы, средний модуль для размещений блоков исследовательской радиоэлектронной аппаратуры и кормовой движительный модуль для размещения автономного источника электроэнергии в виде литий-ионных батарей, электродвигателя, горизонтальных и вертикальных рулей, а также гребного винта. Корпус АНПА выполнен из стеклопластика, что накладывает ограничения на его использование при проведении исследовательских, поисковых и подводно-технических работ на больших глубинах.Known small-sized autonomous uninhabited underwater vehicle (ANPA) (RU 56325 U1, IPC В63С 11/48, 2006) of a modular design, having a bow module for accommodating an echo-location system sensor, an average module for arranging blocks of research electronic equipment and aft propulsion module for locating an autonomous source electricity in the form of lithium-ion batteries, an electric motor, horizontal and vertical rudders, as well as a propeller. The AUV case is made of fiberglass, which imposes restrictions on its use in research, prospecting and underwater technical work at great depths.

Наиболее близким к заявленной полезной модели является АНПА «Gavia» (WO 03/059734 A1, МПК В63С 11/48, 2003) модульной конструкции, имеющий корпус торпедообразной формы. АНПА «Gavia» в базовой комплектации состоит из носового модуля, модуля доплеровского гидроакустического лага (ДГЛ), модуля управления, навигации и связи, модуля энергообеспечения и движительно-рулевого модуля, соединяемых между собой с помощью быстроразъемных байонетных соединений. В носовом модуле могут быть установлены различные датчики, гидролокационные системы, а также фото- и видео- камеры. ДГЛ размещен в отдельном модуле. Модуль управления, навигации и связи включает в себя бортовой компьютер, мачту с антеннами радиосвязи, спутниковой связи и спутниковой навигационной системы, блоки коммуникационного оборудования беспроводной (Wi-Fi) и проводной (Ethernet) локальных вычислительных сетей, приемник спутниковой навигационной системы, блок инерциальной навигационной системы на базе микро-электромеханических систем (МЭМС), опционально могут устанавливаться блок гидролокатора бокового обзора (ГБО), блок системы спутниковой связи, аварийный световой маяк, электронный магнитный компас, а также датчики информационно-измерительной системы (CTD-датчики) для измерения характеристик водной среды. Модуль энергообеспечения включает аккумуляторы литий-ионного типа, блок зарядных устройств и блок управления питанием. Движительно-рулевой модуль включает блок управления, маршевый движитель типа гребной винт в насадке с приводом от бесколлекторного двигателя постоянного тока и гидродинамические рули. АНПА может оснащаться дополнительными модулями, включающими модуль высокоточной бесплатформенной инерциальной навигационной системы (БИНС) на базе лазерных гироскопов, модуль гидролокатора кругового обзора, модуль гидроакустической связи и модуль полезной нагрузки. Модули аппарата имеют единую линию электропитания и объединены в локальную сеть по Ethernet шине. Балластировка аппарата и устранение статического дифферента обеспечиваются межотсечными дисками, а также с помощью добавления грузов в расположенные снаружи пеналы.The closest to the claimed utility model is AUV “Gavia” (WO 03/059734 A1, IPC B63C 11/48, 2003) of a modular design having a torpedo-shaped body. AUV “Gavia” in the basic configuration consists of a bow module, a Doppler sonar log module (DGL), a control, navigation and communication module, an energy supply module and a power-steering module, interconnected using quick-release bayonet connections. Various sensors, sonar systems, as well as photo and video cameras can be installed in the nose module. DGL is located in a separate module. The control, navigation and communication module includes an on-board computer, a mast with antennas for radio communications, satellite communications and satellite navigation systems, blocks of communication equipment wireless (Wi-Fi) and wired (Ethernet) local area networks, a satellite navigation system receiver, an inertial navigation unit systems based on micro-electromechanical systems (MEMS), optionally a side-scan sonar block (HBO), a satellite communications system block, an emergency light beacon, an electron can be installed th magnetic compass, as well as sensors information measurement system (CTD-sensors) for measuring characteristics of aqueous medium. The power supply module includes lithium-ion batteries, a charger unit and a power management unit. The propulsion-steering module includes a control unit, a propeller-type propeller propeller in a nozzle driven by a brushless DC motor and hydrodynamic rudders. AUV can be equipped with additional modules, including a module of a high-precision strapdown inertial navigation system (SINS) based on laser gyroscopes, a sonar module for circular viewing, a module for sonar communication and a payload module. The unit's modules have a single power line and are connected to a local area network via an Ethernet bus. The ballasting of the apparatus and the elimination of the static trim are provided by the inter-compartment discs, as well as by adding weights to the canisters located outside.

Недостатками АНПА «Gavia» являются:The disadvantages of AUV "Gavia" are:

- невысокая скорость хода для плавания в условиях быстрых течений;- low speed for swimming in fast currents;

- гребной винт в насадке, в особенности на малых глубинах, создает значительный шум вследствие кавитации на кромках лопастей, что негативно влияет на работу гидроакустического оборудования;- the propeller in the nozzle, especially at shallow depths, creates significant noise due to cavitation at the edges of the blades, which negatively affects the operation of sonar equipment;

- балластировочная система АНПА «Gavia» позволяет корректировать плавучесть исключительно в сторону уменьшения, что вынуждает использовать только специально адаптированные для данного аппарата модули, имеющие положительную плавучесть;- ballasting system ANPA "Gavia" allows you to adjust the buoyancy exclusively in the direction of reduction, which forces the use of only specially adapted for this unit modules with positive buoyancy;

- используемый для информационной связи между отсеками интерфейс Ethernet не является интерфейсом реального времени и не обеспечивает гарантированную доставку переданных сообщений потребителям, что для некоторых типов модулей может быть критичным;- the Ethernet interface used for information communication between the compartments is not a real-time interface and does not provide guaranteed delivery of transmitted messages to consumers, which may be critical for some types of modules;

- задачу управления и навигации решают три отдельных модуля, модуль управления, навигации и связи, модуль высокоточной БИНС и модуль ДГЛ, что усложняет сборку и обслуживание аппарата.- the control and navigation problem is solved by three separate modules, the control, navigation and communication module, the high-precision SINS module and the DGL module, which complicates the assembly and maintenance of the device.

- наличие в модуле управления, навигации и связи выступающей конструкции, представляющей собой антенную мачту, что ухудшает гидродинамические характеристики аппарата.- the presence in the control module, navigation and communication of the protruding structure, which is an antenna mast, which affects the hydrodynamic characteristics of the apparatus.

Задачей полезной модели является устранение недостатков, присущих выбранному аналогу и прототипу, повышение эффективности работы бортового оборудования.The objective of the utility model is to eliminate the disadvantages inherent in the selected analogue and prototype, increasing the efficiency of on-board equipment.

Указанный технический результат достигается тем, что малогабаритный АНПА модульной конструкции имеет торпедообразную форму, носовой модуль, кормовой движительно-рулевой модуль и функциональные модули средней части корпуса, включая модуль энергообеспечения с блоком управления питанием, модуль гидроакустической связи и позиционирования, сменный модуль полезной нагрузки, средства для обеспечения балластировки и статической балансировки аппарата, а также систему управления, навигации и связи, включающую высокоточную БИНС, ДГЛ, центральный вычислитель, датчик глубины, приемник спутниковой навигационной системы и блок радиосвязи, при этом в носовом модуле размещен гидролокатор переднего обзора (ГПО) на базе линейной активной фазированной антенной решетки (АФАР), в состав кормового движительно-рулевого модуля входит форсированный бесколлекторный электродвигатель, размещенный в маслонаполненном корпусе, маршевый движитель водометного типа и гидродинамические рули, модуль энергообеспечения включает аккумуляторные батареи на основе литий-полимерных элементов, система управления, навигации и связи исполнена в одном модуле, при этом приемник спутниковой навигационной системы и блок радиосвязи размещены в выдвижной мачте, средства для обеспечения балластировки и статической балансировки выполнены в виде набора грузов, размещенных в балластировочном модуле.The specified technical result is achieved by the fact that the small-sized AUV of a modular design has a torpedo shape, a bow module, aft propulsion and steering module and functional modules of the middle part of the hull, including an energy supply module with a power control unit, a sonar communication and positioning module, a replaceable payload module, means to ensure ballasting and static balancing of the device, as well as a control, navigation and communication system, including high-precision SINS, DGL, central a calculator, a depth sensor, a satellite navigation system receiver and a radio communication unit, while in the bow module there is a forward-looking sonar (GPO) based on a linear active phased antenna array (AFAR), the stern propulsion-steering module includes a forced brushless electric motor located in an oil-filled housing, water-jet propulsion propulsion and hydrodynamic steering wheels, the power supply module includes batteries based on lithium-polymer cells, systems and control, navigation and communication are executed in one module, while the satellite navigation system receiver and the radio communication unit are placed in a retractable mast, the means for providing ballasting and static balancing are made in the form of a set of weights placed in the ballasting module.

Указанная совокупность признаков полезной модели позволит улучшить эксплуатационные характеристики аппарата, в том числе увеличить скорость, дальность и автономность хода АНПА, снизить его шумность, а также расширить номенклатуру применяемого исследовательского оборудования.The indicated set of features of the utility model will improve the operational characteristics of the apparatus, including increasing the speed, range and autonomy of the AUV course, reducing its noise, and expanding the range of applied research equipment.

При необходимости на АНПА, в соответствии с решаемыми исследовательскими задачами, могут быть дополнительно установлены сменный модуль полезной нагрузки и балластировочный модуль.If necessary, an replaceable payload module and a ballast module can be additionally installed on the AUV, in accordance with the tasks being solved.

На фиг. 1 изображен малогабаритный АНПА модульной конструкции.In FIG. 1 shows a small-sized AUV with a modular design.

На фиг. 2 изображен малогабаритный АНПА с дополнительно установленными сменным модулем полезной нагрузки и балластировочным модулем.In FIG. 2 shows a small-sized AUV with an additionally installed replaceable payload module and a ballasting module.

На фиг. 3 изображена схема балластировочного модуля с набором грузов.In FIG. 3 shows a diagram of a ballasting module with a set of weights.

На фиг. 4 изображена схема маршевого движителя водометного типа.In FIG. 4 shows a diagram of the propulsion jet propulsion type.

Малогабаритный АНПА модульной конструкции (фиг. 1) имеет корпус торпедообразной формы и состоит из носового модуля 1 с ГПО 2 на базе линейной АФАР, сменного модуля полезной нагрузки 3, модуля энергообеспечения 4, включающего аккумуляторные батареи 5 на основе литий-полимерных элементов и блока управления питанием 6, модуля управления, навигации и связи 7, включающего высокоточную БИНС 8, ДГЛ 9, центральный вычислитель 10, датчик глубины 11, выдвижную мачту 12 с размещенными в ней приемником спутниковой навигационной системы (позиция на чертеже не представлена) и блоком радиосвязи (позиция на чертеже не представлена), модуля гидроакустической системы связи и позиционирования 13, балластировочного модуля 14 (фиг. 3) с набором грузов 15, кормового движительно-рулевого модуля 16, состоящего из прочного корпуса с блоком управления движителя 17, форсированного бесколлекторного электродвигателя 18, размещенного в разгруженном по давлению маслонаполненном корпусе (позиция на чертеже не представлена), и маршевого движителя водометного типа 19 (фиг. 4), включающего водозабор (водозаборник) 20, пилоны 21, рабочее колесо 22 с лопастями 23, спрямляющий аппарат 24 с лопатками 25, гидродинамические рули 26, стабилизаторы 27 и сопла 28. Модули соединяются между собой с помощью быстроразъемных байонетных соединений. Последовательность расположения модулей, их количество и состав, за исключением носового модуля 1 и кормового движительно-рулевого модуля 16, определяются решаемыми задачами, и могут изменяться в процессе эксплуатации.The small-sized AUV of a modular design (Fig. 1) has a torpedo-shaped body and consists of a bow module 1 with a GPO 2 based on a linear AFAR, a replaceable payload module 3, an energy supply module 4, including rechargeable batteries 5 based on lithium-polymer cells and a control unit power supply 6, control, navigation and communication module 7, including high-precision SINS 8, DGL 9, central computer 10, depth sensor 11, extendable mast 12 with a satellite navigation system receiver (position in the drawing, not represented) and a radio communication unit (a position is not shown in the drawing), a module for a hydroacoustic communication and positioning system 13, a ballasting module 14 (Fig. 3) with a set of weights 15, aft steering-steering module 16, which consists of a sturdy housing with a propulsion control unit 17 a forced brushless electric motor 18 located in a pressure-relieved oil-filled housing (the position is not shown in the drawing), and a propulsion jet propulsion type 19 (Fig. 4), including a water intake (water intake) 20, pylons 21, an impeller 22 with blades 23, a straightening device 24 with blades 25, hydrodynamic rudders 26, stabilizers 27 and nozzles 28. The modules are interconnected using quick-release bayonet joints. The sequence of the location of the modules, their number and composition, with the exception of the bow module 1 and the stern propulsion-steering module 16, are determined by the tasks to be solved, and can change during operation.

Размещение форсированного бесколлекторного электродвигателя 18 в маслонаполненном корпусе позволяет уменьшить толщину стенки кормового движительно-рулевого модуля 16 и соответственно уменьшить массу АНПА, а также позволяет улучшить теплоотвод от обмоток электродвигателя 18 и избежать использования избыточных уплотнителей на валу (позиция на чертеже не представлена).Placing a forced brushless electric motor 18 in an oil-filled casing allows reducing the wall thickness of the stern propulsion and steering module 16 and, accordingly, reducing the weight of the AUV, as well as improving heat dissipation from the motor windings 18 and avoiding the use of excessive seals on the shaft (position not shown in the drawing).

За счет использования в составе АНПА форсированного бесколлекторного электродвигателя 18 постоянного тока с потребляемой суммарной мощностью до 5 кВт обеспечивается его движение с максимальной скоростью до 6 м/с.Due to the use of an accelerated brushless DC motor 18 with a total power consumption of up to 5 kW as part of the AUV, its movement is ensured with a maximum speed of up to 6 m / s.

Применение в АНПА маршевого движителя водометного типа 19 существенно уменьшает кавитацию за счет повышения давления в области рабочего колеса 22 по отношению к невозмущенному объему жидкости, что соответственно уменьшает износ лопастей 23 рабочего колеса 22, а также шумность по сравнению с винтом в насадке. Для уменьшения потерь на сопротивление водозабор (водозаборник) 20 выполнен с кольцевой щелью. Для устранения кренящего момента и повышения КПД маршевого движителя водометного типа 19 (за счет устранения потерь на закручивание потока) за рабочим колесом 22 установлен спрямляющий аппарат 24. Для предотвращения вибраций число лопаток 25 спрямляющего аппарата 24 и число пилонов 21 на один больше, чем число лопастей 23 рабочего колеса 22. С целью повышения устойчивости АНПА при движении на обтекателе маршевого движителя водометного типа 19 устанавливаются стабилизаторы 27.The use of a marching propulsion device of a water-jet type 19 in the AUV significantly reduces cavitation due to an increase in pressure in the region of the impeller 22 with respect to the unperturbed volume of liquid, which accordingly reduces wear on the blades 23 of the impeller 22, as well as noise compared to the screw in the nozzle. To reduce the loss of resistance, the water intake (water intake) 20 is made with an annular gap. To eliminate the heeling moment and increase the efficiency of the marching propulsion device of the water-jet type 19 (by eliminating the loss of swirling flow), a straightening apparatus 24 is installed behind the impeller 22. To prevent vibrations, the number of blades 25 of the straightening apparatus 24 and the number of pylons 21 are one more than the number of blades 23 of the impeller 22. In order to increase the stability of the AUV during movement on the fairing of the marching propulsion of a water-jet type 19, stabilizers 27 are installed.

Построение ГПО 2 на базе гидроакустической АФАР линейной структуры позволяет осуществлять сканирование пространства гидроакустическим лучом в диапазоне от -40 до +40 градусов в горизонтальной плоскости с разрешением 2,8 градуса. Практическая дальность обнаружения препятствий - до 500 м. При этом определяется наличие препятствий в указанном секторе, а также их размеры и расположение в пространстве относительно аппарата, что позволяет построить оптимальный маршрут их обхода или идентифицировать объект.The construction of the GPO 2 on the basis of a sonar AFAR linear structure allows you to scan the space with a sonar beam in the range from -40 to +40 degrees in the horizontal plane with a resolution of 2.8 degrees. The practical range for detecting obstacles is up to 500 m. In this case, the presence of obstacles in the indicated sector, as well as their size and location in space relative to the apparatus, is determined, which allows you to build the optimal route for avoiding them or to identify the object.

Применение в составе АНПА балластировочного модуля 14 (фиг. 3), обеспечивает его балластировку и статическую балансировку, позволяя вывесить аппарат при любой начальной величине остаточной плавучести и произвольном распределении масс вдоль корпуса АНПА. Балластировка осуществляется при помощи установки внутрь балластировочного модуля 14 набора грузов 15. Статическая балансировка аппарата осуществляется за счет применения нескольких балластировочных модулей 14, распределенных вдоль корпуса АНПА (фиг. 2). Путем перемещения набора грузов 15 внутри балластировочных модулей 14, производится регулировка величины метацентрической высоты в широком диапазоне, а также устраняется статический крен. В результате становится возможным использование в сменном модуле полезной нагрузки 3 оборудования, изначально не предназначенного для установки на АНПА, и таким образом расширить номенклатуру типов применяемого исследовательского оборудования без изменения корпусных конструкций.The use of ballasting module 14 as part of the AUV (Fig. 3) ensures its ballasting and static balancing, allowing the device to be hung out at any initial value of residual buoyancy and arbitrary mass distribution along the AUV body. Ballasting is carried out by installing inside the ballasting module 14 a set of loads 15. Static balancing of the apparatus is carried out through the use of several ballasting modules 14 distributed along the AUV body (Fig. 2). By moving a set of weights 15 inside the ballasting modules 14, the metacentric height is adjusted over a wide range, and the static roll is also eliminated. As a result, it becomes possible to use 3 equipment in a plug-in payload module, which was not originally intended for installation on AUVs, and thus expand the range of types of research equipment used without changing the hull structures.

Кроме того, для работы с оборудованием критичным к надежности обмена данными и соблюдению режима реального времени на борту АНПА помимо линии Ethernet, предназначенной для передачи больших объемов данных, реализована шина CAN. CAN интерфейс на аппаратном уровне позволяет контролировать доставку пакетов и при необходимости повторить передачу и, таким образом, гарантирует их доставку.In addition, to work with equipment critical to the reliability of data exchange and adherence to real-time on-board AUV, in addition to the Ethernet line, designed to transfer large amounts of data, a CAN bus is implemented. The CAN interface at the hardware level allows you to control the delivery of packets and, if necessary, repeat the transmission and, thus, guarantees their delivery.

Кроме того, высокоточная БИНС 8, ДГЛ 9, центральный вычислитель 10, датчик глубины 11, а также выдвижная мачта 12 с приемником спутниковой навигационной системы и блоком радиосвязи, интегрированы в единую систему и представляют собой модуль управления навигации и связи 7, что существенно улучшает эксплуатационные характеристики аппарата.In addition, high-precision SINS 8, DGL 9, central computer 10, depth sensor 11, as well as a retractable mast 12 with a satellite navigation system receiver and a radio communication unit, are integrated into a single system and are a navigation and communication control module 7, which significantly improves operational characteristics of the apparatus.

Конструкция АНПА обеспечивает установку в прочный корпус различных модулей, в том числе ГБО, эхолота, интерферометрического гидролокатора бокового обзора, многолучевых гидролокаторов, профилографов, различных датчиков скорости, температуры, плотности воды, а также фото- и видео- камер и другого требуемого исследовательского оборудования.The AUV design provides the installation of various modules in a robust case, including HBO, an echo sounder, side-scan interferometric sonar, multi-beam sonars, profilographs, various speed sensors, temperature, water density, as well as photo and video cameras and other required research equipment.

По сравнению с прототипом за счет использования в АНПА выдвижной мачты 12, с размещенными в ней приемником спутниковой навигационной системы и блоком радиосвязи, обеспечивается отсутствие выступающих частей, что улучшает гидродинамические характеристики аппарата.Compared with the prototype, due to the use of a retractable mast 12 in the AUV, with a satellite navigation system receiver and a radio communication unit housed in it, the absence of protruding parts is ensured, which improves the hydrodynamic characteristics of the apparatus.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Аппарат в транспортных контейнерах доставляется любым транспортным средством к месту проведения подводных работ. В соответствии с предстоящими работами по проведению исследований морских глубин оператор производит извлечение требуемых модулей из контейнеров. С использованием стапеля и специальной технологической оснастки осуществляется сборка и оснащение АНПА, при этом производится процедура предварительной балластировки аппарата посредством размещения набора грузов 15 в балластировочном модуле 14. Оператор производит тестирование работоспособности всех систем АНПА путем запуска тестовых программ. АНПА доставляется к урезу воды и спускается на воду непосредственно с берега либо с судна-носителя. Производится погружение АНПА в воду с целью окончательной его вывески, балластировки и балансировки. По радиоканалу в аппарат загружается маршрутное задание в соответствии с видами проводимых подводных работ.The device in transport containers is delivered by any vehicle to the place of underwater work. In accordance with the upcoming work to conduct studies of the deep sea, the operator extracts the required modules from the containers. Using the slipway and special technological equipment, the AUV is assembled and equipped, and the apparatus is pre-ballasted by placing a set of loads 15 in the ballasting module 14. The operator tests the performance of all AUV systems by running test programs. AUV is delivered to the water edge and launched into the water directly from the shore or from the carrier vessel. The AUV is immersed in water for the purpose of its final signage, ballasting and balancing. A route task is loaded into the device via a radio channel in accordance with the types of underwater operations being carried out.

Малогабаритный АНПА осуществляет движение по заданной траектории за счет работы форсированного бесколлекторного электродвигателя 18, передающего крутящий момент на рабочее колесо 22 маршевого движителя водометного типа 19. При вращении рабочего колеса 22 возникает разряжение и выполняющая функцию рабочего тела вода засасывается в водозабор (водозаборник) 20. Водяной поток, получив ускорение, пройдя через лопасти рабочего колеса 22 и спрямляющий аппарат 24, с высокой скоростью выбрасывается через сопло 28. Создаваемая таким образом, реактивная тяга, приводит АНПА в движение. Изменение режимов и скорости движения АНПА осуществляется по управляющему сигналу центрального вычислителя 10, расположенному в модуле управления, навигации и связи 7, поступающему в блок управления движителя 17 и осуществляющего регулировку частоты вращения форсированного бесколлекторного электродвигателя 18 путем изменения подводимого к нему напряжения. Маневрирование АНПА по курсу, глубине и дифференту осуществляется путем изменения положения гидродинамических рулей 26 по командам центрального вычислителя 10, вырабатываемым на основании маршрутного задания и анализа объективных данных, получаемых от оборудования, установленного на АНПА (появление препятствий, отклонение от траектории движения). Точность движения АНПА по заданной траектории и возможность его ориентирования под водой достигается за счет использования данных, вырабатываемых высокоточной БИНС 8 (географические координаты, курс, скорость, углы крена и дифферента, угловые скорости), комплексируемых с данными ДГЛ 9 и датчика глубины 11, размещаемых в модуле управления, навигации и связи 7. ГПО 2 на базе линейной АФАР излучает зондирующие импульсы и по разнице времени отраженного и излученного сигналов определяет расстояние до препятствий. Полученные данные поступают в центральный вычислитель 10 и на основании их производится корректировка траектории движения АНПА для обхода или идентификации объекта.The small-sized AUV carries out movement along a predetermined path due to the operation of a forced brushless electric motor 18, which transmits torque to the impeller 22 of the marching propulsion device of the water-jet type 19. When the impeller 22 rotates, a vacuum occurs and the water acting as a working fluid is sucked into the intake (intake) 20. Water the flow, having received acceleration, passing through the blades of the impeller 22 and the straightening apparatus 24, is ejected at high speed through the nozzle 28. The thus created, reactive I am thrust, sets the AUV in motion. The change in the modes and speed of the AUV movement is carried out by the control signal of the central calculator 10 located in the control, navigation and communication module 7, supplied to the control unit of the mover 17 and adjusting the speed of the forced brushless electric motor 18 by changing the voltage supplied to it. AUV maneuvering along the course, depth and trim is carried out by changing the position of the hydrodynamic rudders 26 according to the commands of the central computer 10 generated on the basis of the route task and analysis of objective data received from the equipment installed on the AUV (occurrence of obstacles, deviation from the trajectory of movement). The accuracy of the AUV movement along a given trajectory and the possibility of its orientation under water is achieved through the use of data generated by high-precision SINS 8 (geographic coordinates, course, speed, roll and trim angles, angular velocities), combined with DGL 9 and depth gauge 11 data placed in the control, navigation and communication module 7. GPO 2, based on a linear AFAR, emits sounding pulses and determines the distance to obstacles by the time difference between the reflected and emitted signals. The data obtained are sent to the central computer 10 and on the basis of them, the AUV movement path is adjusted to bypass or identify the object.

Claims (1)

Малогабаритный автономный необитаемый подводный аппарат модульной конструкции, корпус которого имеет торпедообразную форму, содержащий носовой модуль, кормовой движительно-рулевой модуль и функциональные модули средней части корпуса, включая модуль энергообеспечения с блоком управления питанием, модуль гидроакустической связи и позиционирования, сменный модуль полезной нагрузки, средства для обеспечения балластировки и статической балансировки аппарата, а также систему управления, навигации и связи, включающую высокоточную бесплатформенную инерциальную навигационную систему, доплеровский гидроакустический лаг, центральный вычислитель, датчик глубины, приемник спутниковой навигационной системы и блок радиосвязи, отличающийся тем, что в носовом модуле размещен гидролокатор переднего обзора на базе линейной активной фазированной антенной решетки, в состав кормового движительно-рулевого модуля входит форсированный бесколлекторный электродвигатель, размещенный в маслонаполненном корпусе, маршевый движитель водометного типа и гидродинамические рули, модуль энергообеспечения включает аккумуляторные батареи на основе литий-полимерных элементов, система управления, навигации и связи исполнена в одном модуле, при этом приемник спутниковой навигационной системы и блок радиосвязи размещены в выдвижной мачте, средства для обеспечения балластировки и статической балансировки выполнены в виде набора грузов, размещенных в балластировочном модуле.
Figure 00000001
A small-sized autonomous uninhabited underwater vehicle of modular design, the hull of which is torpedo-shaped, containing a bow module, aft propulsion and steering module and functional modules of the middle part of the hull, including an energy supply module with a power control unit, a sonar communication and positioning module, a replaceable payload module, means to provide ballasting and static balancing of the apparatus, as well as a control, navigation and communication system including high-precision free inertial inertial navigation system, Doppler sonar log, central calculator, depth sensor, satellite navigation system receiver and radio communication unit, characterized in that the forward module based on the linear active phased antenna array is located in the bow module, the stern propulsion-steering module includes forced brushless electric motor housed in an oil-filled housing, water-jet propulsion propulsion and hydrodynamic rudders, module The power supply system includes rechargeable batteries based on lithium-polymer cells, the control, navigation and communication system is implemented in one module, while the satellite navigation system receiver and the radio communication unit are placed in a retractable mast, the means for providing ballasting and static balancing are made in the form of a set of goods placed in the ballast module.
Figure 00000001
RU2015154004/11U 2015-12-16 2015-12-16 SMALL SIZE AUTONOMOUS UNABILABLE UNDERWATER UNDERGROUND MODULAR DESIGN RU161175U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015154004/11U RU161175U1 (en) 2015-12-16 2015-12-16 SMALL SIZE AUTONOMOUS UNABILABLE UNDERWATER UNDERGROUND MODULAR DESIGN

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015154004/11U RU161175U1 (en) 2015-12-16 2015-12-16 SMALL SIZE AUTONOMOUS UNABILABLE UNDERWATER UNDERGROUND MODULAR DESIGN

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU161175U1 true RU161175U1 (en) 2016-04-10

Family

ID=55659993

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015154004/11U RU161175U1 (en) 2015-12-16 2015-12-16 SMALL SIZE AUTONOMOUS UNABILABLE UNDERWATER UNDERGROUND MODULAR DESIGN

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU161175U1 (en)

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107264752A (en) * 2017-06-23 2017-10-20 上海交通大学 A kind of quadruple screw propeller promote without rudder autonomous underwater vehicle under water
RU180682U1 (en) * 2017-11-13 2018-06-21 Российская Федерация в лице Министерства внутренних дел Российской Федерации Crewless remote-controlled craft
RU2667674C1 (en) * 2017-12-01 2018-09-24 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук Modular autonomous uninhabited underwater vehicle
RU2681415C1 (en) * 2018-05-22 2019-03-06 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) Compact multi-functional autonomous uninhabited underwater vehicle -carrier vehicle for replaceable actual load
CN109436255A (en) * 2018-12-14 2019-03-08 杭州爱易特智能技术有限公司 A kind of underwater long range tunnel detection robot
CN109489639A (en) * 2018-12-17 2019-03-19 连云港职业技术学院 A kind of sounding gear and its application method for mapping
CN110673615A (en) * 2019-08-28 2020-01-10 浙江工业大学 Autonomous underwater unmanned vehicle control system
RU2736794C1 (en) * 2020-03-23 2020-11-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) Method of determining stability factor of unmanned underwater vehicle by experimental means
RU2738281C1 (en) * 2020-04-03 2020-12-11 Общество с ограниченной ответственностью "ТехноСтандарт" (ООО "ТехноСтандарт") Oceanika-kit modular unmanned underwater vehicle
RU205521U1 (en) * 2020-12-30 2021-07-19 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" Small-sized autonomous unmanned underwater vehicle with a variable vector of the propeller stop
RU2753658C1 (en) * 2020-08-04 2021-08-19 Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" Autonomous uninhabited underwater vehicle for cleaning marine areas from floating underwater objects
RU2754604C1 (en) * 2020-11-19 2021-09-03 Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" Sonar equipment of autonomous uninhabited underwater vehicle
RU2759497C1 (en) * 2021-02-12 2021-11-15 Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" Multibeam echo sounder of an autonomous unmanned underwater vehicle
RU213131U1 (en) * 2022-04-01 2022-08-25 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Propulsion and steering module of a small underwater vehicle

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107264752A (en) * 2017-06-23 2017-10-20 上海交通大学 A kind of quadruple screw propeller promote without rudder autonomous underwater vehicle under water
RU180682U1 (en) * 2017-11-13 2018-06-21 Российская Федерация в лице Министерства внутренних дел Российской Федерации Crewless remote-controlled craft
RU2667674C1 (en) * 2017-12-01 2018-09-24 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук Modular autonomous uninhabited underwater vehicle
RU2681415C1 (en) * 2018-05-22 2019-03-06 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) Compact multi-functional autonomous uninhabited underwater vehicle -carrier vehicle for replaceable actual load
CN109436255B (en) * 2018-12-14 2023-11-21 杭州爱易特智能技术有限公司 Underwater long-distance tunnel detection robot
CN109436255A (en) * 2018-12-14 2019-03-08 杭州爱易特智能技术有限公司 A kind of underwater long range tunnel detection robot
CN109489639A (en) * 2018-12-17 2019-03-19 连云港职业技术学院 A kind of sounding gear and its application method for mapping
CN110673615A (en) * 2019-08-28 2020-01-10 浙江工业大学 Autonomous underwater unmanned vehicle control system
RU2736794C1 (en) * 2020-03-23 2020-11-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) Method of determining stability factor of unmanned underwater vehicle by experimental means
RU2738281C1 (en) * 2020-04-03 2020-12-11 Общество с ограниченной ответственностью "ТехноСтандарт" (ООО "ТехноСтандарт") Oceanika-kit modular unmanned underwater vehicle
RU2753658C1 (en) * 2020-08-04 2021-08-19 Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" Autonomous uninhabited underwater vehicle for cleaning marine areas from floating underwater objects
RU2754604C1 (en) * 2020-11-19 2021-09-03 Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" Sonar equipment of autonomous uninhabited underwater vehicle
RU205521U1 (en) * 2020-12-30 2021-07-19 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" Small-sized autonomous unmanned underwater vehicle with a variable vector of the propeller stop
RU2759497C1 (en) * 2021-02-12 2021-11-15 Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" Multibeam echo sounder of an autonomous unmanned underwater vehicle
RU213131U1 (en) * 2022-04-01 2022-08-25 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Propulsion and steering module of a small underwater vehicle
RU214384U1 (en) * 2022-07-26 2022-10-25 Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ On-board unit of an underwater object for determining coordinates and receiving control commands in a long-range hydroacoustic navigation system
RU224096U1 (en) * 2024-01-12 2024-03-18 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") RING FOR COLLECTING TISSUE BIOMATERIAL INTO A TEST TUBE

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU161175U1 (en) SMALL SIZE AUTONOMOUS UNABILABLE UNDERWATER UNDERGROUND MODULAR DESIGN
US11731748B2 (en) Autonomous ocean data collection
KR101507422B1 (en) Hybrid Autonomous Underwater Vehicle
EP3778373B1 (en) Unmanned surface vessel for remotely operated underwater vehicle operations
RU2460043C1 (en) Navigation system for autonomous unmanned underwater vehicle
Roper et al. Autosub long range 6000: A multiple-month endurance AUV for deep-ocean monitoring and survey
US11220316B2 (en) Mobile underwater docking system and autonomous underwater vehicle
Marcin et al. Fish-like shaped robot for underwater surveillance and reconnaissance–Hull design and study of drag and noise
US20150336645A1 (en) Autonomous underwater vehicle marine seismic surveys
Gomáriz et al. GUANAY-II: an autonomous underwater vehicle for vertical/horizontal sampling
KR20100008652A (en) A manless vessel system using catamaram
KR20170096460A (en) A Drone Having a Converting Structure for Running Under Water
Jung et al. A study on unmanned surface vehicle combined with remotely operated vehicle system
KR102355753B1 (en) A Drone Having a Converting Structure for RunningUnder Water
RU56325U1 (en) Small-sized autonomous uninhabitable underwater vehicle
EP3696078B1 (en) A method and system for piloting an unmanned surface vessel
Cozijn et al. Design of an underwater vehicle for use in basin experiments, development of marin’s modular auv
JP2022145659A (en) Coupling system between water surface relay machine and underwater vehicle, and operation method for the same
Yamagata et al. Hardware Design of Variable and Compact AUV “MONACA” for Under-Ice Survey of Antarctica
Kirkwood et al. Development of a long endurance autonomous underwater vehicle for ocean science exploration
Bane et al. The evolutionary development of the military autonomous underwater vehicle
CN113086139A (en) Unmanned hydrofoil aircraft
Pyo et al. Development of AUV (MI) for strong ocean current and zero-visibility condition
Bermudez Terminal homing for autonomous underwater vehicle docking
CN215043587U (en) Unmanned hydrofoil aircraft