RU2735447C2

RU2735447C2 - Underwater situation illumination device

Info

Publication number: RU2735447C2
Application number: RU2018145176A
Authority: RU
Inventors: Александр Владимирович Новиков; Александр Владимирович Иванов
Priority date: 2018-12-18
Filing date: 2018-12-18
Publication date: 2020-11-02
Also published as: RU2018145176A; RU2018145176A3

Abstract

FIELD: marine equipment.

SUBSTANCE: invention is intended for illumination of underwater situation. Device for underwater situation illumination represents underwater vehicle with variable buoyancy—glider, equipped with onboard control systems, course indication and target detection with flexible extended towed antenna. On the glider body there installed is an attachment unit, to which the radio beacon is fixed, having a current source, a storage device, connected to board control system of glider, aerostat, to which cable-rope and antenna are attached. Balloon launch device includes gas generator or cylinder with compressed gas, reduction gear and self-closing valve.

EFFECT: enabling long-term and covert surveillance of the underwater environment in a given region, operatively and secretively transmitting data on the detected object to the control station.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области морской техники и предназначено для освещения подводной обстановки.The invention relates to the field of marine technology and is intended to illuminate the underwater environment.

Известно, что для наблюдения за подводной средой на флотах мира используют различные измерительные устройства, основанные на регистрации в водной среде объектов и присущих им физических полей. Из-за особенностей распространения в воде различных видов энергии наиболее широкое распространение получили гидроакустические средства наблюдения, основанные на законах распространения в воде звука.It is known that various measuring devices based on the registration of objects and their inherent physical fields in the aquatic environment are used to observe the underwater environment in the world's fleets. Due to the peculiarities of the propagation of various types of energy in water, the most widespread are hydroacoustic observation devices based on the laws of sound propagation in water.

Для поиска подводных объектов применяются корабли, авиация, стационарные системы, а также подводные аппараты (ПА), оснащаемые средствами обнаружения, в качестве которых используют гидроакустические станции (ГАС) или комплексы (ГАК), радиогидроакустические буи (РГБ), взрывные источники звука (ВИЗ) [1 - Военно-морской словарь / Гл. ред. В.Н. Чернавин. М.: Воениздат, 1989. - 511 с. С. 13, 75, 352], или приборы, измеряющие различные физические поля, присущие подводным объектам, например, магнитометры [2 - Б.И. Родионов. Противолодочные силы и средства флотов. - М.: Воениздат, 1977].To search for underwater objects, ships, aircraft, stationary systems are used, as well as underwater vehicles (PA) equipped with detection means, which are used as hydroacoustic stations (GAS) or complexes (GAK), radio-hydroacoustic buoys (RSB), explosive sound sources (VIZ ) [1 - Naval Dictionary / Ch. ed. V.N. Chernavin. M .: Voenizdat, 1989 .-- 511 p. P. 13, 75, 352], or devices that measure various physical fields inherent in underwater objects, for example, magnetometers [2 - B.I. Rodionov. Anti-submarine forces and means of fleets. - M .: Military Publishing, 1977].

Множество элементов, находящихся в закономерных отношениях и связях друг с другом, образующих определенную целостность, единство и подчиненность определенному организующему признаку, представляют собой систему, а в совокупности со способами и правилами их использования - смешанную систему [3 - Военно-морской словарь / Гл. ред. В.Н. Чернавин. М: Воениздат, 1989. - 511 с. С. 391]. Применяемые для поиска корабли, авиация, стационарные системы, а также технические устройства (ГАС, РГБ и ПА) входят составляющими элементами в создаваемые мобильные и стационарные системы освещения подводной обстановки (СОПО). Время функционирования СОПО может составлять от нескольких часов до нескольких суток на период выполнения ею поисковых задач (носители с ГАС, РГБ), а также достигать нескольких месяцев и даже лет (ПА с большой автономностью и стационарные ГАС).The set of elements that are in lawful relationships and connections with each other, forming a certain integrity, unity and subordination to a certain organizing attribute, represent a system, and together with the methods and rules of their use - a mixed system [3 - Naval Dictionary / Ch. ed. V.N. Chernavin. Moscow: Military Publishing, 1989 .-- 511 p. P. 391]. The ships, aviation, stationary systems used for the search, as well as technical devices (GAS, RSL and PA) are constituent elements of the mobile and stationary underwater lighting systems (FOS) being created. The operating time of FOSS can be from several hours to several days for the period of its search tasks (carriers with GAS, RSL), and also reach several months and even years (PA with high autonomy and stationary GAS).

Существующие средства поиска и освещения подводной обстановки зачастую демаскируют себя работой устройств, излучающих различные шумы. Стационарные пассивные средства наблюдения менее заметны для объектов поиска, но невозможность изменить свое местоположение является их недостатком.Existing means of searching and illuminating the underwater environment often unmask themselves by the operation of devices that emit various noises. Stationary passive means of observation are less noticeable for search objects, but the inability to change their location is their disadvantage.

Относительно малую заметность имеют самоходные подводные аппараты, разрабатываемые для океанологических исследований и морской геологоразведки с конца 1960-х гг.[4 - Автономные подводные аппараты. Материалы сайта Института проблем морских технологий Дальневосточного отделения РАН, 2002]. В настоящее время самоходные необитаемые подводные аппараты (НПА) считаются в ведущих морских державах приоритетным направлением, они применяются с надводных кораблей и подводных лодок [5 - И. Белоусов. Современные и перспективные необитаемые подводные аппараты ВМС США // Зарубежное военное обозрение №5, 2013. С. 79-88]. В ВМС США с 1996 г. реализуется программа разработки автономных НПА нового поколения «Манта», предназначенных для обнаружения и уничтожения подводных лодок, мин и других подводных целей, а также ведения разведки, решения обеспечивающих и специальных задач [6 - Сиденко К.С., Илларионов Г.Ю. Подводная лодка и автономный необитаемый подводный аппарат // МРЭ, №2, 2008].Self-propelled underwater vehicles developed for oceanological research and marine geological exploration since the late 1960s have relatively low visibility [4 - Autonomous underwater vehicles. Materials of the site of the Institute for Problems of Marine Technologies, Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences, 2002]. Currently, self-propelled unmanned underwater vehicles (UUV) are considered a priority in the leading maritime powers, they are used from surface ships and submarines [5 - I. Belousov. Modern and promising unmanned underwater vehicles of the US Navy // Foreign Military Review No. 5, 2013. S. 79-88]. Since 1996, the US Navy has been implementing a program for the development of autonomous UVVs of a new generation "Manta", designed to detect and destroy submarines, mines and other underwater targets, as well as conduct reconnaissance, solve support and special tasks [6 - Sidenko K.S. , Illarionov G.Yu. Submarine and autonomous unmanned underwater vehicle // MRE, No. 2, 2008].

Бортовая поисковая аппаратура самоходного НПА включает ГАС переднего и бокового обзора, цифровую видеокамеру, датчики для измерения параметров морской воды (температуры и удельной электрической проводимости). Полученные данные записываются на жесткий магнитный накопитель для последующего анализа результатов после подъема НПА на борт носителя. Для обеспечения двусторонней связи между пунктом управления и НПА в позиционном положении используют системы спутниковой навигации и звукоподводной связи (ЗПС). Для применения НПА и управления им на позиции на носитель устанавливают модули в габаритах морских транспортных контейнеров, спускоподъемное устройство, сменный комплект аккумуляторных батарей и автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора. АРМ оператора комплектуется персональным переносным компьютером и предназначено для планирования операции, ввода данных, отображения на дисплее с цветовым кодированием информации формы и размеров гидролокационного изображения объекта [7 - И. Белоусов. Современные и перспективные необитаемые подводные аппараты ВМС США // Зарубежное военное обозрение №5, 2013. С. 79-88].The on-board search equipment of a self-propelled UVA includes a forward and side-view GAS, a digital video camera, sensors for measuring the parameters of sea water (temperature and electrical conductivity). The data obtained are recorded on a hard magnetic drive for subsequent analysis of the results after the UVA is lifted on board the carrier. To ensure two-way communication between the control point and the UUV in the positional position, satellite navigation and sound underwater communication systems (ZPS) are used. For the use of RVs and their control at the position, modules in the dimensions of sea transport containers, a launching device, a replaceable set of batteries and an automated workstation (AWS) of the operator are installed on the carrier. The operator's workstation is equipped with a personal laptop and is intended for planning the operation, entering data, displaying information on the shape and size of the sonar image of the object on a color-coded display [7 - I. Belousov. Modern and promising unmanned underwater vehicles of the US Navy // Foreign Military Review No. 5, 2013. S. 79-88].

Самоходные НПА имеют корпус обтекаемой цилиндрической или иной формы, средства движения и энергообеспечения, гидроакустические и телевизионные средства поиска подводных объектов, навигационное оборудование, средства связи, отсек для полезной нагрузки, приборы управления. Для передачи на пункт управления информации об обнаруженных подводных объектах НПА оборудуют аппаратурой связи с гидроакустическим или радиотехническим каналом. Точность определения координат обнаруженных НПА объектов зависит от ошибок его навигационной системы, для уменьшения которых, особенно при длительной автономной работе, НПА оборудуют системой спутниковой навигации. Периодичность сеанса уточнения места НПА зависит от требуемой точности навигации и характеристик имеющейся навигационной системы [8 - Сиденко К.С., Илларионов Г.Ю. Подводная лодка и автономный необитаемый подводный аппарат // МРЭ, №2, 2008]. В целях дистанционного управления НПА используют акустический модем [9 - Акустический модем АМ-300. http://www.diveservice.ru/].Self-propelled UUVs have a streamlined cylindrical or other body, propulsion and power supplies, hydroacoustic and television search aids for underwater objects, navigation equipment, communications equipment, a payload compartment, and control devices. To transmit information about the detected underwater objects to the control point, the UUV is equipped with communication equipment with a hydroacoustic or radio engineering channel. The accuracy of determining the coordinates of objects detected by UUV depends on the errors of its navigation system, to reduce which, especially with long-term autonomous operation, UUVs are equipped with a satellite navigation system. The frequency of the session for refining the location of the UAV depends on the required navigation accuracy and the characteristics of the existing navigation system [8 - Sidenko KS, Illarionov G.Yu. Submarine and autonomous unmanned underwater vehicle // MRE, No. 2, 2008]. For the purpose of remote control of UFOs use an acoustic modem [9 - Acoustic modem AM-300. http://www.diveservice.ru/].

В начале 2000-х гг. в США появились автономные НПА с переменной плавучестью - глайдеры, отличительной особенностью которых является полное отсутствие двигательно-движительной установки. Глайдеры приводятся в движение за счет изменения своей плавучести, используя ее в качестве движущей силы. Они имеют большую автономность (до нескольких месяцев) и малую гидроакустическую заметность. Их оснащение бортовыми измерительно-информационными комплексами позволяет вести скрытный сбор гидрологической и другой интересующей информации. Управление глайдером осуществляют по программе бортового процессора с использованием системы курсоуказания, считывающего устройства, глубиномера, кренометра и дифферентометра. Каждые 2-3 ч производят всплытие глайдера в позиционное положение для обмена данными с пунктом управления с помощью аппаратуры системы спутниковой связи, а также для уточнения местоположения по данным космической радионавигационной системы, антенные устройства которых установлены на вертикальном стабилизаторе [10 - И. Белоусов. Современные и перспективные необитаемые подводные аппараты ВМС США // Зарубежное военное обозрение №5, 2013. С. 79-88].In the early 2000s. in the USA, autonomous UVVs with variable buoyancy appeared - gliders, a distinctive feature of which is the complete absence of a propulsion system. Gliders are set in motion by changing their buoyancy, using it as a driving force. They have high autonomy (up to several months) and low hydroacoustic signature. Equipping them with on-board measuring and information systems allows for covert collection of hydrological and other information of interest. The glider is controlled according to the program of the onboard processor using a heading system, a reading device, a depth gauge, an inclinometer and a trimometer. Every 2-3 hours, the glider is ascending to a positional position for data exchange with the control center using the satellite communication system equipment, as well as to clarify the location according to the space radio navigation system data, the antenna devices of which are installed on the vertical stabilizer [10 - I. Belousov. Modern and promising unmanned underwater vehicles of the US Navy // Foreign Military Review No. 5, 2013. S. 79-88].

Прототипом предлагаемого устройства освещения подводной обстановки является глайдер, разработанный ЗАО «НПП ПТ «Океанос» совместно с Санкт-Петербургским государственным морским техническим университетом, который в качестве полезной нагрузки несет навесное оборудование, закрепленное на корпусе, а также гибкую протяженную буксируемую антенну длиной 15 м, используемую для поиска подводных объектов [11 - Аспекты практического применения подводных глайдеров на базе опытной эксплуатации // Журнал «Новый оборонный заказ», СПб., №4 (41), 2016. http://dfnc.ru/category/2016-4-41/]. Недостатком глайдера является дискретность связи с пунктом управления (1 раз в 2-3 часа).The prototype of the proposed device for lighting the underwater environment is a glider developed by NPP PT Okeanos CJSC in cooperation with the St. Petersburg State Marine Technical University, which carries attachments fixed to the body as a payload, as well as a flexible extended towed antenna 15 m long, used to search for underwater objects [11 - Aspects of the practical application of underwater gliders based on trial operation // Journal "New Defense Order", St. Petersburg., No. 4 (41), 2016. http://dfnc.ru/category/2016-4 -41 /]. The disadvantage of the glider is the discrete communication with the control point (once every 2-3 hours).

Связь со спутником реализуется в случаях, когда он находится в прямой радиовидимости, а связь с другими объектами зависит от высоты антенны или наличия ретранслятора. В качестве ретранслятора известен аэростат, являющийся летательным аппаратом, подъемная сила которого создается заключенным в оболочку газом (водородом, гелием или нагретым воздухом) с меньшей плотностью, чем атмосферный воздух. Аэростаты служат для подъема антенн радиостанций и радиоретрансляторами [12 - Военно-морской словарь / Гл. ред. В.Н. Чернавин. - М.: Воениздат, 1989. - 511 с. С. 34].Communication with a satellite is realized in cases when it is in direct radio line of sight, and communication with other objects depends on the antenna height or the presence of a repeater. As a repeater, a balloon is known, which is an aircraft, the lift of which is created by an enclosed gas (hydrogen, helium or heated air) with a lower density than atmospheric air. Balloons are used to lift antennas of radio stations and radio repeaters [12 - Naval Dictionary / Ch. ed. V.N. Chernavin. - Moscow: Military Publishing, 1989 .-- 511 p. P. 34].

Целью изобретения является разработка устройства освещения подводной обстановки, которое в значительной степени лишено указанных выше недостатков и позволяет производить наблюдение за подводной средой в заданном районе скрытно и продолжительное время, оперативно информировать пункт управления об обнаруженных подводных объектах.The aim of the invention is to develop a device for lighting the underwater environment, which is largely devoid of the above disadvantages and allows you to monitor the underwater environment in a given area covertly and for a long time, promptly inform the control point about the detected underwater objects.

Для достижения цели предлагается устройство освещения подводной обстановки, представляющее собой подводный аппарат с переменной плавучестью - глайдер, оснащенный бортовыми системами управления, курсоуказания и обнаружения цели с гибкой протяженной буксируемой антенной. Дополнительно на корпусе глайдера устанавливается узел крепления, к которому крепится радиобуй, имеющий источник тока, запоминающее устройство, связанное с бортовой системой управления глайдера, аэростат, к которому крепится кабель-трос и антенна, устройство запуска аэростата, включающее газогенератор или баллон со сжатым газом, редуктор и самовскрывающийся клапан.To achieve the goal, an underwater lighting device is proposed, which is an underwater vehicle with variable buoyancy - a glider equipped with on-board control systems, heading guidance and target detection with a flexible extended towed antenna. Additionally, a mounting unit is installed on the glider body, to which a radio beacon is attached, which has a current source, a memory device connected to the onboard glider control system, a balloon to which a cable-cable and an antenna are attached, a balloon launch device, including a gas generator or a compressed gas cylinder, reducer and self-opening valve.

Техническое осуществление предлагаемого устройства освещения подводной обстановки приводится на фиг. 1, где показан внешний вид устройства: 1 - корпус глайдера; 2 - горизонтальное крыло; 3 - вертикальный руль-стабилизатор; 4 - гибкая буксируемая протяженная антенна; 5 - гидрофоны; 6 - корпус радиобуя; 7 - отсек радиобуя с антенной, аэростатом и устройством его запуска.The technical implementation of the proposed device for lighting the underwater environment is shown in Fig. 1, which shows the appearance of the device: 1 - glider body; 2 - horizontal wing; 3 - vertical steering wheel stabilizer; 4 - flexible towed extended antenna; 5 - hydrophones; 6 - radio beacon body; 7 - radio beacon compartment with antenna, balloon and device for launching it.

После обнаружения подводного объекта информация о нем записывается в запоминающее устройство радиобуя, который отделяется от глайдера и всплывает на поверхность. На поверхности аэростат заполняется газом и поднимается над поверхностью моря вместе с антенной на высоту, соответствующую длине кабель-троса, и передает записанную информацию на пункт управления.After detecting an underwater object, information about it is written into the memory of the beacon, which is separated from the glider and floats to the surface. On the surface, the balloon is filled with gas and rises above the sea surface together with the antenna to a height corresponding to the length of the cable-rope, and transmits the recorded information to the control point.

На фиг. 2 показана схема работы устройства освещения подводной обстановки при передаче информации. Цифрами обозначены: 1 - корпус глайдера; 6 - корпус радиобуя; 8 - морская поверхность; 9 - траектория глайдера; 10 - отделение радиобуя и траектория его всплытия; 11 - кабель-трос; 12 - аэростат с антенной.FIG. 2 shows a diagram of the operation of the device for lighting the underwater environment when transmitting information. The numbers indicate: 1 - glider body; 6 - radio beacon body; 8 - sea surface; 9 - glider trajectory; 10 - separation of the beacon and its ascent trajectory; 11 - cable-rope; 12 - aerostat with an antenna.

Техническим результатом предлагаемого устройства освещения подводной обстановки является возможность длительно и скрытно вести наблюдение за подводной средой в заданном районе, оперативно и скрытно передавать данные об обнаруженном объекте на пункт управления.The technical result of the proposed device for lighting the underwater environment is the ability to long-term and covertly monitor the underwater environment in a given area, promptly and secretly transmit data about the detected object to the control point.

Источники информации, использованные при выявлении изобретения и составлении его описания:Sources of information used in identifying the invention and drawing up its description:

1. Военно-морской словарь / Гл. ред. В.Н. Чернавин. М: Воениздат, 1989. - 511 с. С. 13, 75, 352.1. Naval Dictionary / Ch. ed. V.N. Chernavin. Moscow: Military Publishing, 1989 .-- 511 p. S. 13, 75, 352.

2. Б.И. Родионов. Противолодочные силы и средства флотов. - М.: Воениздат, 1977.2. B.I. Rodionov. Anti-submarine forces and means of fleets. - Moscow: Military Publishing, 1977.

3. Военно-морской словарь / Гл. ред. В.Н. Чернавин. М.: Воениздат, 1989. - 511 с. С. 391.3. Naval Dictionary / Ch. ed. V.N. Chernavin. M .: Voenizdat, 1989 .-- 511 p. P. 391.

4. Автономные подводные аппараты. Материалы сайта Института проблем морских технологий Дальневосточного отделения РАН, 2002.4. Autonomous underwater vehicles. Materials of the site of the Institute for Problems of Marine Technologies of the Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences, 2002.

5. И. Белоусов. Современные и перспективные необитаемые подводные аппараты ВМС США // Зарубежное военное обозрение №5, 2013. С. 79-88.5.I.Belousov. Modern and promising unmanned underwater vehicles of the US Navy // Foreign Military Review No. 5, 2013. P. 79-88.

6. Сиденко К.С., Илларионов Г.Ю. Подводная лодка и автономный необитаемый подводный аппарат // МРЭ, №2, 2008.6. Sidenko K.S., Illarionov G.Yu. Submarine and autonomous unmanned underwater vehicle // MRE, No. 2, 2008.

7. И. Белоусов. Современные и перспективные необитаемые подводные аппараты ВМС США // Зарубежное военное обозрение №5, 2013. С. 79-88.7.I.Belousov. Modern and promising unmanned underwater vehicles of the US Navy // Foreign Military Review No. 5, 2013. P. 79-88.

8. Сиденко К.С., Илларионов Г.Ю. Подводная лодка и автономный необитаемый подводный аппарат // МРЭ, №2, 2008.8. Sidenko K.S., Illarionov G.Yu. Submarine and autonomous unmanned underwater vehicle // MRE, No. 2, 2008.

9. Акустический модем АМ-300. http://www.diveservice.ru/9. Acoustic modem AM-300. http://www.diveservice.ru/

10. И. Белоусов. Современные и перспективные необитаемые подводные аппараты ВМС США // Зарубежное военное обозрение №5, 2013. С. 79-88.10.I.Belousov. Modern and promising unmanned underwater vehicles of the US Navy // Foreign Military Review No. 5, 2013. P. 79-88.

11. Аспекты практического применения подводных глайдеров на базе опытной эксплуатации // Журнал «Новый оборонный заказ», СПб., №4 (41), 2016. http://dfhc.ru/category/2016-4-41/11. Aspects of the practical application of underwater gliders on the basis of trial operation // Journal "New defense order", St. Petersburg., No. 4 (41), 2016. http://dfhc.ru/category/2016-4-41/

12. Военно-морской словарь / Гл. ред. В.Н. Чернавин. - М.: Воениздат, 1989. -511 с. С. 34.12. Naval Dictionary / Ch. ed. V.N. Chernavin. - M .: Voenizdat, 1989.-511 p. P. 34.

Claims

A device for lighting the underwater environment, which is an underwater vehicle with variable buoyancy - a glider equipped with on-board control systems, heading guidance and target detection with a flexible extended towed antenna, characterized in that a fastening unit is installed on the glider body, to which a radio beacon is attached, which has a current source, a storage device connected to the on-board glider control system, a balloon to which a cable-cable and an antenna are attached, a balloon launch device including a gas generator or a compressed gas cylinder, a reducer and a self-opening valve.