RU210112U1 - Спускаемый подводный дрон с надводной станцией передачи данных - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области подводной техники, а именно к телеуправляемым необитаемым подводным аппаратам (ТНПА). Полезная модель используется для любительской и профессиональной видеосъемки подводного мира и надводной природной среды и предназначена для создания видео контента для личного или коммерческого применения. Комплекс для видеосъемки состоит из надводной станции передачи данных и спускаемого подводного дрона, имеющего гидродинамическую форму для планирования при движении. Надводная станция, выполненная по известной схеме тримарана, служит для: перемещения подводного дрона с гидродинамическим крылом в подводном пространстве и при этом служит отсеком для установки электронных компонентов, источников питания, радиопередающей аппаратуры, установки видеооборудования для съемки надводной природной среды. В конструкции надводной станции имеется лебедка с установленной леской, которая служит для обеспечения погружения и всплытия подводного дрона и складывания кабеля-канала под натяжением через конструкционные хомуты. В конструкции надводной станции имеется двигательная установка, предназначенная для перемещения станции в надводном положении и перемещения сцепленного леской с лебедкой подводного дрона. Подводный дрон имеет конструкцию гидродинамического крыла, что позволяет использовать принцип планирования при перемещении надводной станции, получения стабилизации и плавности видеоизображения при подводной видеосъемке. В конструкции подводного дрона расположена рулевая система, выполненная в виде распределительных сопел, использующая для руления распределенный поток воды под давлением, создаваемого микронасосами внутри корпуса подводного дрона для создания вектора тяги радиального руления. Рулевая система подводного дрона позволяет изменять угол обзора установленной на борт видеокамеры в горизонтальной плоскости. В конструкции подводного дрона с гидродинамическим крылом расположено видеооборудование для съемки подводного мира. Для передачи видеоинформации и сигналов управления в комплексе используется классическая схема аналоговой радиопередачи. В комплексе имеется возможность переключения каналов видеоизображения на камеру надводной станции и камеру подводного дрона. Для приема видеоизображения используется гарнитура видеошлема, работающая по принципу отражения изображения от зеркал и имеющая открытую форму, которая позволяет синхронно наблюдать за перемещением надводной станции в пространстве и вести наблюдение с видеокамер на экране видеошлема. Комплекс позволяет производить одновременную видеосъемку подводного и надводного мира, изменять глубину погружения подводного дрона в движении, выполнять маневрирование в надводном пространстве без технической привязки по дальности действия к береговой линии или другим объектам, устанавливать на борт надводной станции малогабаритные экшен камеры посредством размещения видеокамер на унифицированном креплении. Техническим результатом является создание управляемой функциональной конструкции подводно-надводного комплекса технических средств с предоставлением возможности любительской и профессиональной съемки надводной природной среды и подводного мира с предоставлением пользователям удобной и функциональной в использовании конструкции, которая обеспечивает необходимый технический функционал для организации одновременной подводной и надводной видеосъемки с обеспечением необходимого кинематографического качества видеосъемки.

Description

Полезная модель относится к области подводной техники, а именно к телеуправляемым необитаемым подводным аппаратам (ТНПА), и может быть применена для любительской и профессиональной видеосъемки подводного и надводного мира.

Известно управляемое устройство для проведения поисковых, спасательных, мониторинговых работ под водой (патент RU 206765 U1 опубл. 28.09.2021, МПК B63C 11/48, B63G 8/00). Управляемое устройство для проведения поисковых, спасательных, мониторинговых работ под водой, включающее надводную часть устройства, содержащую источник питания, блок электрооборудования с размещенным в нем радиомодулем, блоком спутниковой системы навигации, подводную часть устройства, представляющую собой телеуправляемый необитаемый подводный аппарат, надводная часть устройства связана с подводной частью кабель-тросом, отличающееся тем, что надводная часть устройства выполнена в виде плавучей платформы с размещенными на ней якорными лебедками, включающей в себя съемный водонепроницаемый корпус, блоки плавучести, лебедку с кабель-тросом, блок стыковки, обеспечивающий жесткое соединение подводной и надводной частей при движении устройства к месту проведения работ, подводная часть устройства, представляющая собой телеуправляемый необитаемый подводный аппарат, выполнена с поворотными движителями.

Недостатком устройства являются лебедка, которая имеет роторную схему вращения, в данной схеме имеется риск намотки органических растений на катушку лебедки и заклинивание при повторном использовании. Недостатком при застревании дрона является нагрузка, которая происходит непосредственно на конструкционный кабель, что может привести к поломке аппарата, это снижает надежность. Недостатком лебедок с якорями является схема, не имеющая систему позиционирования касания дна, тем самым вызывая риск излишней размотки лебедки, что может привести к запутыванию троса лебедки. Недостатком при использовании устройства является высокая вероятность запутывания кабеля-канала подводного аппарата вокруг тросов якорей при маневрировании.

Известна мобильная надводная платформа для базирования автономного необитаемого аппарата (патент RU 205927 U1 опубл. 12.08.2021, МПК B63G 8/00, B63C 11/48). Мобильная надводная платформа для базирования автономного необитаемого подводного аппарата, содержащая раму, аккумуляторы для накопления заряда, герметичный бокс, в котором расположены блок управления электронным оборудованием, блок спутниковой системы навигации и система беспроводной связи, обеспечивающая удаленное управление платформой, отличающаяся тем, что в верхней части мобильной надводной платформы на поддерживающей раме расположена солнечная панель, заряжающая аккумуляторы, в герметичном боксе дополнительно расположена система позиционирования платформы, обеспечивающая точное взаимное расположение автономного необитаемого подводного аппарата и мобильной надводной платформы, под рамой мобильной надводной платформы на стойках расположены два и более движителя, модуль автоматической зарядки автономного необитаемого подводного аппарата, блоки плавучести платформы, обеспечивающие положительную плавучесть, устройство стыковки с автономным необитаемым подводным аппаратом.

Недостатками данной платформы являются: отсутствие возможности исследовать подводную среду во время движения надводной станции по определенному курсу, система стыковки подводного аппарата с надводной станцией требует дополнительных временных затрат.

Известен модульный автономный необитаемый подводный аппарат «Океаника» (патент RU 193 287 U1, опубл. 22.10.2019, МПК B63G 8/00, B63H 25/00, B63C 11/48). Модульный автономный необитаемый подводный аппарат, содержащий пластиковый корпус с размещенными в нем герметичными модулями, корпуса которых выполнены из радиопрозрачного материала, при этом упомянутые модули снабжены собственными источниками электроэнергии и электронной аппаратурой с радиомодулями, объединяющими электронную аппаратуру всех модулей в единую беспроводную информационно-управляющую сеть, с возможностью взаимосвязи аппарата с пультом управления, расположенным на транспортном средстве сопровождения или непосредственно у оператора, отличающийся тем, что в него дополнительно введены надводный модуль, содержащий источник электроэнергии, блок проводной связи, радиомодуль, блок спутниковой системы навигации, электромеханическую аппаратуру для перемещения модуля по водной поверхности, причем надводный модуль связан с подводной частью аппарата проводной линией связи, а с упомянутым пультом управления связан радио модуль надводной части аппарата.

Недостатком данного аппарата является нерегулируемая лебедка, которая при маневрировании может привести к застреванию подводного аппарата в органических растениях подводного мира, что снижает надёжность конструкции аппарата.

Решаемой технической задачей является создание эффективного для применения в видеосъемке надводного и подводного мира устройства, которое обеспечивает необходимые качественные параметры кинематографической видеосъемки.

Технический результат достигается схемой конструкции, в которой подводный дрон 1 выполнен в виде конструкции с гидродинамическим крылом, которое обеспечивает плавную стабилизацию подводной видеосъемки в движении и имеющий рулевую систему для изменения угла видеосъемки. Надводная станция 2 выполнена по схеме тримарана с аэродинамической формой для обеспечения устойчивости в заданном положении при порывах ветра, включающая в свою функциональность обеспечение хранения запаса энергии, обеспечение передвижения в надводном пространстве, обеспечение передачи видеосвязи и сигналов управления, обеспечение крепления подводного дрона методом соединения леской 3 и осуществление смотки и размотки лески для обеспечения всплытия и погружения подводного дрона и складывания кабеля-канала на конструкционные хомуты. Для обеспечения функциональной видеосъемки надводной окружающей среды в конструкции надводной станции расположен унифицированный кронштейн 4, который позволяет устанавливать различные модели экшен камер с функцией встроенной цифровой стабилизацией изображения.

Для пояснения технической сущности устройства предоставляются следующие чертежи:

на Фиг.1 - показан общей вид конструкции,

на Фиг.2 - показаны основные узлы, входящие в конструкцию подводного дрона,

на Фиг.3 - показаны основные узлы, входящие в конструкцию кабеля-канала с леской и хомутами,

на Фиг.4 - показаны основные узлы, входящие в конструкцию надводной станции,

на Фиг.5 - показана пояснительная схема руления подводного дрона,

на Фиг.6 - показана общая схема полезной модели

Конструкция подводного дрона выполнена в виде схемы, в которой применена форма гидродинамического обтекания по ходу движения и обеспечения боковой стабилизации при помощи конструкции боковых крыльев. В конструкции подводного дрона рулевая система выполнена в виде распределительных сопел с входными и входными отверстиями, данная конструкция обеспечивает распределение воды под давлением, создаваемым насосами 5, 6 внутри корпуса подводного дрона с последующим выбросом воды под давлением в горизонтально расположенные выходные сопла, что обеспечивает радиальное руление вправо и влево вокруг центра точки поворота. В корпус подводного дрона установлена видеокамера 7. Параметры конструкции позволяют обеспечивать перемещение с отсутствием эффекта поднятия органических природных компонентов со дна, которые препятствуют качественной видеосъемки, позволяет значительно снизить энергопотребление и получить миниатюрный размер подводного дрона для видеосъемки труднодоступных мест. Преимуществом данной конструкции является отсутствие классических винтов, которые подвергаются риску повреждения при движении в органической среде подводного мира, отсутствие поворотных механизмов двигателей, что позволяет упростить и повысить надежность конструкции, отсутствие стыковочного узла с надводной станцией, что позволяет упростить и повысить надежность конструкции. Для перемещения в пространстве подводный дрон использует двигательную установку надводной станции.

Конструкция лебедки выполнена в виде схемы, в которой имеется леска 8, которая соединяет надводную станцию и подводный дрон, леска пропущена через отверстия конструкционных хомутов 9, которые обеспечивают обхват кабеля-канала связи 10. Данная конструкция позволяет обеспечить смотку и размотку лески, которая обеспечивает всплытие и погружение подводного дрона, в процессе смотки и размотки лески происходит скольжение лески в отверстиях конструкционных хомутов, закрепленных на кабеле-канале, тем самым обеспечивается натяжение хомутов и складывание кабеля-канала между промежутками конструкционных хомутов. Параметры конструкции позволяют обеспечить надежную систему складывания и втягивания кабеля-канала, которая исключает прекращение работы при попадании органических компонентов подводного мира на кабель-канал. Данная схема в случае застревания подводного дрона обеспечивает передачу нагрузки непосредственно на леску, исключая нагрузку на функциональный кабель-канал и дальнейшую поломку кабеля-канала из-за нагрузки. Схема конструкции лебедки позволяет обеспечить всплытие и погружение подводного дрона на полном ходу без предварительной остановки надводной станции, данный функционал расширяет возможности и качество подводной видеосъемки.

Конструкция надводной станции выполнена в виде схемы классического тримарана, в которой расположены левая двигательная установка 11, правая двигательная установка 12, отсек с электронными компонентами и лебедкой 13, кронштейн с видеокамерой 14, аналоговый передатчик видеоизображения с подводной камеры дрона 15, аналоговый передатчик видеоизображения с камеры надводной станции 16. Конструкция надводной станции обеспечивает: запас энергии, перемещение в надводном пространстве, беспроводную передачу сигналов управления, беспроводную передачу видеопотока, всплытие и погружение подводного дрона. Преимуществом конструкции является размещение большей части электронной компонентной базы на борте станции в надводном положении, данная схема упрощает конструкцию, исключает необходимость профессиональной герметизации, как в случае расположения электронной компонентной базы непосредственно на борту подводного аппарата в подводной среде. В конструкции расположен унифицированный кронштейн с видеокамерой, который позволяет устанавливать профессиональные экшен камеры с цифровой стабилизацией, которая исключает дрожание изображения во время волнения воды, таким образом, конструкция позволяет использовать различное видеооборудование на выбор пользователя с дальнейшим получением профессионального видеоматериала. Функционал надводной станции обеспечивает двухканальную передачу видеопоток, при помощи передатчиков с подводной камеры и камеры надводной станции одновременно, и предоставляет пользователю переключение между каналами видеосвязи во время записи видео в реальном времени.

Заявляемое техническое решение позволяет организовать любительскую и профессиональную видеосъемку подводного и надводного мира посредством управляемой конструкции подводного дрона, с достижением необходимых кинематографических характеристик видеосъемки.

Claims (5)

1. Подводный дрон, в рабочей схеме которого рулевая система выполнена в виде распределительных сопел, связан кабель-каналом и лебедкой с леской с надводной станцией, имеющей двигательную установку.

2. Подводный дрон по п.1, отличающийся тем, что рулевая система подводного дрона использует микронасосы для создания давления в каналах распределительных сопел с дальнейшим распределением воды под давлением по каналам распределительных сопел внутри корпуса подводного дрона и создания вектора тяги рулевой системы.

3. Подводный дрон по п.1, отличающийся тем, что имеет схему в конструкции, которой подводный дрон связан с регулируемой лебедкой с леской в конструкции надводной станции, и для выполнения функции всплытия и погружения использует регулировку длины разматывания и сматывания с лебедки лески.

4. Подводный дрон по п.1, отличающийся тем, что для перемещения по курсу использует двигательную установку надводной станции.

5. Подводный дрон по п.1, отличающийся тем, что для планирования в движении и стабилизации видеоизображения использует форму гидродинамического крыла.

Images