RU2639000C1

RU2639000C1 - Mobile overwater multirobot system for handling operation on lighting and monitoring of aquatoria state

Info

Publication number: RU2639000C1
Application number: RU2016139168A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Александрович Белов; Дмитрий Константинович Зайченко; Алексей Андреевич Пенкин; Алексей Борисович Чуриков
Original assignee: Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России)
Priority date: 2016-10-06
Filing date: 2016-10-06
Publication date: 2017-12-19

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.

SUBSTANCE: mobile overwater multirobot system for handling operation on lighting and monitoring of aquatoria state includes a unmanned motor boat, made in the form of a rigid body with a diesel-electric complex, a lowered sonar, an independent remote control and storage of information and the GLONASS/GPS system. Unmanned motor boat is equipped with a sonar, which is made in the form of a sonar of a circular view with the ability to make swinging movements from -185 angular degrees to +185 angular degrees from the heading angle and is mounted on a descending rod in a fairing transparent to hydroacoustic oscillations with a frequency of up to 5 kHz. The system of independent remote control and storage of information is connected with the sonar of the circular view, the diesel-electric complex and the GLONASS/GPS system.

EFFECT: increasing the detection of dangerous items on-course and in the wake of the boat.

2 dwg

Description

Изобретение относится к судостроению и касается разработки средств автоматизированного наблюдения за состоянием акватории с помощью безэкипажных противолодочных катеров.The invention relates to shipbuilding and for the development of automated monitoring of the state of the water using crewless anti-submarine boats.

Из области техники известен безэкипажный противолодочный катер типа «Флит» (Fleet class Anti-Submarine Warfare Unmanned Surface Vehicle), а именно безэкипажный катер «Тайфун-680», на борту которого имеется беспилотный летательный аппарат. Управление катером и запуском летательного аппарата осуществлялось по каналам спутниковой связи. http://zonwar.ru/news4/news_732_Taifun-680.htmlThe Fleet class Anti-Submarine Warfare Unmanned Surface Vehicle, a crewless boat Typhoon-680, on board of which there is an unmanned aerial vehicle, is known from the technical field. The control of the boat and the launch of the aircraft was carried out via satellite communications. http://zonwar.ru/news4/news_732_Taifun-680.html

Известен единый комплекс поиска и траления мин, основу которого составляли два более крупных универсальных безэкипажных надводных судна флотского класса CUSV (Common Unmanned Surface Vessel), предоставленные для проведения учения компанией AAI, входящей в концерн Textron (Германия).The unified mine search and trawling complex is known, the basis of which was two larger universal crewless surface ships of the naval class CUSV (Common Unmanned Surface Vessel), provided for the exercises by AAI, a member of Textron (Germany).

Недостатками вышеуказанных технических решений, заложенных в этих проектах, является то, что не решается задача кругового обзора, что повышает вероятность позднего обнаружения опасных предметов, находящихся по курсу и в кильватере катера.The disadvantages of the above technical solutions laid down in these projects is that the task of a circular view is not solved, which increases the likelihood of late detection of dangerous objects located at the heading and in the wake of the boat.

Наиболее близким техническим решением задачи является информация о мобильной надводной роботизированной системе для проведения операций по освещению обстановки и мониторингу состояния акватории (Статья «Опасности морских глубин и борьба с ними», опубликованная 25.07.2016, например конструкция аппарата Inspector Mk 2 французской компании ЕСА Group).The closest technical solution to the problem is information about a mobile surface-based robotic system for conducting operations to illuminate the situation and monitor the state of the water area (Article “Dangers of the deep sea and the fight against them”, published July 25, 2016, for example, the design of the Inspector Mk 2 apparatus of the French company ESA Group) .

Система включает безэкипажный катер, выполненный в виде жесткого корпуса с дизель-электрическим комплексом, который снабжен опускаемым гидролокатором и системой автономного дистанционного управления и хранения информации, при этом система автономного дистанционного управления и хранения информации объединена с системой ГЛОНАСС/GPS/The system includes a crewless boat made in the form of a rigid hull with a diesel-electric complex, which is equipped with a lowered sonar and an autonomous remote control and information storage system, while the autonomous remote control and information storage system is combined with the GLONASS / GPS / system

К недостаткам известного аппарата следует отнести следующее:The disadvantages of the known apparatus include the following:

- высокая стоимость и малая производительность обнаружения опасных предметов по курсу и в кильватере катера;- high cost and low performance detection of dangerous objects at the rate and in the wake of the boat;

- целесообразность применения на БЭК ГБО с режимом синтезированной апертуры сомнительна и приводит к значительному увеличению стоимости БЭК (ГБО и системы управления БЭК) без реального повышения эффективности;- the appropriateness of using HBO on a BEC with a synthesized aperture mode is doubtful and leads to a significant increase in the cost of BEC (HBO and BEC control systems) without a real increase in efficiency;

- эффективность магнитометра и профилографа для борьбы с опасными предметами заведомо недостаточна;- the effectiveness of the magnetometer and profilograph to deal with dangerous objects is obviously insufficient;

- недостаточное время автономности - 20 часов.- insufficient battery life - 20 hours.

Задачей, на которую направлено создание изобретения, является разработка мобильной надводной роботизированной системы для проведения операций по освещению обстановки и мониторингу состояния акватории, включающей безэкипажный катер с дальностью хода до 300 миль, автономностью до 7 суток.The task to which the invention is directed is the development of a mobile surface robotic system for conducting operations to illuminate the situation and monitor the state of the water area, including a crewless boat with a range of up to 300 miles, autonomy up to 7 days.

Технический результат реализации изобретения заключается в повышении вероятности обнаружения опасных предметов по курсу и в кильватере катера за счет наличия гидролокатора кругового обзора, выполненного с возможностью совершения качающихся движений от -185 угловых градусов до +185 угловых градусов от курсового угла и установленного на опускаемой штанге.The technical result of the invention is to increase the likelihood of detecting dangerous objects at the heading and in the wake of the boat due to the presence of a circular scanning sonar made with the possibility of swinging movements from -185 angular degrees to +185 angular degrees from the course angle and mounted on the lowering bar.

Безэкипажный катер имеет дальность хода до 300 миль, автономность до 7 суток и несет на себе гидролокатор с функцией кругового обзора, при этом гидролокатор является опускаемым, что позволяет катеру иметь максимальную скорость до 30 узлов без риска повреждения гидролокатора. Отсутствие на борту экипажа катера при выполнении задания исключает риск поражения личного состава при обнаружении опасных предметов и устройств.A crewless boat has a range of up to 300 miles, autonomy up to 7 days and carries a sonar with a circular view function, while the sonar is lowered, which allows the boat to have a maximum speed of 30 knots without risk of damage to the sonar. The absence of a boat on board the crew during the mission eliminates the risk of damage to personnel when dangerous objects and devices are detected.

Мобильная надводная роботизированная система для проведения операций по освещению обстановки и мониторингу состояния акватории, включающая безэкипажный катер, выполненный в виде жесткого корпуса с дизель-электрическим комплексом, опускаемым гидролокатором и системой автономного дистанционного управления и хранения информации. Безэкипажный катер снабжен гидролокатором кругового обзора, выполненным с возможностью совершения качающихся движений от -185 угловых градусов до +185 угловых градусов от курсового угла и установленным на опускаемой штанге в обтекателе, прозрачном для гидроакустических колебаний частотой до 5 кГц, при этом система автономного дистанционного управления и хранения информации связана с системой ГЛОНАСС/GPS и объединена с гидролокатором кругового обзора и дизель-электрическим комплексом.A mobile surface robotic system for conducting operations to illuminate the situation and monitor the state of the water area, including a crewless boat made in the form of a rigid hull with a diesel-electric complex, lowered sonar and an autonomous remote control and information storage system. The crewless boat is equipped with an all-round sonar made with the possibility of making swaying movements from -185 angular degrees to +185 angular degrees from the course angle and mounted on a lowering rod in a fairing transparent for sonar vibrations with a frequency of up to 5 kHz, while the autonomous remote control system information storage is connected with the GLONASS / GPS system and combined with a circular sonar and a diesel-electric complex.

Безэкипажный катер дополнительно может быть снабжен многолучевым эхолотом и донным профилографом, имеющими глубину сканирования до 100 метров, спускаемым подводным аппаратом с дальностью работы до 150 метров и глубиной погружения до 50 метров, видеокамерами в подводном исполнении до глубины 100 метровThe crewless boat can additionally be equipped with a multi-beam echo sounder and bottom profilograph having a scanning depth of up to 100 meters, a descent underwater vehicle with a range of up to 150 meters and an immersion depth of up to 50 meters, underwater cameras up to a depth of 100 meters

Принципиальная схема конструкции безэкипажного катера приведена на чертежах.A schematic diagram of the design of a crewless boat is shown in the drawings.

Фиг 1 - вид безэкипажного катера сверху.Fig 1 is a top view of a crewless boat.

Фиг. 2 - вид безэкипажного катера сбоку.FIG. 2 is a side view of a crewless boat.

На фиг. 1 и на фиг. 2 обозначены позиции, где 1 - жесткий корпус, 2 - дизель-электрический комплекс, 3 - гидролокатор кругового обзора, 4 - опускаемая штанга, 5 - обтекатель, 6 - система дистанционного управления и хранения информации с антенной ГЛОНАСС/GPS.In FIG. 1 and in FIG. 2, positions are indicated, where 1 is a rigid case, 2 is a diesel-electric complex, 3 is a circular sonar, 4 is a lowered rod, 5 is a fairing, 6 is a remote control and information storage system with an GLONASS / GPS antenna.

На фиг. 2 показано положение опускаемой штанги с гидролокатором бокового обзора 3 в рабочем положении, при перемещениях на крейсерских скоростях штанга 4 поднимается из воды.In FIG. 2 shows the position of the lowering rod with the side-scan sonar 3 in the working position, when moving at cruising speeds, the rod 4 rises from the water.

Гидролокатор кругового обзора при работе совершает качающиеся движения от -185 угловых градусов до +185 угловых градусов от курсового угла.The circular scan sonar during operation makes swinging movements from -185 angular degrees to +185 angular degrees from the course angle.

Передача информации от гидролокатора идет в цифровой форме.The transmission of information from the sonar is in digital form.

Рабочая скорость безэкипажного катера при выполнении обследования акватории от 3 до 5 узлов, при необходимости двигаться с большей скоростью штанга 4 должна быть поднята до полного извлечения обтекателя 5 из воды до высоты, исключающей попадания волны на обтекатель.The operating speed of a crewless boat during the survey of the water area is from 3 to 5 knots, if necessary, to move at a higher speed, the rod 4 should be raised until the cowl 5 is completely removed from the water to a height that excludes the wave from entering the cowl.

Материалы, использованные в конструкции, должны быть стойкими к воздействию морской воды, а материал обтекателя должен быть прозрачным для гидроакустических колебаний частотой до 5 кГц (например, стеклотекстолит) и принимаемых и излучаемых антенной гидролокатора. Дизель-электрический комплекс включает в себя двигатель с электронной системой управления и генератор для питания бортовой аппаратуры.The materials used in the design must be resistant to sea water, and the cowl material must be transparent for sonar oscillations with a frequency of up to 5 kHz (for example, fiberglass) and received and radiated sonar antenna. The diesel-electric complex includes an engine with an electronic control system and a generator for powering the on-board equipment.

Безэкипажный катер двигается по обследуемой акватории с крейсерской скоростью до 30 узлов, при этом опускаемая штанга 4 находится в поднятом состоянии, при достижении акватории, в которой нужно произвести обследование, скорость снижается до 3-5 узлов, штанга 4 опускается и фиксируется в рабочем положении, сигнал от антенны гидролокатора кругового обзора 3 поступает в систему управления 6 и передается на удаленное рабочее место по радиосвязи. Далее проводится сканирование акватории параллельными галсами, и при обнаружении подозрительного предмета фиксируются его координаты. По окончании сканирования акватории катер возвращается к обнаруженным предметам и проводит их более тщательное сканирование. В дальнейшем возможно применение автономного спускаемого аппарата для визуального обследования опасного предмета.A crewless boat moves along the surveyed water area with a cruising speed of up to 30 knots, while the lowering rod 4 is in a raised state, when reaching the water area in which it is necessary to conduct an examination, the speed decreases to 3-5 knots, the rod 4 is lowered and fixed in the working position, the signal from the antenna of the sonar circular viewing 3 enters the control system 6 and is transmitted to a remote workstation by radio. Next, the water area is scanned with parallel tacks, and when a suspicious object is detected, its coordinates are recorded. At the end of the scan, the boat returns to the detected objects and conducts a more thorough scan. In the future, it is possible to use an autonomous descent vehicle for visual inspection of a dangerous object.

Claims

A mobile surface robotic system for conducting operations to illuminate the situation and monitor the state of the water area, including a crewless boat made in the form of a rigid hull with a diesel-electric complex, lowered sonar, an autonomous remote control and information storage system and the GLONASS / GPS system, characterized in that the crewless boat is equipped with a sonar made in the form of a circular scan sonar with the ability to make swinging movements from -185 angular degrees d 185 angular degrees of azimuth mounted on the rod in the lowered radome transparent to hydroacoustic oscillation frequency to 5 kHz, and the system of autonomous remote control and storage of information associated with the circular scan sonar, diesel-electric complex and GLONASS / GPS system.