RU209233U1 - Подводный аппарат с y-компоновкой движителей - Google Patents
Подводный аппарат с y-компоновкой движителей Download PDFInfo
- Publication number
- RU209233U1 RU209233U1 RU2021127924U RU2021127924U RU209233U1 RU 209233 U1 RU209233 U1 RU 209233U1 RU 2021127924 U RU2021127924 U RU 2021127924U RU 2021127924 U RU2021127924 U RU 2021127924U RU 209233 U1 RU209233 U1 RU 209233U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- propulsors
- thrust
- underwater
- vertical
- degrees
- Prior art date
Links
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)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области подводных аппаратов (ПА), предназначенных для выполнения широкого спектра осмотровых, подводно-технических, исследовательских и прочих работ, осуществляемых в толще воды.Конструкция подводного аппарата представляет собой корпус с Y-образным размещением шести движителей: трех движителей с тягой в горизонтальной плоскости и трех движителей с тягой в вертикальной плоскости. Указанная компоновка движителей позволяет достичь управляемости ПА в шести степенях свободы. Движители с тягой в горизонтальной плоскости обеспечивают линейные перемещения ПА в горизонтальной плоскости и изменение курсового угла ПА. Движители с тягой в вертикальной плоскости обеспечивают линейные перемещения ПА по вертикальной оси и изменения углов дифферента и крена.Таким образом, предлагаемая компоновка движителей обеспечивает управляемость ПА по шести степеням свободы, что в типовых конструкциях ПА обеспечивается при большем числе движителей. Данная особенность обеспечивает высокую маневренность ПА по сравнению с распространенными конструкциями.
Description
Полезная модель относится к области подводных аппаратов, предназначенных для проведения широкого спектра осмотровых, технических, научно-исследовательских и прочих работ, осуществляемых в толще воды.
Подводные аппараты достаточно распространены на сегодняшний день и представлены большим количеством технических решений. В настоящее время большое распространение нашла компоновка подводного аппарата осмотрового класса в виде корпуса в форме прямоугольного параллелепипеда, с расположенными на нем движителями, бортовой электроникой и полезной нагрузкой.
Известны телеуправляемые необитаемые подводные аппараты (ТНПА), имеющие корпус с рамой прямоугольной формы (Необитаемые подводные аппараты. Под общей ред. Сытина А.В. - М.: Воениздат, 1975, с. 21). Такая конструкция ТНПА имеет ряд недостатков, ограничивающих его технологические возможности, а именно низкие ходовые и маневренные качества, низкая устойчивость на курсе, невозможность полноценного движения лагом.
Известен подводный аппарат (патент RU 2703558 С1 №2016102438, 26.01.2016 г. с корпусом в форме прямоугольного параллелепипеда. Движители аппарата установлены на вертикальных поворотных колоннах, размещенных во внутренних углах корпуса подводного аппарата и снабженных поворотными горизонтальными приводами, к которым присоединены движители. Корпус подводного аппарата имеет внутри ниши, соответствующие контурам движителей при их парковке. Вертикальные поворотные колонны снабжены приводами с возможностью поворота их на угол по крайней мере 180°, а горизонтальные приводы, к которым присоединены движители, имеют возможность поворота по крайней мере на угол ±90° от исходного положения, соответствующего парковке движителей в нишах внутри корпуса подводного аппарата. Недостатками данного аппарата является сложность его управления при выполнении сложных маневров, что приводит к его недостаточной маневренности.
Также известен телеуправляемый подводный аппарат «Нерей-350» по патенту №108747 от 07.02.2011 г., корпус которого состоит из металлической рамы, на которую установлено несколько прочных корпусов с электроникой и датчиками навигации и ориентации. Недостатком данного аппарата является полувекторная схема расположения движителей, состоящая в оснащении аппарата двумя горизонтальными движителями и двумя вертикальными движителями под наклоном относительно вертикальной оси симметрии. При такой схеме движение аппарата лагом происходит с низкой скоростью, что значительно снижает управляемость ТНПА даже при небольших течениях и, как следствие, снижает эффективность выполнения осмотровых, поисковых и других подводно-технических работ.
Еще одним недостатком данного подводного аппарата является отсутствие возможности одновременного управления в горизонтальной и вертикальной плоскости, а лишь наличие переключения между режимами в силу разделения управления на 2 независимых режима: управление в горизонтальной плоскости по маршу, по лагу, разворот и управление по вертикали. Это делает крайне неудобным управление маневрированием ТПА и сильно усложняет проведение подводных работ и осуществления поиска под водой.
Известен необитаемый подводный аппарат патент RU 97103353/28, кл. B63G 8/00, 1997, содержащий 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 движителей, расположенных в поперечной плоскости аппарата. В поперечной плоскости корпуса аппарата в качестве подруливающих движителей носовой группы установлены вертикальный и лаговый реверсивные движители со сквозными в корпусе аппарата водоводами. К недостаткам данной установки можно отнести наличие только управляющих сил и отсутствие управляющих моментов от движителей в каналах, а также малую энергетическую эффективность вследствие большого числа движителей малого диаметра.
В работе (Yue, С., Guo, S. and Shi, L. (2013) 'Hydrodynamic Analysis of the Spherical Underwater Robot SUR-II', International Journal of Advanced Robotic Systems, 10(5), p. 247. doi: 10.5772/56524) предложен подводный аппарат сферического типа с тремя водометными движителями, расположенными по векторной схеме. Каждое векторное водометное подруливающее устройство имеет две степени свободы вращения. С помощью векторных водометных движителей контролируется направление движения аппарата. Недостатком решения является то, что деформация будет влиять на направление потока из сопла, что в свою очередь не позволяет точно контролировать направление движущей силы. Кроме того, для поворота каждого движителя требуется два сервопривода. В результате это приводит к сложной кинематике аппарата, а, следовательно, к сложной системе управления.
Также известен малогабаритный телеуправляемый подводный аппарат (патент RU №2387570), выбранный в качестве прототипа, содержащий конструкцию в виде рамы с установленными движителями горизонтального и вертикального хода. Для перемещения этот аппарат использует движители, которые во избежание повреждений при спуске и подъеме аппарата размещают внутри защитного каркаса. Для обеспечения пространственных маневров: вперед-назад, вправо-влево, вверх-вниз, количество движителей составляет 8 штук. К недостаткам данной установки можно отнести избыточное количество движителей для обеспечения указанных перемещений.
Недостатки, присущие выбранным известным аналогам и прототипу, устранены в заявляемой полезной модели «Подводный аппарат с Y-компоновкой движителей». Техническая задача, на решение которой направлена полезная модель, является достижение управляемости по шести степеням свободы и, как следствие, повышение маневренности ПА при количестве движителей равном шести, а также повышение массы груза, с которым аппарат способен взаимодействовать без потери остойчивости.
Технический результат достигается тем, что используется так называемая Y-компоновка движителей подводного аппарата, согласно которой на корпусе ПА располагаются три движителя с тягой в горизонтальной плоскости и три движителя с тягой в вертикальной плоскости. Движители с горизонтальной тягой расположены в одной плоскости на удалении от центра вращения ПА по кругу с шагом 120 градусов относительно вертикальной оси. При этом вектора горизонтальной тяги движителей расположены по касательной к указанному кругу. Таким образом эта группа движителей обеспечивает управляемое линейное движение в горизонтальной плоскости по двум степеням свободы и вращательное движение относительно вертикальной оси ПА.
Движители с тягой в вертикальной плоскости располагаются аналогично группе движителей с горизонтальной тягой на удалении от центра вращения ПА по кругу с шагом 120 градусов относительно вертикальной оси. Таким образом эта группа движителей обеспечивает управляемое линейное движение ПА в вертикальной плоскости и вращательное движение относительно продольной и поперечной осей ПА.
Комплексно все движители позволяют достичь полной управляемости ПА по 6 степеням свободы при использовании 6 движителей, что обычно достигается при 8 движителях в классических компоновках.
Вариант реализации предложенной компоновки подводного аппарата в различных проекциях приведен на Фиг. 1, где 1 - группа движителей с горизонтальной тягой, 2 - группа движителей с вертикальной тягой.
Указанное решение позволяет реализовать маневренный способ перемещения ПА в воде, в том числе для выполнения осмотровых работ и подъема объектов с грунта, для чего применяется режим комбинированного использования горизонтальных и вертикальных движителей, расположенных по принципу Y - компоновки.
Claims (1)
- Подводный аппарат, содержащий шесть движителей, отличающийся тем, что движители разделены на группы по три с вертикальной и горизонтальной тягой, при этом движители каждой группы расположены в одной плоскости на удалении от центра вращения подводного аппарата по кругу с шагом 120 градусов относительно вертикальной оси, при этом вектора горизонтальной тяги движителей расположены по касательной к указанному кругу, что позволяет обеспечить управляемость подводным аппаратом по шести степеням свободы: вверх-вниз, влево-вправо, вперед-назад, крен, дифферент, курс.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021127924U RU209233U1 (ru) | 2021-09-22 | 2021-09-22 | Подводный аппарат с y-компоновкой движителей |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021127924U RU209233U1 (ru) | 2021-09-22 | 2021-09-22 | Подводный аппарат с y-компоновкой движителей |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU209233U1 true RU209233U1 (ru) | 2022-02-08 |
Family
ID=80215130
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021127924U RU209233U1 (ru) | 2021-09-22 | 2021-09-22 | Подводный аппарат с y-компоновкой движителей |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU209233U1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115214862A (zh) * | 2022-07-19 | 2022-10-21 | 广州大学 | 一种模块化水下机器人及其控制方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20070283871A1 (en) * | 2004-11-23 | 2007-12-13 | Millum Collin G | Underwater remotely operated vehicle |
RU2387570C1 (ru) * | 2008-12-29 | 2010-04-27 | Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (статус государственного учреждения) (ИПМТ ДВО РАН) | Малогабаритный телеуправляемый подводный аппарат |
RU193287U1 (ru) * | 2019-08-06 | 2019-10-22 | Общество с ограниченной ответственностью "ТехноСтандарт" (ООО "ТехноСтандарт") | Модульный автономный необитаемый подводный аппарат "Океаника" |
-
2021
- 2021-09-22 RU RU2021127924U patent/RU209233U1/ru active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20070283871A1 (en) * | 2004-11-23 | 2007-12-13 | Millum Collin G | Underwater remotely operated vehicle |
RU2387570C1 (ru) * | 2008-12-29 | 2010-04-27 | Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (статус государственного учреждения) (ИПМТ ДВО РАН) | Малогабаритный телеуправляемый подводный аппарат |
RU193287U1 (ru) * | 2019-08-06 | 2019-10-22 | Общество с ограниченной ответственностью "ТехноСтандарт" (ООО "ТехноСтандарт") | Модульный автономный необитаемый подводный аппарат "Океаника" |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115214862A (zh) * | 2022-07-19 | 2022-10-21 | 广州大学 | 一种模块化水下机器人及其控制方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110481777B (zh) | 一种水空两栖无人救援平台 | |
JP6036515B2 (ja) | 水中航走体 | |
US7878449B2 (en) | Mass transfer system for stabilizing an airship and other vehicles subject to pitch and roll moments | |
US3983834A (en) | Propulsion system for watercraft and the like | |
US5787832A (en) | Method and apparatus to stabilize marine vessels | |
CN109050840B (zh) | 一种六自由度定位水下机器人 | |
CN103754341A (zh) | 可变形太阳能水下机器人及控制方法 | |
CN107284631A (zh) | 基于流体升力的具有垂直推进装置的潜水器 | |
CN104648645A (zh) | 一种可实现船体运动矢量控制的喷水推进艇 | |
RU209233U1 (ru) | Подводный аппарат с y-компоновкой движителей | |
KR20190108353A (ko) | 수중 이동장치 | |
CN111874195A (zh) | 一种全海深近海底自主水下机器人结构 | |
Lin et al. | Development of a spherical underwater robot | |
JP5147273B2 (ja) | 1軸1舵船の定点位置保持方法とその装置 | |
US20080269968A1 (en) | Watercraft position management system & method | |
RU203080U1 (ru) | Малогабаритный телеуправляемый необитаемый подводный аппарат с раздельным управлением движителей | |
CN113002744B (zh) | 一种四旋翼水下航行器 | |
US3256849A (en) | Maneuver device for submergence vessels | |
Grenestedt et al. | LORCA: A high performance USV with applications to surveillance and monitoring | |
Fittery et al. | Omni-Egg: A smooth, spheroidal, appendage free underwater robot capable of 5 dof motions | |
CN114644112B (zh) | 一种水空两用无人机 | |
CN216660254U (zh) | 一种船舶螺旋桨推进器自动调节装置 | |
WO2022250770A1 (en) | Hybrid propeller/undulating fin propulsion for aquatic vehicles | |
Mazumdar et al. | Design for precision multi-directional maneuverability: Egg-shaped underwater robots for infrastructure inspection | |
US8783202B1 (en) | Subsurface oscillating blade propellor |