RU2276647C1 - Submersible rescue vehicle - Google Patents
Submersible rescue vehicle Download PDFInfo
- Publication number
- RU2276647C1 RU2276647C1 RU2004133372/11A RU2004133372A RU2276647C1 RU 2276647 C1 RU2276647 C1 RU 2276647C1 RU 2004133372/11 A RU2004133372/11 A RU 2004133372/11A RU 2004133372 A RU2004133372 A RU 2004133372A RU 2276647 C1 RU2276647 C1 RU 2276647C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- television
- suction chamber
- underwater vehicle
- support ring
- maneuvering
- 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
-
- 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
- B63G8/38—Arrangement of visual or electronic watch equipment, e.g. of periscopes, of radar
-
- 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
- B63G8/40—Rescue equipment for personnel
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Closed-Circuit Television Systems (AREA)
- Studio Devices (AREA)
- Traffic Control Systems (AREA)
- Emergency Lowering Means (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к подводному судостроению, а именно к спасательным подводным аппаратам (СПА), оснащенным средствами позиционирования и электронным наблюдательным оборудованием со средствами подводного освещения, и может быть использовано при проведении подводных аварийно-спасательных работ с использованием камер посадки и присоса.The invention relates to underwater shipbuilding, namely, rescue underwater vehicles (SPA), equipped with positioning means and electronic monitoring equipment with underwater lighting, and can be used when conducting underwater rescue operations using landing and suction chambers.
Известно применение средств подводного наружного освещения для подводных аппаратов (ПА) в целях обеспечения визуального наблюдения за подводной средой через иллюминаторы аппаратов, а также других оптических зрительных систем для телевизионного наблюдения, фотографирования и киносъемки, сигнализации. Подводное телевизионное наблюдение предусматривает использование источников света, достаточно мощных для создания требуемой освещенности катодов передающих телевизионных трубок. При проведении спасательных подводных операций их телевизионный контроль представляется наиболее эффективным, поскольку получение телевизионного изображения осуществляется в реальном времени (или с запоминанием) и с большой разрешающей способностью, что позволяет проводить наблюдения в непосредственной близости от ПА, где неэффективны гидролокаторы, и на расстояниях, при которых существует видимость, в условиях сильного рассеяния и флуктуации интенсивности света из-за наличия в среде структурных неоднородностей различного происхождения. Физические условия в реальной морской среде, такие как температура воды, вибрации аппарата, забортное давление, могут существенно ограничить возможности любых оптических или электронно-оптических наблюдений при малом по величине соотношении «сигнал-шум». Эксперименты показывают, что дальность видимости при использовании телевизионной установки под водой зависит от коэффициента отражения, размеров наблюдаемого объекта и для условий Атлантического океана (тропики) составляет 18-24 м (Н.А.Стопцов, М.А.Груздев. Средства подводного освещения. Л., Судостроение, с.18-26). Однако отношение «сигнал-шум» при использовании подводного телевизионного наблюдения может быть увеличено не только за счет усовершенствования светотехнических характеристик собственно источников подводного освещения, таких как тип источника света, максимальная осевая сила света, рассеяние света и направленность пучка света, тип отражателя, но и за счет специального построения схемы наблюдений для коррелированного приема сигналов и учета помех.It is known the use of underwater outdoor lighting for underwater vehicles (PA) in order to provide visual observation of the underwater environment through the windows of the apparatus, as well as other optical visual systems for television surveillance, photographing and filming, alarm. Underwater television surveillance involves the use of light sources powerful enough to create the required illumination of the cathodes of the transmitting television tubes. When conducting rescue underwater operations, their television control appears to be most effective, since the television image is obtained in real time (or with memory) and with high resolution, which allows observations in the immediate vicinity of the PA, where sonars are ineffective, and at distances at which are visible under conditions of strong scattering and fluctuations in the light intensity due to the presence in the medium of structural inhomogeneities of various origins waiting. Physical conditions in a real marine environment, such as water temperature, apparatus vibrations, overboard pressure, can significantly limit the possibilities of any optical or electron-optical observations with a small signal-to-noise ratio. Experiments show that the range of visibility when using a television installation under water depends on the reflection coefficient, the size of the observed object and for the conditions of the Atlantic Ocean (tropics) is 18-24 m (N. A. Stoptsov, M. A. Gruzdev. Underwater lighting. L., Shipbuilding, p. 18-26). However, the signal-to-noise ratio when using underwater television surveillance can be increased not only by improving the lighting characteristics of the underwater lighting sources themselves, such as the type of light source, maximum axial light intensity, light scattering and directivity of the light beam, type of reflector, but also due to the special construction of the observation scheme for correlated signal reception and interference accounting.
Известно использование телевизионной системы наблюдений на исследовательской подводной лодке РХ-15 (Жак Пикар, Франция), для обеспечения работы которой установлена система наружного освещения из 20 прожекторов мощностью 500-1000 Вт каждый, которые размещены в определенных точках снаружи прочного корпуса аппарата. При достаточной освещенности известная оптико-телевизионная система обеспечивает визуальный контроль забортной среды для сопутствующих действий оператора по корректировке сигналов системы управления подводным аппаратом, а также позволяет проводить некоторые подводные работы, например, с использованием манипулятора. Недостатком известной системы подводного освещения, как и аппарата в целом, является ограниченность функциональных возможностей, а именно отсутствие автоматического влияния системы подводного освещения на систему управления ПА, что не позволяет осуществлять программированные действия, например, при заданном позиционировании ПА.It is known to use a television observation system on a research submarine RH-15 (Jacques Picard, France), to ensure the operation of which an outdoor lighting system of 20 floodlights with a power of 500-1000 W each, which are located at certain points outside the robust hull of the vehicle, is installed. With sufficient illumination, the well-known optical-television system provides visual control of the outboard environment for accompanying operator actions to adjust the signals of the underwater vehicle control system, and also allows for some underwater work, for example, using a manipulator. The disadvantage of the known underwater lighting system, as well as the apparatus as a whole, is the limited functionality, namely the lack of automatic influence of the underwater lighting system on the PA control system, which does not allow for programmed actions, for example, for a given positioning of the PA.
Известно использование оптико-телевизионной системы наблюдения в обитаемых и дистанционно управляемых ПА, например в ПА SHINKAI-2000, "JTV-1", «Dolphin-3К" (JAMSTEC) (M.Saeki, in "Ocean-84", v.2, p.917-920, IEEE, 1984). Указанные подводные аппараты оснащены оптико-телевизионной системой контроля забортной среды, которая составлена цветными и черно-белыми телевизионными камерами, системой широкополосного стереотелевидения, неподвижно закрепленной камерой и источниками ее освещения, используемыми для визуального контроля среды и регистрации исследуемых характеристик, а также рабочими органами и автоматической системой поддержания глубины и направления хода. Однако при наличии акустической навигационной системы, которая обеспечивает движение подводного аппарата в пространстве, оптико-телевизионная система используется лишь для визуального изучения среды, накопления информации, выбора направления перемещения, управления манипулятором или другими устройствами и т.п., что ограничивает точность динамического позиционирования ПА.It is known to use an optical-television surveillance system in inhabited and remotely controlled PAs, for example in PA SHINKAI-2000, "JTV-1", "Dolphin-3K" (JAMSTEC) (M. Saeki, in "Ocean-84", v.2 , p.917-920, IEEE, 1984). These underwater vehicles are equipped with an optical-television system for monitoring the outboard environment, which is composed of color and black-and-white television cameras, a broadband stereo television system, a fixed camera and its lighting sources used for visual monitoring environment and registration of the studied characteristics, as well as working bodies and an automatic system for maintaining the depth and direction of travel.However, if there is an acoustic navigation system that provides underwater vehicle movement in space, the optical-television system is used only to visually study the environment, accumulate information, select the direction of movement, control the manipulator or other devices and etc., which limits the accuracy of the dynamic positioning of the user agent.
Известен поисковый ПА, включающий корпус в форме эллипсоида вращения с движителями вертикального и горизонтального хода и телекамеру, оптическая ось которой расположена в диаметральной плоскости аппарата и составляет с большой осью эллипсоида угол, равный половине угла обзора телекамеры, а линия метацентрической высоты аппарата образует с большей осью эллипсоида вращения угол, равный углу обзора телекамеры (патент РФ №2039678, МПК В 63 В 21/66, публ. 20.07.95). Телекамера, установка которой фиксирована, позволяет производить подводные наблюдения в широком телесном угле, однако ПА имеет при этом ограниченные функциональные возможности, поскольку информация, поступающая от телекамеры, не может быть непосредственно использована для автоматизации управления ПА в целях повышения точности его динамического позиционирования.Known search PA, including a housing in the form of an ellipsoid of revolution with vertical and horizontal propulsion and a camera, the optical axis of which is located in the diametrical plane of the apparatus and makes up with the major axis of the ellipsoid an angle equal to half the viewing angle of the camera, and the line of metacentric height of the apparatus forms with a larger axis rotation ellipsoid angle equal to the viewing angle of the camera (RF patent No. 2039678, IPC B 63 V 21/66, publ. 20.07.95). The camera, the installation of which is fixed, allows underwater observations in a wide solid angle, however, the PA has limited functional capabilities, since the information received from the camera cannot be directly used to automate the control of the PA in order to increase the accuracy of its dynamic positioning.
Известен спасательный ПА LR5, разработанный компанией Slingsby (Великобритания, 1978) для выполнения поисковых и спасательных работ на глубинах до 460 м, который в настоящее время используется в ВМС Великобритании для оказания помощи и спасения экипажей аварийных подводных лодок (ПЛ), лежащих на грунте, «сухим способом» с помощью съемной камеры присоса, предназначенной для стыковки прочного корпуса спасательного подводного аппарата и аварийной подводной лодки (Е.Р.Агишев, М.А.Ерпулев, А.А.Ерпулев. Конструктивные особенности спасательного подводного аппарата LR5. Судостроение, 1998, №3, с.20-22). Известный СПА включает прочный корпус цилиндрической формы, в агрегатном отсеке которого размещены системы управления движителем, включающие авторулевого, гидравлические системы и системы распределения энергии, вспомогательную систему управления движением аппарата при маневрировании вблизи аварийной ПЛ, динамическом позиционировании над ней и посадке на нее, состоящую из четырех забортных поворотных колонок с гребными винтами в насадках, а также съемную камеру присоса с опорным кольцом. При динамическом позиционировании ПА и подготовке к посадке на аварийную ПЛ, лежащую на грунте с креном и дифферентом, камеру присоса ориентируют относительно комингс-площадки ПЛ путем наклона опорного кольца камеры присоса на угол до 30 градусов (а при наличии специального клина - до 60 градусов), с обеспечением дифферента СПА при посадке на аварийную ПЛ в пределах +/-6,5 град. Для наблюдения за подводной средой в верхней части корпуса аппарата установлена прозрачная рубка из акрилового стекла, а в нижней части - в районе манипуляторов - цветная телекамера типа UMEL с 1334 строками, 70-мм фокусом, установленная на поворотно-наклоняющем устройстве. Для подводного освещения используют пять светильников мощностью по 1000 Вт. В известном СПА оптико-телевизионная система в составе телекамеры и светильников (осветительных элементов) использована лишь для визуальной оценки забортной обстановки и оценки результативности маневрирования (динамического позиционирования) СПА с помощью устройства отображения телевизионной информации, однако оно не оказывает влияния на систему маневрирования и динамического позиционирования, что не позволяет проводить позиционирование СПА и стыковку его с ПЛ в автоматическом режиме и достигать высокой точности динамического позиционирования с целью улучшения эксплуатационных характеристик СПА.The well-known rescue PA LR5, developed by Slingsby (Great Britain, 1978) for search and rescue operations at depths up to 460 m, which is currently used by the British Navy to provide assistance and rescue crews of emergency submarines lying on the ground, “Dry method” with the help of a removable suction chamber designed to dock the durable hull of the rescue underwater vehicle and the emergency submarine (E.R. Agishev, M.A. Erpulev, A.A. Erpulev. Design features of the rescue underwater th LR5 apparatus. Shipbuilding, 1998, No. 3, pp. 20-22). The well-known SPA includes a robust cylindrical body, in the aggregate compartment of which propulsion control systems are located, including autopilot, hydraulic systems and energy distribution systems, an auxiliary control system for the apparatus’s movement when maneuvering near an emergency submarine, dynamically positioning above it and landing on it, consisting of four outboard swivel speakers with propellers in the nozzles, as well as a removable suction chamber with a support ring. When dynamically positioning the PA and preparing for landing on an emergency submarine lying on the ground with a roll and trim, the suction chamber is oriented relative to the coaming platform of the submarine by tilting the support ring of the suction chamber by an angle of up to 30 degrees (and in the presence of a special wedge, up to 60 degrees) , with the provision of trim SPA when landing on an emergency submarine within +/- 6.5 degrees. To observe the underwater environment, a transparent cabin made of acrylic glass is installed in the upper part of the apparatus, and in the lower part - in the area of the manipulators - a color camera type UMEL with 1334 lines, 70 mm focus mounted on a tilt-and-tilt device. For underwater lighting use five fixtures with a capacity of 1000 watts. In the well-known SPA, an optical-television system consisting of a camera and lamps (lighting elements) is used only for visual assessment of the outboard situation and the effectiveness of SPA maneuvering (dynamic positioning) using a television information display device, but it does not affect the maneuvering system and dynamic positioning , which does not allow positioning of the SPA and docking it with the submarine in automatic mode and achieve high accuracy of dynamic itsionirovaniya to improve performance SPA.
СПА, включающий корпус, размещенную в нем систему управления движением, установленные на корпусе вспомогательную систему маневрирования и динамического позиционирования, камеру присоса с опорным кольцом, систему наружного освещения с осветительными элементами, оптически сопряженную с ней оптико-телевизионную систему наружного наблюдения и устройство отображения телевизионной информации, выбран в качестве наиболее близкого аналога заявляемого изобретения.SPA, including a housing, a motion control system located therein, an auxiliary maneuvering and dynamic positioning system installed on the housing, a suction cup with a support ring, an outdoor lighting system with lighting elements, an optical-television outdoor monitoring system and a television information display device , selected as the closest analogue of the claimed invention.
Задача изобретения заключается в улучшении эксплуатационных характеристик СПА путем обеспечения высокоточного динамического позиционирования и выполнения маневрирования в автоматическом режиме с использованием оптико-телевизионной системы наружного наблюдения.The objective of the invention is to improve the operational characteristics of the SPA by providing high-precision dynamic positioning and performing maneuvering in automatic mode using an optical-television surveillance system.
Задача решена тем, что в известном СПА, включающем корпус, размещенную в нем систему управления движением, установленные на корпусе СПА камеру присоса с опорным кольцом, а также вспомогательную систему маневрирования и динамического позиционирования, систему наружного освещения с осветительными элементами, оптически сопряженную с ней оптико-телевизионную систему наружного наблюдения и устройство отображения телевизионной информации, в соответствии с изобретением, в качестве камеры присоса выбрана камера, корпус которой включает подвижный шаровой пояс, оптико-телевизионная система наружного наблюдения выполнена в виде набора телевизионных камер, которые установлены для обеспечения дальнего обнаружения аварийного объекта и размещены на корпусе СПА вокруг камеры присоса с возможностью наблюдения опорного кольца с образованием многоракурсных стереопар, а система наружного освещения снабжена светомаркерами, которые установлены на опорном кольце камеры присоса, при этом устройство отображения телевизионной информации выполнено автоматизированным и связано через систему управления движением со вспомогательной системой маневрирования и динамического позиционирования.The problem is solved in that in the well-known SPA, comprising a housing, a motion control system placed therein, a suction chamber with a support ring mounted on the SPA housing, as well as an auxiliary maneuvering and dynamic positioning system, an outdoor lighting system with lighting elements, optically coupled to it optically - a television surveillance system and a television information display device, in accordance with the invention, a camera whose body includes The ball sphere and the optical-television outdoor surveillance system are made in the form of a set of television cameras that are installed to provide early warning of an emergency object and are placed on the spa body around the suction chamber with the ability to observe the support ring with the formation of multi-angle stereo pairs, and the outdoor lighting system is equipped with light markers, which are mounted on the support ring of the suction chamber, while the television information display device is automated and connected through motion control system with an auxiliary maneuvering system and dynamic positioning.
Кроме того, подвижный шаровой пояс сегментирован с обеспечением относительного перемещения сегментов.In addition, the movable ball belt is segmented to provide relative movement of the segments.
Кроме того, в качестве осветительных элементов выбраны галогенные лампы или светодиоды.In addition, halogen lamps or LEDs are selected as lighting elements.
Кроме того, в качестве светомаркеров выбраны светодиоды с автономным электропитанием.In addition, LEDs with autonomous power supply were selected as light markers.
Кроме того, в качестве светомаркеров выбраны пассивные светоотражатели или фотолюминесцентные устройства.In addition, passive retro-reflectors or photoluminescent devices were chosen as light markers.
Кроме того, по крайней мере, часть светомаркеров установлена на опорном кольце камеры присоса вдоль его периметра эквидистантно.In addition, at least part of the light markers is installed on the support ring of the suction chamber along its perimeter equidistantly.
Технический результат изобретения заключается в получении изображений аварийного объекта, преимущественно аварийной ПЛ и ее комингс-площадки, под разными ракурсами в стереопарах, образуемых телевизионными камерами для обеспечения дальнего обнаружения, которые установлены заданным образом с учетом конструкции камеры присоса СПА, корпус которой включает подвижное звено - подвижный шаровой пояс, который сегментирован с возможностью относительного перемещения сегментов, геометрически также представляющих собой шаровые пояса. При этом сопоставление получаемых телевизионных изображений позволяет вести контроль хода стыковки опорного кольца камеры присоса СПА с комингс-площадкой аварийного объекта (аварийной ПЛ). В ходе позиционирования и стыковки производятся развороты сегментов подвижного шарового пояса корпуса камеры присоса и установка опорного кольца в нужном положении в пространстве (патент РФ №2157776) с вычислением отклонений положения СПА относительно объекта автоматизированным устройством отображения телевизионной информации и формированием с использованием вычисленных данных управляющих команд в системе управления движением. Путем подачи команд системы управления движением на вспомогательную систему маневрирования и динамического позиционирования можно осуществлять автоматическое управление динамическим позиционированием СПА.The technical result of the invention is to obtain images of the emergency object, mainly the emergency submarine and its coaming area, from different angles in stereo pairs formed by television cameras to provide early detection, which are set in a predetermined manner, taking into account the design of the spa suction chamber, the body of which includes a movable link - movable ball belt, which is segmented with the possibility of relative movement of segments, geometrically also representing ball belts. In this case, a comparison of the received television images allows monitoring the course of the docking of the support ring of the SPA suction chamber with the coaming area of the emergency facility (emergency submarine). During positioning and docking, the segments of the movable ball belt of the suction chamber body are rotated and the support ring is installed in the desired position in space (RF patent No. 2157776) with the calculation of the deviations of the SPA position relative to the object by the automated television information display device and the formation of control commands using the calculated data motion control system. By submitting the commands of the motion control system to the auxiliary maneuvering and dynamic positioning system, it is possible to automatically control the dynamic positioning of the SPA.
Сущность изобретения поясняется фиг.1-3. На фиг.1 представлена принципиальная схема стыковки двухкорпусного СПА с аварийным объектом (аварийной ПЛ) путем присоединения опорного кольца камеры присоса СПА, имеющей подвижное звено корпуса (шаровой пояс), к комингс-площадке аварийной ПЛ. На фиг.2 представлена схема установки на СПА с камерой присоса оптико-телевизионной системы в составе телевизионных камер для дальнего обнаружения аварийного объекта, которые образуют стереопары и оптически взаимодействуют со светомаркерами (вид сбоку в исходном положении; точками выделено поле зрения телевизионной камеры), на фиг.3 - то же, с фиг.2, вид снизу.The invention is illustrated figure 1-3. Figure 1 presents a schematic diagram of the docking of a double-shell SPA with an emergency object (emergency submarine) by attaching the support ring of the SPA suction chamber, which has a movable body link (ball belt), to the coaming site of the emergency submarine. Figure 2 shows the installation diagram on a SPA with a suction camera of an optical-television system consisting of television cameras for the early detection of an emergency object that form stereo pairs and optically interact with light markers (side view in the initial position; the field of view of the television camera is highlighted with dots), figure 3 is the same, from figure 2, a bottom view.
СПА 1 содержит прочный корпус 2, легкий корпус 3, движительно-рулевой комплекс 4, размещенное в легком корпусе 3 устройство маневрирования и динамического позиционирования 5, выполненное в виде системы вертикальных и горизонтальных рулей. В прочном корпусе 2 размещена система управления движением 6, к прочному корпусу 2 присоединена камера присоса 7, выполненная с подвижным звеном корпуса - сегментированным шаровым поясом 8 и опорным кольцом 9, которое выполнено с возможностью контакта и присоса к комингс-площадке 10 аварийного объекта (ПЛ) 11 (фиг.1).SPA 1 comprises a robust housing 2, a light housing 3, a propulsion and steering complex 4, a maneuvering and dynamic positioning device 5 located in a light housing 3, made in the form of a system of vertical and horizontal rudders. A motion control system 6 is located in the robust housing 2, a suction chamber 7 is attached to the robust housing 2, made with a movable housing link — a segmented ball belt 8 and a support ring 9, which is configured to contact and suction to the coaming pad 10 of the emergency object (PL ) 11 (Fig. 1).
Оптико-телевизионная система наружного наблюдения, условно представленная на фиг.1 двумя телевизионными камерами, в целом выполнена в виде набора телевизионных камер 12 (фиг.2-3) и связана оптически с осветительными элементами 13 и светомаркерами 14 системы наружного освещения. Телевизионные камеры 12 (фиг.2-3) предназначены для обеспечения дальнего обнаружения аварийного объекта (ПЛ) 11 и для обеспечения стыковки с ним камеры присоса 7. Телевизионные камеры 12 установлены определенным образом - с обеспечением пересечения их оптических осей, что обеспечивает наблюдение аварийного объекта под разными ракурсами, т.е. с образованием стереопар. Стереопары позволяют сочетать два плоских частичных изображения объекта, полученных с двух разных точек зрения (разных ракурсов) посредством двух телевизионных камер, для получения объемного изображения объекта. Свойством стереоизображения, получаемого при рассмотрении объекта в различных парах ракурсов, является неизменность положения объекта в пространстве для любых положений наблюдателя. Таким образом, для получения надежного объемного изображения объекта необходимо и достаточно наблюдать его, по крайней мере, в трех ракурсах, получаемых от трех телевизионных камер, которые можно попарно сочетать и путем корреляционной обработки принимаемых сигналов выделить информацию о пространственном положении или изменении положения объекта или его отдельных частей.Optical television outdoor monitoring system, conventionally represented in figure 1 by two television cameras, is generally made in the form of a set of television cameras 12 (Fig.2-3) and is connected optically with lighting elements 13 and
Схема расположения телевизионных камер 12 выбирается с учетом конструкции используемой камеры присоса 7 СПА 1. При использовании камеры присоса 7 с подвижным шаровым поясом 8 технически трудно разместить на таком корпусе телевизионные приемники 12 из-за возможности повреждения гибких телевизионных кабелей. Поэтому телевизионные камеры 12 для обеспечения дальнего обнаружения аварийного объекта устанавливают на корпусе СПА 1, а именно на легком корпусе 3 вокруг камеры присоса 7 симметрично относительно ее оси (фиг.2, 3). При этом телевизионные камеры 12 выбирают с таким полем зрения и размещают так, чтобы поверхность камеры присоса 7 и опорное кольцо 9 попадали в поле зрения каждой камеры 12 одновременно с комингс-площадкой 10 аварийного объекта (ПЛ) 11.The layout of the
Необходимый комплект из трех телевизионных камер 12 для обеспечения дальнего обнаружения, установленный на легком корпусе 3 СПА 1, обеспечивает получение изображения комингс-площадки 10 аварийного объекта (ПЛ) 11 в стереопарах. Соответствующей коммутацией телевизионных камер 12 выбирают схему их подключения для реализации задач автоматизированной обработки телевизионной информации о позиционировании СПА 1 и коррекции положения СПА 1 в динамическом режиме, а также для возможного дублирования используемых стереопар и повышения надежности стыковки.The necessary set of three
Система наружного освещения оптически сопряжена с телевизионными камерами 12 и включает осветительные элементы 13 - светильники, необходимые для обеспечения работы телевизионных камер 12, которые размещены над опорным кольцом 9, в частном случае, равномерно вдоль его периметра, что позволяет создать необходимую засветку всех телевизионных камер 12 и обеспечить локальную равномерную освещенность и видимость в области стыковки камеры присоса 7.The outdoor lighting system is optically coupled to
Осветительные элементы 13 (светильники) устанавливаются любым известным способом, например, на штанге, при этом каждая телевизионная камера 12 для дальнего обнаружения аварийного объекта 11 может быть снабжена индивидуальным светильником (на фиг.2-3 не отмечены). В зависимости от величины телесного угла засветки телевизионной камеры 12 такой светильник может быть единичным, в частности таким как галогенная лампа или светодиод, или составным, как, например, матрица светодиодов.Lighting elements 13 (luminaires) are installed in any known manner, for example, on a bar, with each
При этом на камере присоса 7 вдоль периметра опорного кольца 9 устанавливают дополнительно оптические приборы (элементы) - светомаркеры 14 таким образом, чтобы свет от них - их оптическое излучение, или пассивные возбуждаемое свечение (за счет фотолюминесценции), или отраженный свет попадал в поле зрения соответствующей телевизионной камеры 12, что определяет наименьшее общее количество светомаркеров - три.At the same time, additional optical devices (elements) are installed on the suction chamber 7 along the perimeter of the support ring 9 -
В качестве осветительных элементов (светильников) 13 могут быть использованы оптические приборы, излучающие свет на длинах волн около 5000 нм, с герметизированным источником света, предназначенные для стационарной установки на ПА. В частности, такими светильниками могут служить галогенные лампы и светодиодные осветительные устройства, обеспечивающие малое затухание светового пучка в воде.As lighting elements (luminaires) 13, optical devices emitting light at wavelengths of about 5000 nm, with a sealed light source, intended for stationary installation on a PA can be used. In particular, halogen lamps and LED lighting devices that provide low attenuation of the light beam in water can serve as such lamps.
В качестве светомаркеров 14 могут быть выбраны как светоизлучающие оптические приборы, в частности светодиоды с автономным электропитанием, так и пассивные источники оптического излучения, в частности элементы на эффекте фотолюминесценции (метки, светящиеся под воздействием света светильников) или световозвращающие элементы (отражатели).As
Размещение хотя бы части светомаркеров 14 на равных расстояниях друг от друга и от оси опорного кольца 9 (эквидистантно) обеспечивает сопоставимость наблюдений аварийного объекта 11 в стереопарах, что существенно при выполнении разворота подвижного шарового пояса 8 камеры присоса 7.The placement of at least part of the
Телевизионные камеры 12, осуществляющие наблюдение с обеспечением дальнего обнаружения, соединены с подключенным к системе управления движением 6 автоматизированным устройством отображения телевизионного изображения 15.
Конструкция устройства 15 соответствует применяемому способу обработки телевизионной информации и включает, в частности, мини-ЭВМ (микроЭВМ, персональный компьютер) с видеопроцессором, подключенные к телевизионным камерам, аналого-цифровой преобразователь иных, помимо телевизионных, получаемых сигналов (например, с датчиков вектора скорости течения воды), также подключенный и к мини-ЭВМ, запоминающие устройства, дисплеи, интерфейс. Устройство 15 должно обеспечивать проведение арифметических и логических операций над массивами данных телевизионных сигналов и физических параметров, накопление и хранение больших объемов информации, их статистический (корреляционный) анализ, геометрические преобразования изображений (масштабирование, трансформацию в картографическую проекцию), выработку информационного сигнала, подаваемого в систему управления движением. В частности, если динамическое позиционирование производится с использованием известного метода измерения смещения координат центра тяжести изображения объекта, в качестве которого выступает комингс-площадка аварийного объекта (ПЛ), то обработка телевизионного сигнала будет включать оцифровку телевизионного изображения, выбор опорных точек - изображений светомаркеров - для определения координат центра тяжести изображения объекта, вычисление искомых координат центра тяжести изображения, сравнение сигналов телевизионных стереопар при позиционировании СПА, суммирование сигналов по заданному алгоритму для определения изменения во времени искомой величины и выработку информационных сигналов рассогласования для линейных и угловых перемещений СПА с учетом параллельно измеряемых параметров среды вблизи аварийного объекта (ПЛ) 11, которые поступают в систему управления движением 6. Сигналы рассогласования используются в системе 6 для формирования управляющих команд, подаваемых на подруливающие устройства и рули вспомогательного устройства маневрирования и динамического позиционирования 5. Для реализации описанного выше способа позиционирования по измерениям смещения центра тяжести изображения комингс-площадки 10 аварийного объекта (ПЛ) 11 может быть использовано, например, известное устройство (патент РФ №2040120), его взаимосвязь с системой управления движением 6 и через нее со вспомогательной системой маневрирования и динамического позиционирования 5 обеспечивает автоматизированное управление движением в реальном времени. В общем случае, устройство отображения телевизионной информации 15 может быть выполнено любым известным образом, позволяющим выполнять сравнительную обработку изображений от стереопар.The design of the device 15 corresponds to the applied method of processing television information and includes, in particular, a mini-computer (microcomputer, personal computer) with a video processor connected to television cameras, an analog-to-digital converter other than television received signals (for example, from velocity vector sensors water flow), also connected to minicomputers, storage devices, displays, interface. The device 15 should provide arithmetic and logical operations on data sets of television signals and physical parameters, the accumulation and storage of large amounts of information, their statistical (correlation) analysis, geometric image transformations (scaling, transformation into a map projection), the generation of an information signal supplied to motion control system. In particular, if dynamic positioning is performed using the well-known method for measuring the coordinates of the center of gravity of the image of an object, which is the coaming area of an emergency object (PL), the processing of the television signal will include digitization of the television image, the selection of reference points - images of light markers - for determining the coordinates of the center of gravity of the image of the object, calculating the desired coordinates of the center of gravity of the image, comparing the signals of television stereo pairs When positioning the SPA, summing the signals according to a given algorithm to determine the time variation of the desired value and generating information error signals for linear and angular movements of the SPA taking into account the simultaneously measured environmental parameters near the emergency object (PL) 11, which are received in the motion control system 6. Signals discrepancies are used in system 6 to form control commands supplied to the thrusters and rudders of the auxiliary maneuvering device and dynamics positioning 5. To implement the positioning method described above by measuring the center of gravity of the image of the coaming pad 10 of the emergency object (PL) 11, for example, a known device (RF patent No. 2040120), its relationship with the motion control system 6 and through with an auxiliary maneuvering and dynamic positioning system 5, it provides automated real-time motion control. In the General case, the display device of the television information 15 can be performed in any known manner, allowing to perform comparative processing of images from stereo pairs.
СПА 1 используют следующим образом.SPA 1 is used as follows.
СПА 1, движение которого обеспечено движительно-рулевым комплексом 4, выходит в район аварийного объекта (ПЛ) 11, занимает возможное или удобное для посадки на него положение, например курсом против течения, и зависает над комингс-площадкой 10 при включенных осветительных элементах 13 системы наружного освещения, после чего начинается позиционирование камеры присоса 7 с использованием разворота сегментов подвижного шарового пояса 8, при котором добиваются коаксиальности и параллельности опорного кольца 9 к комингс-площадке 10. При этом телевизионные камеры 12 оптико-телевизионной системы наружного наблюдения переводят в рабочий режим автоматического наведения и посадки СПА 1, который определяется выбранной схемой установки телевизионных камер 12, а также схемой обработки телевизионного изображения.SPA 1, the movement of which is provided by the propulsion and steering complex 4, enters the area of the emergency facility (PL) 11, occupies a position that is possible or convenient for landing on it, for example, against the current, and hangs over the coaming area 10 with the lighting elements 13 of the system turned on outdoor lighting, after which the positioning of the suction chamber 7 begins using the reversal of segments of the movable ball belt 8, in which coaxiality and parallelism of the support ring 9 to the coaming pad 10 are achieved.
Телевизионные камеры 12, угол зрения которых под водой составляет порядка 45 градусов, ориентируют в направлении комингс-площадки 10. Для засветки каждой телевизионной камеры 12 используют светильник, обеспечивающий необходимую интенсивность светового пучка для обеспечения дальнего обнаружения аварийного объекта (ПЛ) 11, например составной, из двух галогенных или четырех светодиодных источника света (в подводном исполнении), которые размещают на расстоянии не менее 2 м от камеры. По изображению, полученному с телевизионной камеры 12, определяют пространственное положение комингс-площадки 10 аварийного объекта 11, к которому подходят, зависая на высоте 1-1,5 м.
На этом расстоянии телевизионные камеры 12 могут захватывать в поле зрения также и люк на комингс-площадке 10 и обеспечивать проведение измерения угла наклона комингс-площадки 10 к плоскости установки каждой стереопары. По телевизионному изображению светомаркеров 14 определяют углы наклона опорного кольца 9 к плоскости установки каждой стереопары.At this distance,
Устройство обработки телевизионного изображения 15, которое сопоставляет сигналы стереопар, позволяет рассчитать по программе параметры взаимного расположения опорного кольца 9 и комингс-площадки 10, такие как их параллельность и углы наклона. При согласовании измеряемых параметров возможно осуществление стыковки. При этом система управления 6 вырабатывает адекватный сигнал управления, подаваемый на вертикальные и горизонтальные рули вспомогательной системы маневрирования и динамического позиционирования 5. В результате СПА 1 осуществляет стыковку фланца опорного кольца 9 камеры присоса 7 с комингс-площадкой 10 аварийного объекта 11.The television image processing device 15, which compares the signals of stereo pairs, allows the program to calculate the relative position of the support ring 9 and the coaming pad 10, such as their parallelism and tilt angles. When coordinating the measured parameters, docking is possible. In this case, the control system 6 generates an adequate control signal supplied to the vertical and horizontal rudders of the auxiliary maneuvering and dynamic positioning system 5. As a result, the SPA 1 joins the flange of the support ring 9 of the suction chamber 7 with the coaming pad 10 of the emergency object 11.
В случае использования в качестве светомаркеров 14 пассивных световозвращающих элементов - отражателей, яркость которых значительно меньше, чем светодиодов, предусматривают установку их в количестве, по крайней мере, вдвое превышающем количество светодиодов, для обеспечения требуемой точности измерений.In the case of using 14 passive retroreflective elements as reflectors, reflectors, the brightness of which is much lower than LEDs, they should be installed in an amount at least twice the number of LEDs to ensure the required measurement accuracy.
При использовании в качестве светомаркеров 14 фотолюминесцентных устройств (меток) обеспечивают их защиту от водной среды с помощью покрытия, а размеры, количество и схему их установки выбирают с учетом возможности регистрации их свечения.When 14 photoluminescent devices (tags) are used as light markers, they are protected from the aquatic environment by means of a coating, and the sizes, quantity, and layout of their installation are selected taking into account the possibility of recording their glow.
Опытная проверка работы оптико-телевизионной системы в подводных условиях при моделировании стыковки СПА 1 с аварийным объектом (ПЛ) 10 показала, что при частоте опроса телевизионного канала 5 Гц точность измерения линейных характеристик составляет не менее 1 см на дальности 2 м, а угловых - не ниже 2 градусов. Кроме того, удается регистрировать и учитывать в качестве помех угловые и линейные скорости перемещения посторонних объектов, которые попадают в поле зрения телевизионных приемников, уже при их контрасте 5%, причем точность измерения этих скоростей составляет соответственно 5 мм/с и 0,1 угл.град/сек, что повышает помехоустойчивость автоматизированного управления маневрированием ПА.An experimental test of the operation of an optical-television system in underwater conditions when simulating the docking of SPA 1 with an emergency facility (PL) 10 showed that at a sampling frequency of a television channel of 5 Hz, the accuracy of measuring linear characteristics is at least 1 cm at a distance of 2 m, and angular - not below 2 degrees. In addition, it is possible to record and take into account as angular and linear velocities of the movement of foreign objects that fall into the field of view of television receivers, even with their contrast of 5%, and the accuracy of measurement of these speeds is 5 mm / s and 0.1 angles, respectively. deg / sec, which increases the noise immunity of automated control maneuvering PA.
Обработка телевизионных сигналов может производиться любым известным способом, применимым для решения поставленных задач. Конкретный выбор схемы включения телевизионных камер для получения стереопар дальнего обнаружения, а также используемых светильников может быть произведен, исходя из конкретных условий и длительности проведения работ, энергоресурсов ПА и аппаратурно-программных средств обработки сигналов.Processing of television signals can be carried out in any known manner applicable to solve the tasks. A specific choice of the switching circuit of television cameras to obtain stereo pairs of early detection, as well as the luminaires used, can be made based on specific conditions and the duration of the work, the energy resources of the PA and hardware and software signal processing.
Claims (6)
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004133372/11A RU2276647C1 (en) | 2004-11-17 | 2004-11-17 | Submersible rescue vehicle |
CNB2005800391377A CN100572192C (en) | 2004-11-17 | 2005-02-07 | Submarine escape vehicle |
PCT/RU2005/000041 WO2006054914A1 (en) | 2004-11-17 | 2005-02-07 | Submarine escape vehicle |
EA200501749A EA008154B1 (en) | 2004-11-17 | 2005-02-07 | Submarine escape vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004133372/11A RU2276647C1 (en) | 2004-11-17 | 2004-11-17 | Submersible rescue vehicle |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2004133372A RU2004133372A (en) | 2006-04-20 |
RU2276647C1 true RU2276647C1 (en) | 2006-05-20 |
Family
ID=36407402
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004133372/11A RU2276647C1 (en) | 2004-11-17 | 2004-11-17 | Submersible rescue vehicle |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN100572192C (en) |
EA (1) | EA008154B1 (en) |
RU (1) | RU2276647C1 (en) |
WO (1) | WO2006054914A1 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2474511C1 (en) * | 2012-02-01 | 2013-02-10 | Вячеслав Константинович Цой | Underwater rescue complex with built-in multifunctional capsules |
RU2509027C1 (en) * | 2012-10-22 | 2014-03-10 | Открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро "Лазурит" | Rescue underwater vehicle for submarine crew salvaging including from under ice surface |
RU2746206C1 (en) * | 2020-05-28 | 2021-04-08 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Submarine crew rescue method |
RU2747752C1 (en) * | 2020-04-03 | 2021-05-13 | Акционерное общество "Центральное конструкторское бюро "Лазурит" | Photoluminescent information system and submarine light sign |
RU204780U1 (en) * | 2021-02-24 | 2021-06-10 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Double-hull rescue underwater vehicle |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100395157C (en) * | 2006-12-20 | 2008-06-18 | 哈尔滨工程大学 | Floating spherical docking apron |
CN100395158C (en) * | 2006-12-20 | 2008-06-18 | 哈尔滨工程大学 | Double spherical shell docking apron |
CN101973379B (en) * | 2010-10-14 | 2014-04-23 | 济南环太机电技术有限公司 | Submarine with self-rescue protection device |
CN103085953B (en) * | 2013-02-19 | 2015-07-22 | 哈尔滨工程大学 | Submersible vehicle embedded type butting device |
RU2615029C1 (en) * | 2016-02-26 | 2017-04-03 | Акционерное общество "Центральное конструкторское бюро "Лазурит" | Rescue underwater vehicle |
CN105752302B (en) * | 2016-05-02 | 2018-02-27 | 漳浦县圆周率工业设计有限公司 | A kind of submersible escape device |
CN105667746B (en) * | 2016-05-02 | 2018-02-27 | 漳浦县圆周率工业设计有限公司 | A kind of Submarine Equipment for including escape ship |
CN106428488B (en) * | 2016-10-13 | 2017-12-19 | 哈尔滨工程大学 | A kind of underwater connector with self-centering positioning function |
CN106741767B (en) * | 2016-11-16 | 2018-05-18 | 哈尔滨工程大学 | High freight volume becomes navigation attitude cable-free type deep submergence rescue vehicle |
CN108528669B (en) * | 2018-04-09 | 2019-12-13 | 韩先锋 | Passenger dry transfer device for butt joint of deep submersible vehicle and submarine |
CN109941411B (en) * | 2019-04-22 | 2020-08-28 | 上海海事大学 | Single-cell free manned submersible |
CN115515850A (en) * | 2020-04-30 | 2022-12-23 | 港大科桥有限公司 | Intelligent flexible drive unit for underwater applications |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1600291A (en) | 1977-02-04 | 1981-10-14 | British Oceanics Ltd | Vessels |
GB2177352A (en) | 1985-07-03 | 1987-01-21 | Gec Avionics | Subsea vehicles |
US5755532A (en) * | 1995-11-24 | 1998-05-26 | Hard Suits, Inc. | Articulating pressure conduit |
RU2157776C2 (en) | 1996-05-29 | 2000-10-20 | Войсковая часть 20914 | Coupling device for submersible vehicle |
CN1189354C (en) | 2002-12-10 | 2005-02-16 | 上海劲钻实业公司 | Man-controlled machine fish |
RU2248300C1 (en) | 2003-06-30 | 2005-03-20 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Санкт-Петербургское Морское Бюро Машиностроения "Малахит" | Rescue submersible vehicle |
RU2239581C1 (en) | 2003-11-26 | 2004-11-10 | Открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро "Лазурит" | Submersible vehicle |
-
2004
- 2004-11-17 RU RU2004133372/11A patent/RU2276647C1/en not_active IP Right Cessation
-
2005
- 2005-02-07 CN CNB2005800391377A patent/CN100572192C/en not_active Expired - Fee Related
- 2005-02-07 EA EA200501749A patent/EA008154B1/en not_active IP Right Cessation
- 2005-02-07 WO PCT/RU2005/000041 patent/WO2006054914A1/en active Application Filing
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2474511C1 (en) * | 2012-02-01 | 2013-02-10 | Вячеслав Константинович Цой | Underwater rescue complex with built-in multifunctional capsules |
RU2509027C1 (en) * | 2012-10-22 | 2014-03-10 | Открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро "Лазурит" | Rescue underwater vehicle for submarine crew salvaging including from under ice surface |
RU2747752C1 (en) * | 2020-04-03 | 2021-05-13 | Акционерное общество "Центральное конструкторское бюро "Лазурит" | Photoluminescent information system and submarine light sign |
RU2746206C1 (en) * | 2020-05-28 | 2021-04-08 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Submarine crew rescue method |
RU204780U1 (en) * | 2021-02-24 | 2021-06-10 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Double-hull rescue underwater vehicle |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2004133372A (en) | 2006-04-20 |
WO2006054914A1 (en) | 2006-05-26 |
EA008154B1 (en) | 2007-04-27 |
EA200501749A1 (en) | 2006-08-25 |
CN100572192C (en) | 2009-12-23 |
CN101180207A (en) | 2008-05-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2006054914A1 (en) | Submarine escape vehicle | |
US6317387B1 (en) | Method and apparatus for inspecting a submerged structure | |
US10633066B2 (en) | Apparatus and methods for measuring positions of points on submerged surfaces | |
CN205374740U (en) | Detection under water and observation device that diver used | |
US20210053660A1 (en) | Sensor system for maritime vessels | |
RU2724156C1 (en) | Device for external flaw detection of underwater vertical hydraulic structures | |
US20230065678A1 (en) | Mapping and tracking methods and systems principally for use in connection with swimming pools and spas | |
WO2018186750A1 (en) | Camera assisted control system for an underwater vehicle | |
RU2610149C1 (en) | Towed underwater vehicle, equipped with sonar equipment for detecting silting facilities and pipelines, and their subsequent monitoring | |
RU2137149C1 (en) | Gear for target detection | |
RU2248300C1 (en) | Rescue submersible vehicle | |
RU2314229C2 (en) | Method of complex illumination of external underwater situation of habitable submersible vehicles | |
RU2728888C1 (en) | Device for deep-sea monitoring of underwater environment and underwater technical works | |
CN113306686A (en) | Remote control type multi-joint deep sea inspection unmanned system | |
JP2004044372A (en) | Submerged caisson submergence guidance system, submergence guidance method, and underwater distance measurement method | |
RU2679922C1 (en) | Towed device for mapping seabed objects and their visual verification | |
JP2016188877A (en) | Water leakage detection device and water leakage detection method | |
JPH03505189A (en) | Underwater ships with passive optical observation systems | |
Painumgal et al. | Positioning and control of an AUV inside a water pipeline for non-contact in-service inspection | |
RU163732U1 (en) | REMOTE CONTROLLED UNDERWATER UNIT WITH WHEEL CHASSIS FOR LIGHTING THE CONDITION OF THE HOUSING STRUCTURES OF VESSELS | |
KR102291611B1 (en) | towed marine observation platform for overcoming capsize | |
CN113959500A (en) | Railway bridge underwater pier disease detection device | |
CN207173907U (en) | Unmanned naval vessels and unmanned warship system | |
Rigaud | Innovation and operation with robotized underwater systems | |
Malas et al. | Applications of motion capture technology in a towing tank |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20071118 |