RU190501U1 - Автономный необитаемый подводный аппарат с изменяемой геометрией корпуса - Google Patents
Автономный необитаемый подводный аппарат с изменяемой геометрией корпуса Download PDFInfo
- Publication number
- RU190501U1 RU190501U1 RU2018140151U RU2018140151U RU190501U1 RU 190501 U1 RU190501 U1 RU 190501U1 RU 2018140151 U RU2018140151 U RU 2018140151U RU 2018140151 U RU2018140151 U RU 2018140151U RU 190501 U1 RU190501 U1 RU 190501U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- auv
- changing
- change
- pneumatic
- geometry
- Prior art date
Links
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 13
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 9
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 7
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 2
- 239000013535 sea water Substances 0.000 claims description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- 239000003643 water by type Substances 0.000 abstract description 5
- 238000011160 research Methods 0.000 abstract description 4
- 230000005484 gravity Effects 0.000 abstract description 3
- 238000007654 immersion Methods 0.000 abstract 1
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 4
- 244000309464 bull Species 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 230000005534 acoustic noise Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000001141 propulsive effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63G—OFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
- B63G8/00—Underwater vessels, e.g. submarines; Equipment specially adapted therefor
- B63G8/001—Underwater vessels adapted for special purposes, e.g. unmanned underwater vessels; Equipment specially adapted therefor, e.g. docking stations
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Manipulator (AREA)
- Rehabilitation Tools (AREA)
- Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
Abstract
Устройство относится к области судостроения и предназначено для патрулирования акваторий, мониторинга подводной флоры и фауны, оценки качества воды, проведения подводной фото- и видеосъемки, а также проведения других видов исследовательских и изыскательных работ, производящихся в акваториях различного типа. Корпус АНПА с изменяемой геометрией формы содержит систему изменения плавучести, систему изменения углов дифферента и крена. Конструктивной особенностью заявляемого АНПА является замена жесткого корпуса на упругий, а также наличие на борту пневматической системы изменения геометрии корпуса аппарата. Гибкий корпус АНПА может деформироваться под действием прикрепленных к нему упругих пневматических элементов (пневмомускулов), приводимых в действие исполнительными элементами пневматической системы. АНПА перемещается за счет изменения своей плавучести (изменения массы аппарата посредством забора воды из окружающей среды). Настройка точного угла всплытия/погружения осуществляется системой изменения дифферента (перенос центра тяжести АНПА вдоль оси аппарата на каретке, приводимой в движение шаговым двигателем). Корректировка курса, в частности, повороты и развороты АНПА, осуществляется системой изменения крена, которая смещает центр тяжести с помощью вращений подвижной массы относительно продольной оси аппарата в его поперечной плоскости на левый или правый борт. 2 ил.
Description
Полезная модель относится к области судостроения, в частности к автономным необитаемым подводным аппаратам (АНПА), и может быть использована для создания аппаратов, занимающихся патрулированием акваторий, мониторингом подводной флоры и фауны, оценкой качества воды, проведением подводной фото- и видеосъемки а также проведением других видов исследовательских и изыскательных работ, производящихся в акваториях различного типа.
Проблема модернизации автономных необитаемых подводных аппаратов актуальна в связи с развитием отраслей, связанных с освоением ресурсов Мирового океана и его исследованием. При возрастающем с каждым годом объемом его исследований, современные средства проведения мониторинга посредством АНПА в полной мере не обеспечивают их полноту, достоверность данных, обладают низкими энергетическими и функциональными свойствами. Таким образом, необходимо создание новых АНПА, обладающих:
1. Высокой автономностью работы (более 30 часов).
2. Высокой скоростью хода (более 0,5 м/с).
3. Высокой маневренностью (изменение углов тангажа, рыскания и крена в широком диапазоне в течение малого промежутка времени).
4. Расширенной сферой применения (инспектирование дна, труб, сложных инфраструктурных объектов, мониторинг окружающей среды, совершение операций на "малой воде").
5. Низким уровнем шума.
6. Корпусом с высоким гидродинамическим качеством, сохраняющимся в широком диапазоне условий работы.
Известен высокоманевренный автономный необитаемый подводный аппарат, предназначенный для освоения и исследования морских глубин (RU 2112694 С1 от 10.06.1998, B63G 8/00). АНПА содержит корпус аппарата и движительную установку, включающую группу из трех или четырех кормовых маршевых реверсивных движителей, расположенных под углом к продольной оси аппарата, и группу носовых подруливающих водометных движителей.
Недостатком данной конструкции являются движители, находящиеся вне корпуса аппарата, которые могут быть повреждены во время движения в шельфовых водах.
Известен АНПА планирующего типа (RU 164034 U1 от 20.08.2016, бюл. №23, B63G 8/00) с системой изменения плавучести, дифферента и крена, а также содержащий на борту информационно-измерительную систему, системы навигации, управления и передачи данных. Конструктивной особенностью данного АНПА является наличие на борту электромеханической системы изменения плавучести, значительно снижающей уровень акустического шума при движении под водой.
Недостатком данной конструкции является низкая скорость аппарата и большой радиус разворотов при изменении угла крена, а также невозможность изменения угла рысканья. Следствием этого является малая маневренность аппарата, оснащенного рассматриваемой системой.
Известен малогабаритный автономный необитаемый подводный аппарат модульной конструкции (RU 161175 U1, от 10.04.2016, бюл. №10, B63G 8/00, В63С 11/48). 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.
Недостатком данной конструкции является наличие маршевого движителя водометного типа и гидродинамических рулей, которые, во-первых, могут быть повреждены во время движения на малых глубинах или в районах с большим количеством подводных препятствий, во-вторых, в совокупности снижают коэффициент гидродинамического качества корпуса аппарата, что приводит к увеличению его лобового сопротивления.
Известно устройство оперативного освещения подводной обстановки в акваториях мирового океана (RU 2522168 С2, от 10.07.2014, бюл. 19, G01S 15/02). Устройство, представляющее собой синтез транспортировочного модуля, укомплектованного электрической энергосиловой установкой (ЭСУ) и бортовой электронной аппаратурой (БЭА), осуществляющей управление системами АНПА, включая ЭСУ и систему БЭА. В БЭА встроено устройство излучения зондирующих низкочастотных посылок и приема поступающей из моря информации, конструктивно оформленное на консолях носовых и кормовых рулевых устройств автономного, необитаемого, подводного аппарата (АНПА). Такая конструкция заявляемого устройства должна осуществлять обнаружение и выделение в эхо-сигнале (на фоне естественных (реверберации и шумы моря) и искусственных помех на дистанциях до 5000 м) характерных признаков подводных объектов за счет взаимодействия падающей первичной волны и вторичных волн, образующихся внутри и вокруг этих объектов, и наличия результатов этого взаимодействия в спектре и фазе эхо-сигнала.
Недостатком данной конструкции является также наличие внешних винтовых движителей и рулевых поверхностей, которые могут быть повреждены при эксплуатации на малых глубинах, а также повышают общее сопротивления трения и формы, что в конечном счете снижает энергетическую эффективность аппарата и его автономность.
В основу полезной модели заложена цель повышения технико-экономических и эксплуатационных характеристик АНПА, обеспечивающая энергетическую эффективность его работы с помощью изменения геометрии тела в процессе выполнения аппарата его миссии и ее адаптации к внешним условиям работы, что приводит к повышению маневренности аппарата.
Поставленная цель достигается тем, что автономный необитаемый подводный аппарат (АНПА) с изменяемой геометрией корпуса, содержащий герметичный корпус, состоящий из двух сухих и одного затопляемого отсеков, систему изменения дифферента и крена, установленную с возможностью обеспечения продольного и поворотного перемещения центра масс вдоль корпуса аппарата, систему изменения плавучести, расположенную в кормовой части аппарата с возможностью закачивания забортной воды, при этом корпус аппарата является упругим, и в аппарат установлен механизм изменения геометрии формы корпуса, состоящий из двух упругих пневматических элементов (пневмомускулов), установленных с возможностью приведения их в движение с помощью исполнительных элементов внешней пневматической системы.
Работа устройства поясняется следующими чертежами:
- на фиг.1 представлена конструкция АНПА с изменяемой геометрией формы и комплектующими для бортовых систем;
- на фиг. 2 представлена пневматическая система привода изменения геометрической формы тела аппарата.
Корпус АНПА с изменяемой геометрией формы состоит из носовой сухой части 1 полусферической формы, центральной сухой упругой части 2 и кормовой затапливаемой части 3. В носовой части корпуса 1 расположен ложемент 4, в котором располагается блок электроники для осуществления задач навигации и управления. В центральной упругой части корпуса 2 расположены механизм изменения геометрии формы 5 и механизм изменения дифферента и крена аппарата 6. В кормовой затапливаемой части 3 расположен ложемент механизма изменения плавучести 7, на который крепится линейный актуатор 8, соединенный подвижным штоком с балластной емкостью 9.
За счет смещения центра масс робота, изначально не совпадающего с центром плавучести, механизмом изменения дифферента и крена 6 задаются требуемые углы крена и дифферента, что определяет ориентацию робота в пространстве. Изменение положения центра масс, как в продольном, так и в поперечном направлениях производится с помощью двух электрических приводов механизма изменения дифферента и крена 6. Электрический привод обеспечивает смещение положения подвижной массы на определенное расстояние и тем самым положения центра тяжести, что приводит к изменению угла дифферента аппарата. Электропривод обеспечивает поворот подвижной массы в обе стороны относительно продольной оси аппарата, что обеспечивает изменение угла крена аппарата и совершение им боковых маневров. Управление электроприводом может совершаться с помощью программируемого логического контроллера.
Принцип работы системы изменения плавучести заключается в том, что окружающая аппарат жидкость попадает в затапливаемую кормовую часть 3 и закачивается в балластную полость 9 посредством движения поршня. Поршень, в свою очередь, жестко связан с электрическим приводом, обеспечивающим линейное перемещение штока цилиндра посредством подвижного штока линейного актуатора 8.
Механизм изменения геометрии формы 5 состоит из трубчатых пневматических полых эластичных элементов (пневмомускулов), концы которых закреплены с ребрами жесткости центральной сухой упругой части корпуса 2. При подаче давления в упругие пневматические элементы, производится их сокращение (наподобие человеческих мускулов), что влечет за собой геометрическое изменение их параметров (линейное уменьшение длины). В свою очередь, это приводит к стягиванию ребер жесткости центральной части корпуса, тем самым производя его деформацию в двух плоскостях. При стравливании давления пневматические упругие элементы и геометрия корпуса возвращаются в исходное состояние.
Рабочее давление и управление пневматического механизма изменения геометрии формы 5 производится от внешней пневматической системы, принципиальная схема которой представлена на фигуре 2. На этой фигуре от компрессора 10 по линии с сжатый воздух проходит в блок подготовки, включающий в себя фильтр с отводом конденсата 11, регулятор давления 12 и манометр 13. Регулятор давления 12 настраивается в диапазоне от 0 до 6 бар. Значение давления подаваемого воздуха фиксируется с помощью манометра 73. На выходе из блока подготовки по линии d воздух подается в нормально закрытый 3/2 пневматический распределитель 14. Затем распределитель 14 переключался из положения а в положение b, сжатый воздух проходит по линиям ƒ и g, после чего попадает в рабочие полости пневмомускулов 15 и 16. Далее снимаются значения горизонтальной и вертикальной составляющих деформации корпуса АНПА. После чего, посредством пружинного возврата, распределитель 14 переключается из положения b в положение а, и осуществляется сброс воздуха из рабочей полости пневмомускулов 15 и 16 по линии е.
Claims (1)
- Автономный необитаемый подводный аппарат (АНПА) с изменяемой геометрией корпуса, содержащий герметичный корпус, состоящий из двух сухих и одного затопляемого отсеков, систему изменения дифферента и крена, установленную с возможностью обеспечения продольного и поворотного перемещения центра масс вдоль корпуса аппарата, систему изменения плавучести, расположенную в кормовой части аппарата с возможностью закачивания забортной воды, отличающийся тем, что корпус аппарата является упругим, и в аппарат установлен механизм изменения геометрии формы корпуса, состоящий из двух упругих пневматических элементов (пневмомускулов), установленных с возможностью приведения их в движение с помощью исполнительных элементов внешней пневматической системы.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018140151U RU190501U1 (ru) | 2018-11-13 | 2018-11-13 | Автономный необитаемый подводный аппарат с изменяемой геометрией корпуса |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018140151U RU190501U1 (ru) | 2018-11-13 | 2018-11-13 | Автономный необитаемый подводный аппарат с изменяемой геометрией корпуса |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU190501U1 true RU190501U1 (ru) | 2019-07-02 |
Family
ID=67216072
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018140151U RU190501U1 (ru) | 2018-11-13 | 2018-11-13 | Автономный необитаемый подводный аппарат с изменяемой геометрией корпуса |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU190501U1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117775241A (zh) * | 2024-02-26 | 2024-03-29 | 沈阳格熙科技有限公司 | 一种水下机器人的水下测距装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110051555A1 (en) * | 2009-09-01 | 2011-03-03 | Mitchell James B | System and Method for Determining Location of Submerged Submersible Vehicle |
| EA017560B1 (ru) * | 2005-10-19 | 2013-01-30 | Гоу Сайнс Лимитед | Погружаемый аппарат и способ его погружения |
| RU2522168C2 (ru) * | 2012-10-12 | 2014-07-10 | Долбунова Ирина Ивановна | Устройство оперативного освещения подводной обстановки в акваториях мирового океана |
| RU164034U1 (ru) * | 2015-12-04 | 2016-08-20 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ) | Автономный подводный необитаемый аппарат планирующего типа |
-
2018
- 2018-11-13 RU RU2018140151U patent/RU190501U1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EA017560B1 (ru) * | 2005-10-19 | 2013-01-30 | Гоу Сайнс Лимитед | Погружаемый аппарат и способ его погружения |
| US20110051555A1 (en) * | 2009-09-01 | 2011-03-03 | Mitchell James B | System and Method for Determining Location of Submerged Submersible Vehicle |
| RU2522168C2 (ru) * | 2012-10-12 | 2014-07-10 | Долбунова Ирина Ивановна | Устройство оперативного освещения подводной обстановки в акваториях мирового океана |
| RU164034U1 (ru) * | 2015-12-04 | 2016-08-20 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ) | Автономный подводный необитаемый аппарат планирующего типа |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117775241A (zh) * | 2024-02-26 | 2024-03-29 | 沈阳格熙科技有限公司 | 一种水下机器人的水下测距装置 |
| CN117775241B (zh) * | 2024-02-26 | 2024-05-17 | 沈阳格熙科技有限公司 | 一种水下机器人的水下测距装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10882591B2 (en) | Modular biomimetic underwater vehicle | |
| JP2019533599A (ja) | 水中艇及び検査方法 | |
| RU2681415C1 (ru) | Малогабаритный многофункциональный автономный необитаемый подводный аппарат - носитель сменной полезной нагрузки | |
| KR100922817B1 (ko) | 소형 자율무인잠수정 테스트베드 | |
| US3780220A (en) | Remote control underwater observation vehicle | |
| CN108408007A (zh) | 混合动力水下机器人 | |
| Busquets et al. | Low-cost AUV based on Arduino open source microcontroller board for oceanographic research applications in a collaborative long term deployment missions and suitable for combining with an USV as autonomous automatic recharging platform | |
| US10604218B2 (en) | Manoeuvring device and method therof | |
| US10640188B1 (en) | Passive ballast device, system and methods of using same | |
| KR102355753B1 (ko) | 수중 운행 변환 구조의 드론 | |
| CN114604400B (zh) | 具有沉底探测功能的水下滑翔机 | |
| RU2738281C1 (ru) | Модульный необитаемый подводный аппарат "Океаника-КИТ" | |
| RU190501U1 (ru) | Автономный необитаемый подводный аппарат с изменяемой геометрией корпуса | |
| AU2016318174A1 (en) | Multifunction thruster assembly for watercraft | |
| KR20150002988A (ko) | 수중생물 형태를 지닌 수중로봇 및 그 운용방법 | |
| CN205916310U (zh) | 一种深海无人潜航器 | |
| CN114475989A (zh) | 一种海洋集群观测方法 | |
| CN114655404A (zh) | 一种海洋中小尺度观测系统 | |
| CN113232809A (zh) | 模块化小型auv装置 | |
| CN112829903B (zh) | 具有海底热流探测功能的常驻型自主水下机器人 | |
| Cozijn et al. | Design of an underwater vehicle for use in basin experiments, development of marin’s modular auv | |
| Spino et al. | Development and testing of unmanned semi-submersible vehicle | |
| CN110406652B (zh) | 一种用于深海多关节潜器的两自由度关节 | |
| US11325685B2 (en) | Passive ballast device, system and methods of using same | |
| CN110422307B (zh) | 一种深海多关节潜器的控制方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20201114 |