RU2767556C1 - Device for diver movement under water (versions) - Google Patents
Device for diver movement under water (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2767556C1 RU2767556C1 RU2021122622A RU2021122622A RU2767556C1 RU 2767556 C1 RU2767556 C1 RU 2767556C1 RU 2021122622 A RU2021122622 A RU 2021122622A RU 2021122622 A RU2021122622 A RU 2021122622A RU 2767556 C1 RU2767556 C1 RU 2767556C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- controller
- input
- screw
- battery
- control unit
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63C—LAUNCHING, HAULING-OUT, OR DRY-DOCKING OF VESSELS; LIFE-SAVING IN WATER; EQUIPMENT FOR DWELLING OR WORKING UNDER WATER; MEANS FOR SALVAGING OR SEARCHING FOR UNDERWATER OBJECTS
- B63C11/00—Equipment for dwelling or working underwater; Means for searching for underwater objects
- B63C11/46—Divers' sleds or like craft, i.e. craft on which man in diving-suit rides
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеThe field of technology to which the invention belongs
Изобретение относится к области водолазной техники, в частности к подводным транспортным средствам для автономного передвижения водолазов под водой.The invention relates to the field of diving technology, in particular to underwater vehicles for autonomous movement of divers under water.
Уровень техникиState of the art
Большой проблемой при выполнении подводных работ является малая скорость передвижения водолазов под водой. Это сильно ограничивает пространственные возможности водолазной работы. Максимальная скорость перемещения легкого водолаза под водой лимитируется его мускульными возможностями и гидродинамическим сопротивлением и составляет максимум 3 км/ч. Кроме того, интенсивная мускульная работа приводит к повышенному расходу сжатого воздуха из баллонов, что уменьшает возможное время нахождения легкого водолаза под водой. По этой причине в разное время предлагались устройства для решения этой транспортной задачи без использования мускульной силы водолазов. Это различные подводные буксирующие устройства.A big problem when performing underwater work is the low speed of movement of divers under water. This greatly limits the spatial possibilities of diving work. The maximum speed of movement of a light diver under water is limited by his muscular capabilities and hydrodynamic resistance and is a maximum of 3 km/h. In addition, intense muscular work leads to an increased consumption of compressed air from the cylinders, which reduces the possible time spent by a light diver under water. For this reason, devices have been proposed at various times to solve this transport problem without the use of the muscular strength of divers. These are various underwater towing devices.
Например, буксирное устройство водолаза, содержащее корпус с двигательно-движительной установкой, переключатель режимов ее работы, закрепленную на корпусе штангу с установленным на ее свободном конце устройством для передачи управляющего усилия водолаза. Штанга установлена в диаметральной плоскости буксировщика в направлении его продольной оси и жестко связана с корпусом. Устройство для передачи управляющего усилия водолаза выполнено в виде бампера-поручня, вынесенного перед штангой вдоль ее оси, или в виде поперечного поручня с рукоятками и рулями, закрепленного на свободном конце штанги с возможностью поворота вокруг вертикальной и горизонтальной осей. Переключатель режимов работы двигательно-движительной установки размещен на свободном конце штанги [RU 2154591, 20.08.2000].For example, a diver's towing device, containing a body with a propulsion system, a switch of its operation modes, a rod fixed on the body with a device for transmitting the diver's control force installed at its free end. The rod is installed in the diametrical plane of the towing vehicle in the direction of its longitudinal axis and is rigidly connected to the body. The device for transmitting the control force of the diver is made in the form of a bumper-handrail, placed in front of the rod along its axis, or in the form of a transverse handrail with handles and rudders, fixed on the free end of the rod with the possibility of rotation around the vertical and horizontal axes. The mode switch of the propulsion system is located at the free end of the rod [RU 2154591, 20.08.2000].
Или подводные сани для водолаза, включающие двигатель и пропеллер, приводимый в движение двигателем, для приведения в движение саней. От гребного винта вперед выступает корпус. Поворотный шарнир в корпусе позволяет относительное вращение переднего и заднего концов корпуса. Лонжерон выходит наружу с каждой стороны переднего конца корпуса. На каждом лонжероне установлены крылья с возможностью вращения, и ныряльщик может управлять вращением корпуса и каждым крылом [US 4813367, 21.03.1989].Or an underwater sled for a diver including an engine and a propeller driven by the engine to propel the sled. The housing protrudes forward from the propeller. A swivel joint in the housing allows relative rotation of the front and rear ends of the housing. The spar extends outward from each side of the front end of the hull. Rotatable wings are installed on each spar, and the diver can control the rotation of the hull and each wing [US 4813367, 03/21/1989].
Недостатки таких устройств состоят в том, что получающаяся связка аппарат-водолаз имеет большой продольный габарит, руки водолаза заняты во время движения, при выходе на сушу аппарат необходимо нести в руках или буксировать на привязи.The disadvantages of such devices are that the resulting ligament of the apparatus-diver has a large longitudinal dimension, the diver's hands are busy during movement, and when going to land, the apparatus must be carried in the hands or towed on a leash.
Известен погружной привод для перемещения аквалангиста по воде. Движитель состоит из закрытого гребного винта, который съемно и регулируемо прикреплен к баллону с воздухом водолаза. К кожуху гребного винта съемно прикреплен водонепроницаемый корпус двигателя, в котором находится двигатель, приводящий в движение гребной винт. Батареи для привода двигателя заключены в два ящика в форме почки, по одному с каждой стороны обычного грузового пояса дайвера. Рукоятка, имеющая, по крайней мере, один переключатель, используется для включения/выключения устройства, а также для управления скоростью [US 4843998, 04.07.1989]. Недостатками устройства являются ограниченные функциональные возможности для передвижения водолаза, что снижает эффективность его использованияKnown submersible drive to move the diver through the water. The propulsion unit consists of a closed propeller that is detachably and adjustable attached to the diver's air tank. Attached to the propeller housing is a watertight engine housing containing the engine that drives the propeller. The batteries to drive the motor are enclosed in two kidney-shaped boxes, one on each side of the diver's normal weight belt. A handle with at least one switch is used to turn the device on/off, as well as to control the speed [US 4843998, 07/04/1989]. The disadvantages of the device are limited functionality for the movement of the diver, which reduces the efficiency of its use.
Также известно устройство для перемещения водолаза под водой, в виде подводной пропульсивной установки для водолаза, которая имеет пропеллер с приводом от электродвигателя в случае, если под ногой водолаза защелкивается защитная оболочка. Устройство имеет водонепроницаемый корпус, в котором находится электродвигатель и аккумулятор для его питания. Мотор управляет пропеллером вне корпуса. Корпус фиксируется под ногой водолаза с помощью крючков, удерживающих его на подошве обуви. Защитная оболочка окружает корпус и пропеллер и прикрепляется также к корпусу. Он имеет отверстия в верхней части для направления потока воды вверх и вниз по потоку от гребного винта. Скорость и направление можно регулировать с помощью органов управления, закрепленных на поясе дайвера [СН 666662, 15.08.1988]. Такое устройство имеет ограниченные функциональные возможности для передвижения водолаза, что снижает эффективность его использования.Also known is a device for moving a diver under water, in the form of an underwater propulsion system for a diver, which has a propeller driven by an electric motor in the event that a protective shell snaps under the diver's foot. The device has a waterproof case, which contains an electric motor and a battery to power it. The motor drives the propeller outside the hull. The body is fixed under the diver's foot with hooks holding it to the sole of the shoe. A protective shell surrounds the hull and propeller and is also attached to the hull. It has holes at the top to direct water flow up and downstream of the propeller. The speed and direction can be adjusted using the controls attached to the diver's belt [SN 666662, 08/15/1988]. Such a device has limited functionality for the movement of the diver, which reduces the efficiency of its use.
Известен буксировщик водолаза наспинный, имеющий прочный цилиндрический корпус, содержащий аккумуляторную батарею и гребной электродвигатель, снабженный паховым и плечевыми упорами для закрепления на теле водолаза, при этом носовая оконечность прочного корпуса буксировщика оканчивается прочным цилиндрическим приборным отсеком, передний конец которого соединен с консолью, оснащенной двумя панелями управления по бокам, а также резиновым гребнем, и оканчивающейся подвижным плоским индикатором (дисплеем) [RU 2330782, 10.08.2008]. Недостатками данного устройства является его тяжеловесность поскольку требуется обратный подъем буксировщика из воды на борт катера с помощью двух человек или с помощью кран-балки. Для этого водолаз освобождается от буксировщика в воде и остропливает его поданным с борта катера фалом. На пологий берег буксировщик вытаскивается из воды с помощью двух человек.A dorsal diver tug is known, having a strong cylindrical body containing a battery and a propulsion motor, equipped with inguinal and shoulder stops for fastening to the diver's body, while the bow end of the strong body of the towing vehicle ends in a strong cylindrical instrument compartment, the front end of which is connected to a console equipped with two control panels on the sides, as well as a rubber comb, and ending with a movable flat indicator (display) [RU 2330782, 10.08.2008]. The disadvantages of this device is its heaviness, since it requires the return of the towing vehicle from the water on board the boat with the help of two people or with the help of a crane beam. To do this, the diver is released from the tugboat in the water and sharpens it with a halyard filed from the boat. On a gently sloping shore, the tugboat is pulled out of the water with the help of two people.
Этих недостатков лишено буксирное устройство типа Jeat-Boat [Снаряжение для дайвинга: подводный мини буксировщик Jetboots. Опубликовано 26.11.2013 от Admin в Надводные и подводные аппараты. Найдено в Интернет 13.06.2021 по адресу: https://www.patriot3.com/jetboots], являющееся наиболее близким техническим решением к заявляемому. Оно представляет собой систему, надеваемую на пояс и ноги водолаза. На каждом его бедре закрепляются специальными ремнями по винтовому движителю с электродвигателем. Электропитание и управление двигателями осуществляется из напоясного герметичного блока управления через герморазъемы, кабели и гермовводы на двигателях. Электропитание всего устройства осуществляется от напоясного герметичного блока аккумуляторной литий-ионной батареи через кабель с герморазъемами. Управление режимами работы электродвигателей, а значит и регулирование скорости движения водолаза осуществляется кнопками управления на поясном блоке управления. Размеры, вес и расположение устройства на теле таковы, что перемещение водолаза с ним максимально приближено к естественному плаванию, руки остаются свободными, в том числе и при выходе на сушу. Однако данное устройство имеет несколько недостатков.These shortcomings are devoid of a towing device of the Jeat-Boat type [Diving equipment: Jetboots underwater mini tug. Posted on 11/26/2013 by Admin in Surface and underwater vehicles. Found on the Internet on June 13, 2021 at: https://www.patriot3.com/jetboots], which is the closest technical solution to the claimed one. It is a system worn on the belt and legs of the diver. On each of his thighs they are fixed with special belts along a screw propeller with an electric motor. The power supply and control of the motors is carried out from the waist-mounted sealed control unit through the hermetic connectors, cables and pressure leads on the motors. The power supply of the entire device is carried out from the waist-mounted sealed lithium-ion battery pack through a cable with waterproof connectors. The control of the operating modes of the electric motors, and hence the regulation of the speed of the diver, is carried out by the control buttons on the belt control unit. The dimensions, weight and location of the device on the body are such that the movement of the diver with it is as close as possible to natural swimming, the hands remain free, including when going to land. However, this device has several disadvantages.
Первый состоит в том, что движители имеют высокий уровень гидроакустического шума. Связано это с высокой угловой скоростью вращения винтов, необходимой для обеспечения высокой тяги при относительно небольшом их диаметре. Высокая угловая скорость определяет высокую линейную скорость на концах лопастей, что в свою очередь приводит к кавитационным эффектам, которые и дают гидроакустический шум. Кроме того, в примененном движителе отсутствует направляющий аппарат для потока на входе и выходе движителя, что приводит к неламинарному характеру движения воды через него. Неламинарный поток также увеличивает шум и приводит к относительно низкому КПД винтового движителя.The first is that the propellers have a high level of hydroacoustic noise. This is due to the high angular velocity of rotation of the propellers, which is necessary to provide high thrust with a relatively small diameter. A high angular velocity determines a high linear velocity at the ends of the blades, which in turn leads to cavitation effects, which give rise to hydroacoustic noise. In addition, the propeller used does not have a guide vane for the flow at the inlet and outlet of the propeller, which leads to a non-laminar nature of the movement of water through it. The non-laminar flow also increases the noise and results in a relatively low propeller efficiency.
Второй недостаток связан с невозможностью безопасной смены аккумуляторной батареи под водой. Необходимость ее смены возникает при длительной работе водолаза в воде. Используемые в устройстве литий-ионные батареи находятся в прочном герметичном корпусе, на боковой стенке которого размещен силовой герморазъем. В случае размыкания герморазъема для замены аккумуляторного блока, или же случайных размыканиях других герморазъемов во время работы электродвигателей, когда от аккумулятора потребляется большой ток, (такая ситуация нередка в повседневной практике работы), происходит дуговое подгорание силовых контактов разъемов и сравнительно быстрый их выход из строя.The second disadvantage is related to the impossibility of safely changing the battery under water. The need to change it arises during long-term work of the diver in the water. The lithium-ion batteries used in the device are in a durable sealed case, on the side wall of which there is a power hermetic connector. In the event of opening of the hermetic connector to replace the battery pack, or accidental opening of other hermetic connectors during operation of the electric motors, when a large current is consumed from the battery (this situation is not uncommon in everyday work practice), arc burning of the power contacts of the connectors occurs and their relatively quick failure .
Сущность изобретенияThe essence of the invention
Задачей заявленной группы изобретений является создание устройства для перемещения водолаза (УПВ), позволяющего осуществлять движение под водой с помощью гребных винтовых движителей на основе электродвигателей с питанием от заменяемого аккумулятора и со сниженным уровнем гидроакустического шума и высоким КПД винтовых движителей. С возможностью многократной замены аккумуляторной батареи УПВ под водой без дугового подгорания контактов герморазъема и безопасным рассоединением любых герморазъемов при работающих электродвигателях винтовых движителей.The task of the claimed group of inventions is to create a device for moving a diver (DDA) that allows movement under water using propeller propellers based on electric motors powered by a replaceable battery and with a reduced level of hydroacoustic noise and high efficiency of propellers. With the possibility of repeated replacement of the UPV battery under water without arc burning of the contacts of the pressure connector and safe disconnection of any pressure connectors when the electric motors of the propellers are running.
Техническим результатом заявленных вариантов изобретения является безопасность работы устройства за счет его конструктивных элементов и высокий КПД винтовых движителей со значительным снижением гидроакустического шума.The technical result of the claimed variants of the invention is the safety of the device due to its structural elements and the high efficiency of screw propellers with a significant reduction in hydroacoustic noise.
Технический результат достигается тем, что по первому варианту создано устройство для передвижения водолаза под водой (УПВ), содержащее поясной и бедренные ремни, выполненные с возможностью их крепления на теле водолаза, винтовые движители, аккумуляторные батареи, блок управления и водонепроницаемые кабели, при этом бедренные ремни крепятся посредством правого и левого поворотного кронштейна соответственно к правой и левой стороне поясного ремня, а на правой и левой сторонах бедренных ремней крепятся соответствующие винтовые движители, на поясном ремне закреплены блок управления и блок аккумуляторной батареи, блок управления содержит контроллер, рукоятку управления, кнопку включения, индикатор заряда аккумулятора, причем выход рукоятки управления соединен с первым входом контроллера, выход кнопки включения соединен со вторым входом контроллера, вход индикатора заряда аккумулятора соединен с первым выходом контроллера, в свою очередь блок аккумуляторной батареи, содержит аккумулятор и контроллер, а каждый винтовой движитель представляет собой совмещенный с гребным винтом бесколлекторный трехфазный низкооборотный электродвигатель и состоит из корпуса, с вмонтированными в него магнитной системы с трехфазной обмоткой и платы управления, к корпусу через профилированные пилоны, являющиеся выходным направляющим аппаратом винтового движителя, прикреплены первый подшипник и крышка, к которой через профилированные пилоны, являющиеся входным направляющим аппаратом винтового движителя, прикреплен второй подшипник, в подшипниках установлена крыльчатка, по окружности которой смонтирована магнитная система на постоянных магнитах, причем крыльчатка с магнитной системой на постоянных магнитах образует ротор бесколлекторного трехфазного двигателя, а магнитная система с трехфазной обмоткой и платой управления образуют статор, плата управления содержит трехфазный коммутатор, контроллер винтового движителя и электронное реле питания, причем вход и выход контроллера винтового движителя соединен с входом и выходом трехфазного коммутатора, водонепроницаемые кабели движителей, кабель аккумулятора через блочные контактные герморазъемы соединены с блоком управления, контроллер блока управления коммутирует с контроллером блока аккумуляторной батареи и контроллерами винтовых движителей и подключенных к ним соответственно рукоятки управления, кнопки включения, индикатора заряда аккумулятора, аккумулятора, платы управления, трехфазного коммутатора и электронного реле питания посредством информационной шины, выполненной на основе витой пары двухпроводного интерфейса, линий питания и блочных контактных и контактных герморазъемов, витая пара блока управления соединена с третьим входом контроллера блока управления, витой парой кабеля аккумулятора и соответствующими блочными контактными герморазъемами, линии питания блока управления соединены с соответствующими линиями питания кабеля аккумулятора, входами контроллера блока управления и соответствующими блочными контактными герморазъемами, витая пара блока аккумуляторной батареи соединена с входом контроллера блока аккумуляторной батареи и с соответствующим блочным контактным герморазъемом, линии питания блока аккумуляторной батареи соединены с соответствующим выходом аккумулятора, входом контроллера блока аккумуляторной батареи и с соответствующим блочным контактным герморазъемом, к каждому винтовому движителю через гермоввод присоединен кабель винтового движителя с контактным герморазъемом, вход контроллера винтового движителя подключен к витой паре кабеля винтового движителя, входы трехфазной обмотки присоединены к соответствующим выходам трехфазного коммутатора, входы которого присоединены к выходам электронного реле питания, причем электронное реле питания выполнено с возможностью мгновенного отключения трехфазного коммутатора от линий питания кабеля винтового движителя по команде от контроллера винтового движителя, контроллер винтового движителя и трехфазный коммутатор выполнены таким образом, чтобы их алгоритмы работы создавали в трехфазной обмотке и магнитной системе вращающееся в заданном по команде от рукоятки управления направлении магнитное поле с обратной связью от взаимодействующей с ним магнитной системой на постоянных магнитах, обеспечивая вращение крыльчатки в том же направлении, контроллер винтового движителя выполнен с возможностью обеспечения непрерывной высокоскоростной проверки целостности связи между контроллерами по соответствующим витым парам.The technical result is achieved by the fact that, according to the first variant, a device was created for moving a diver under water (UPV), containing waist and hip belts, made with the possibility of attaching them to the diver's body, screw propellers, batteries, a control unit and waterproof cables, while femoral the belts are attached by means of the right and left swivel bracket, respectively, to the right and left sides of the waist belt, and the corresponding screw propellers are attached to the right and left sides of the hip belts, the control unit and the battery pack are fixed to the waist belt, the control unit contains a controller, a control handle, a button on, battery charge indicator, and the control handle output is connected to the first input of the controller, the output of the power button is connected to the second input of the controller, the input of the battery charge indicator is connected to the first output of the controller, in turn, the battery pack contains a battery and to controller, and each propeller is a brushless three-phase low-speed electric motor combined with a propeller and consists of a housing with a magnetic system with a three-phase winding and a control board mounted in it, the first bearing is attached to the housing through profiled pylons, which are the output guide vanes of the screw propulsion and a cover, to which a second bearing is attached through the profiled pylons, which are the input guide vane of the screw propeller, an impeller is installed in the bearings, along the circumference of which a magnetic system is mounted on permanent magnets, and the impeller with a magnetic system on permanent magnets forms the rotor of a brushless three-phase motor, and a magnetic system with a three-phase winding and a control board form a stator, the control board contains a three-phase switch, a screw propulsion controller and an electronic power relay, the input and output of the screw propulsion controller with connected to the input and output of the three-phase switch, waterproof cables of the propellers, the battery cable are connected to the control unit through the block contact hermetic connectors, the controller of the control unit commutes with the controller of the battery pack and the controllers of the screw propellers and the control handles connected to them, the power button, the battery charge indicator , a battery, a control board, a three-phase switch and an electronic power relay via an information bus made on the basis of a twisted pair of a two-wire interface, power lines and block contact and contact sealed connectors, the twisted pair of the control unit is connected to the third input of the controller of the control unit, the twisted pair of the battery cable and the corresponding block contact hermetic connectors, the power lines of the control unit are connected to the corresponding power lines of the battery cable, the inputs of the controller of the control unit and the corresponding block contact hermetic connectors, the twisted pair of the battery pack is connected to the input of the controller of the battery pack and to the corresponding block contact hermetic connector, the power lines of the battery pack are connected to the corresponding output of the battery, the input of the controller of the battery pack and to the corresponding block contact hermetic connector, to each propeller through a pressure seal a screw propulsion cable with a pressure-tight contact is connected, the input of the screw propulsion controller is connected to the twisted pair of the screw propulsion cable, the inputs of the three-phase winding are connected to the corresponding outputs of the three-phase switch, the inputs of which are connected to the outputs of the electronic power relay, and the electronic power relay is configured to instantly turn off the three-phase switch from the power lines of the cable of the screw driver upon command from the controller of the screw driver, the controller of the screw driver and the three-phase switch are designed in such a way that their algorithm the rhythms of work created in the three-phase winding and the magnetic system a magnetic field rotating in the direction specified by the control handle with feedback from the magnetic system on permanent magnets interacting with it, ensuring the rotation of the impeller in the same direction, the controller of the screw propeller is designed to provide continuous high-speed checking the integrity of the connection between the controllers over the corresponding twisted pairs.
По второму варианту создано устройство для передвижения водолаза под водой (УПВ), содержащее поясной и бедренные ремни, выполненные с возможностью их крепления на теле водолаза, винтовые движители, аккумуляторные батареи, блок управления и водонепроницаемые кабели, при этом бедренные ремни крепятся посредством правого и левого поворотного кронштейна соответственно к правой и левой стороне поясного ремня, а на правой и левой сторонах бедренных ремней крепятся соответствующие винтовые движители, на поясном ремне закреплены блок управления и блок аккумуляторной батареи, блок управления содержит контроллер, рукоятку управления, кнопку включения, индикатор заряда аккумулятора, причем выход рукоятки управления соединен с первым входом контроллера, выход кнопки включения соединен со вторым входом контроллера, вход индикатора заряда аккумулятора соединен с первым выходом контроллера, в свою очередь блок аккумуляторной батареи, содержит аккумулятор и контроллер, а каждый винтовой движитель состоит из герметичного отсека, внутри которого размещены плата управления, ведущая полумуфта магнитной муфты, редуктор и бесколлекторный электродвигатель, содержащий кольцевой статор, с вмонтированной в него магнитной системой с трехфазной обмоткой и установленный внутри кольцевого статора через его крышки на подшипниках выходной вал, с закрепленной на нем магнитной системой на постоянных магнитах, причем герметичный отсек образован корпусом с приливами, с вставленными в него на уплотнениях и закрепленных винтами верхней крышкой с гермовводом и нижней крышкой с установленным на ней посредством уплотнения и винтов магнитопроницаемым герметизирующим стаканом, причем на стакане соосно установлена ось, на которой через подшипник скольжения установлена крыльчатка с закрепленной внутри нее ведомой полумуфтой магнитной муфты, к приливам корпуса винтами коаксиально прикреплен кольцевой обтекатель, к которому защелками присоединены передняя и задняя профилированные крышки с профилированными пилонами, ведущая полумуфта магнитной муфты закреплена на нижней крышке в подшипнике и соединена с выходом редуктора, вход которого соединен с выходным валом бесколлекторного электродвигателя, коаксиально расположенные ведущая полумуфта и ведомая полумуфта магнитной муфты выполнены с возможностью передачи вращающего момента с ведущей полумуфты посредством магнитного поля через магнитопроницаемый стакан на ведомую полумуфту и на крыльчатку, плата управления содержит трехфазный коммутатор, контроллер винтового движителя, электронное реле питания, причем вход и выход контроллера винтового движителя соединен с входом и выходом трехфазного коммутатора, водонепроницаемые кабели винтовых движителей, кабель аккумулятора через блочные контактные герморазъемы соединены с блоком управления, контроллер блока управления коммутирует с контроллером блока аккумуляторной батареи и контроллерами винтовых движителей и подключенных к ним соответственно рукоятки управления, кнопки включения, индикатора заряда аккумулятора, аккумулятора, платы управления, трехфазного коммутатора и электронного реле питания посредством информационной шины, выполненной на основе витой пары двухпроводного интерфейса, линий питания и блочных контактных и контактных герморазъемов, витая пара блока управления соединена с третьим входом контроллера блока управления, витой парой кабеля аккумулятора и соответствующими блочными контактными герморазъемами, линии питания блока управления соединены с соответствующими линиями питания кабеля аккумулятора, входами контроллера блока управления и соответствующими блочными контактными герморазъемами, витая пара блока аккумуляторной батареи соединена с входом контроллера блока аккумуляторной батареи и с соответствующим блочным контактным герморазъемом, линии питания блока аккумуляторной батареи соединены с соответствующим выходом аккумулятора, входом контроллера блока аккумуляторной батареи и с соответствующим блочным контактным герморазъемом, к каждому винтовому движителю через гермоввод присоединен кабель винтового движителя с контактным герморазъемом, вход контроллера винтового движителя подключен к витой паре кабеля винтового движителя, входы трехфазной обмотки присоединены к соответствующим выходам трехфазного коммутатора, входы которого присоединены к выходам электронного реле питания, причем электронное реле питания выполнено с возможностью мгновенного отключения трехфазного коммутатора от линий питания кабеля винтового движителя по команде от контроллера винтового движителя, контроллер винтового движителя и трехфазный коммутатор выполнены таким образом, чтобы их алгоритмы работы создавали в трехфазной обмотке и магнитной системе вращающееся в заданном по команде от рукоятки управления направлении магнитное поле с обратной связью от взаимодействующей с ним магнитной системой на постоянных магнитах, обеспечивая вращение бесколлекторного электродвигателя и крыльчатки в заданном направлении, контроллер винтового движителя выполнен с возможностью обеспечения непрерывной высокоскоростной проверки целостности связи между контроллерами по соответствующим витым парам.According to the second version, a device for movement of a diver under water (UPV) was created, containing waist and hip belts, made with the possibility of their attachment to the diver's body, screw propellers, batteries, a control unit and waterproof cables, while the hip belts are attached by means of the right and left swivel bracket respectively to the right and left sides of the waist belt, and on the right and left sides of the hip belts, the corresponding screw propellers are attached, the control unit and the battery pack are fixed on the waist belt, the control unit contains a controller, a control handle, a power button, a battery charge indicator, moreover, the output of the control handle is connected to the first input of the controller, the output of the power button is connected to the second input of the controller, the input of the battery charge indicator is connected to the first output of the controller, in turn, the battery pack contains a battery and a controller, and each propeller consists oit from a sealed compartment, inside which there is a control board, a leading half-coupling of a magnetic coupling, a gearbox and a brushless electric motor containing an annular stator, with a magnetic system built into it with a three-phase winding and an output shaft mounted inside the annular stator through its covers on bearings, with an output shaft mounted on it by a magnetic system on permanent magnets, and the sealed compartment is formed by a body with lugs, with a top cover inserted into it on seals and fixed with screws, a top cover with a pressure seal and a bottom cover with a magnetically permeable sealing cup installed on it by means of a seal and screws, and an axis is installed coaxially on the cup, on which an impeller is installed through a sliding bearing with a driven half-coupling of a magnetic coupling fixed inside it, an annular fairing is coaxially attached to the tides of the housing with screws, to which the front and rear profiled covers with profiled pylons are latched The driving half-coupling of the magnetic clutch is fixed on the bottom cover in the bearing and is connected to the output of the gearbox, the input of which is connected to the output shaft of the brushless electric motor, the coaxially located leading half-coupling and the driven half-coupling of the magnetic clutch are made with the possibility of transmitting torque from the driving half-coupling by means of a magnetic field through a magnetically permeable glass on the driven half-coupling and on the impeller, the control board contains a three-phase switch, a screw propulsion controller, an electronic power relay, wherein the input and output of the screw propulsion controller is connected to the input and output of the three-phase switch, waterproof cables of the screw propulsors, the battery cable is connected to the control unit, the control unit controller commutates with the controller of the battery pack and the controllers of screw propellers and the control handles connected to them, respectively, the power button, the battery charge indicator accumulator, battery, control board, three-phase switch and electronic power relay through an information bus made on the basis of a twisted pair of a two-wire interface, power lines and block contact and contact sealed connectors, the twisted pair of the control unit is connected to the third input of the controller of the control unit, the twisted pair of the battery cable and the corresponding block contact hermetic connectors, the power lines of the control unit are connected to the corresponding power lines of the battery cable, the inputs of the controller of the control unit and the corresponding block contact hermetic connectors, the twisted pair of the battery pack is connected to the input of the controller of the battery pack and with the corresponding block hermetic connector, the power lines of the unit of the storage battery are connected to the corresponding battery output, the input of the battery pack controller and to the corresponding block sealed contact connector, to each propeller through the cable gland of the screw propulsion unit is connected with a pressure-tight contact, the input of the screw propulsion controller is connected to the twisted pair cable of the screw propulsion unit, the inputs of the three-phase winding are connected to the corresponding outputs of the three-phase switch, the inputs of which are connected to the outputs of the electronic power relay, and the electronic power relay is configured to instantly turn off the three-phase of the switch from the power lines of the cable of the screw propulsion unit at the command from the controller of the screw propulsion unit, the controller of the screw propulsion unit and the three-phase switch are designed in such a way that their operation algorithms create in the three-phase winding and the magnetic system a magnetic field rotating in the direction specified by the command from the control handle with feedback from permanent magnet system interacting with it, ensuring the rotation of the brushless motor and the impeller in a given direction, the screw propulsion controller is configured to provide i continuous high-speed integrity check of communication between controllers over the corresponding twisted pairs.
В предпочтительном варианте винтовые движители, блок управления, блок аккумуляторной батареи, кабели движителей и аккумулятора выполнены в герметичном подводном исполнении.In the preferred embodiment, the propellers, the control unit, the battery pack, the cables of the propellers and the battery are made in a sealed underwater design.
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
Сущность изобретения поясняется чертежами.The essence of the invention is illustrated by drawings.
на фиг. 1 показано УПВ на человеке;in fig. 1 shows UPV on a human;
на фиг. 2 показан общий вид УПВ спереди;in fig. 2 shows a general view of the UPV from the front;
на фиг. 3 показан общий вид УПВ сзади;in fig. 3 shows a general view of the OPV from behind;
на фиг. 4 показан общий вид блока управления УПВ;in fig. 4 shows a general view of the UPV control unit;
на фиг. 5 показан блок аккумуляторной батареи;in fig. 5 shows the battery pack;
на фиг. 6 показана функциональная электрическая схема УПВ;in fig. 6 shows the functional electrical diagram of the UPV;
на фиг. 7 упрощенно показан винтовой движитель в вертикальном разрезе;in fig. 7 shows a simplified vertical section of a propeller;
на фиг. 8 упрощенно показан винтовой движитель в горизонтальном разрезе;in fig. 8 shows a simplified view of a screw propeller in horizontal section;
на фиг. 9 показан передний направляющий аппарат винтового движителя;in fig. 9 shows the front guide apparatus of the screw propeller;
на фиг. 10 показан задний направляющий аппарат винтового движителя;in fig. 10 shows the rear guide apparatus of the screw propeller;
на фиг. 11 показана функциональная электрическая схема УПВ по второму варианту;in fig. 11 shows the functional electrical diagram of the UPV according to the second variant;
на фиг. 12 показан общий вид винтового движителя по второму варианту конструкции;in fig. 12 shows a general view of the screw propeller according to the second design option;
на фиг. 13, 14 показан общий вид винтового движителя по второму варианту со снятымиin fig. 13, 14 shows a general view of the screw propeller according to the second variant with the
передней и задней профилированными крышками;front and rear profiled covers;
на фиг. 15, 16 условно показаны разрезы винтового движителя по второму варианту конструкции;in fig. 15, 16 conditionally show the sections of the propeller according to the second version of the design;
на фиг. 17 показан бесколлекторный электродвигатель винтового движителя второго варианта конструкции;in fig. 17 shows the brushless electric motor of the screw propeller of the second design option;
на фиг. 18 – общий вид УПВ спереди по второму варианту.in fig. 18 is a general view of the UPV from the front according to the second variant.
Подробное описание осуществления изобретенияDetailed description of the invention
Устройство для передвижения водолаза под водой, по первому и второму варианту (см. фиг. 1, 2, 3) состоит из двух винтовых движителей (позиции 1, 7, 50, 51), поясного ремня 2, выполненного с возможностью застегивания на талии человека, правого бедренного ремня 3 и левого бедренного ремня 4, выполненных с возможностью застегивания на соответственно правом и левом бедрах человека, правого поворотного кронштейна 5 и левого поворотного кронштейна 6. Причем правый бедренный ремень 3 посредством правого поворотного кронштейна 5 крепится к правой стороне поясного ремня 2, а левый бедренный ремень 4 посредством левого поворотного кронштейна 6 крепится к левой стороне поясного ремня 2. При этом на правой стороне правого бедренного ремня 3 и на левой стороне левого бедренного ремня 4 крепятся соответствующие винтовые движители (позиции 1 и 7 или 50 и 51). УПВ также содержит блок управления 8 (см. фиг. 4), в котором размещены контроллер 15, рукоятка управления 14, кнопка включения 12, индикатор заряда аккумулятора 13, витая пара 44, линии питания (позиции 46, 47), блочные контактные герморазъемы (позиции 38, 39). Причем выход рукоятки управления 14 соединен с первым входом контроллера 15, выход кнопки 12 соединен со вторым входом контроллера 15, вход индикатора заряда аккумулятора 13 соединен с первым выходом контроллера 15.The device for moving a diver under water, according to the first and second options (see Fig. 1, 2, 3) consists of two screw propellers (
УПВ также содержит блок аккумуляторной батареи 9, (см. фиг. 5) с размещенными в нем аккумулятором 16, контроллером 25, линиями питания (позиции 23, 24), витой пары 45 и блочного контактного герморазъема 40. Причем линии питания (позиции 23, 24) присоединены (см. фиг. 6) к соответствующим выходам аккумулятора 16, входам питания контроллера 25 и блочным контактам герморазъема 40. Витая пара 45 соединяет контроллер 25 с соответствующим блочным контактным герморазъемом 40.UPV also contains a battery pack 9 (see Fig. 5) with a
Каждый винтовой движитель (позиции 1, 7) по первому варианту (см. фиг. 7, 8, 9, 10) представляет собой совмещенный с гребным винтом бесколлекторный трехфазный низкооборотный электродвигатель и состоит из корпуса 29, с вмонтированными в него магнитной системы 30 с трехфазной обмоткой 17 и платы управления 35. К корпусу 29 через профилированные пилоны 48, являющиеся выходным направляющим аппаратом винтового движителя, крепится подшипник 33. Кроме того, к корпусу 29 по посадке и винтами 37 крепится крышка 36, к которой через профилированные пилоны 49, являющиеся входным направляющим аппаратом винтового движителя, крепится подшипник 34. В подшипниках (позиции 33, 34), установлена крыльчатка 31, по окружности которой смонтирована магнитная система на постоянных магнитах 32. Причем крыльчатка 31 с магнитной системой на постоянных магнитах 32 образуют ротор бесколлекторного трехфазного двигателя, а магнитная система 30 с трехфазной обмоткой 17 и платой управления 35 образуют статор.Each propeller (
По второму варианту (см. фиг. 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18) каждый винтовой движитель (позиции 50, 51) состоит из герметичного отсека, образуемого корпусом 58 с приливами 84, с вставленными в него на уплотнениях 63 и закрепленных соответственно винтами 62 и 75 верхней крышкой 61 с гермовводом и нижней крышкой 64 и установленным на уплотнении 65 винтами 76 магнитопроницаемым герметизирующим стаканом 66. При этом гермоввод выполнен с возможностью заведения внутрь герметичного отсека кабеля винтового движителя 11. На магнитопроницаемом герметизирующим стакане 66 соосно установлена ось 67, на которой через подшипник скольжения 68 установлена крыльчатка 60 с закрепленной внутри нее ведомой полумуфтой 69 магнитной муфты. Магнитная муфта представлена ведомой 69 и ведущей 70 полумуфтами. К приливам 84 корпуса 58 винтами 59 коаксиально крепится кольцевой обтекатель 73, к которому защелками прикреплена передняя профилированная крышка 85 с профилированными пилонами 82 и задняя профилированная крышка 86 с профилированными пилонами 83. Внутри герметичного отсека размещена ведущая полумуфта 70 магнитной муфты, редуктор 71, бесколлекторный электродвигатель 72 и плата управления 56, причем ведущая полумуфта 70 магнитной муфты закреплена на нижней крышке 64 в подшипнике 74 и соединена с выходом редуктора 71, вход которого соединен с выходным валом бесколлекторного электродвигателя 72. Коаксиально расположенные ведущая полумуфта 70 и ведомая полумуфта 69 магнитной муфты выполнены в виде магнитных систем на постоянных магнитах и с возможностью передачи вращающего момента с ведущей полумуфты 70 посредством магнитного поля через магнитопроницаемый стакан 66 на ведомую полумуфту 69 и соответственно на крыльчатку 60.According to the second option (see Fig. 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18) each screw propeller (
Бесколлекторный электродвигатель 72 состоит из кольцевого статора 77, с вмонтированной в него магнитной системы 57 с трехфазной обмоткой 52 и установленного внутри статора через крышки 78 на подшипниках 79 выходного вала 80, с закрепленной на нем магнитной системой на постоянных магнитах 81.Brushless
При этом по первому и второму варианту устройства плата управления (позиции 35, 56) содержит трехфазный коммутатор (позиции 19, 54), контроллер винтового движителя (позиции 18, 53) электронное реле питания (позиции 20, 55).At the same time, according to the first and second versions of the device, the control board (positions 35, 56) contains a three-phase switch (
Далее все соединения в обеих вариантах осуществляются по одной и той же схеме (см. фиг. 6 и фиг. 11).Further, all connections in both versions are carried out according to the same scheme (see Fig. 6 and Fig. 11).
Вход и выход контроллера винтового движителя (позиции 18, 53) соединен с входом и выходом трехфазного коммутатора (позиции 19, 54). Водонепроницаемые кабели 11 винтовых движителей (позиции 1, 7, 50, 51), кабель аккумулятора 10 через блочные контактные герморазъемы (позиции 38, 39, 40) соединены с блоком управления 8. Контроллер 15 блока управления 8 коммутирует с контроллером 25 блока аккумуляторной батареи 9 и контроллерами (позиции 18, 53) винтовых движителей (позиции 1, 7, 50, 51) и подключенных к ним соответственно рукоятки управления 14, кнопки включения 12, индикатора заряда аккумулятора 13, аккумулятора 16, платы управления (позиции 35, 56), трехфазного коммутатора (позиции 19, 54) и электронного реле питания (позиции 20, 55) посредством информационной шины, выполненной на основе витой пары двухпроводного интерфейса (позиции 27, 43, 44, 45), линий питания (позиции 21, 22, 23, 24, 41, 42, 46, 47) и контактных и блочных контактных герморазъемов (позиции 26, 28, 38, 39, 40). В качестве информационной шины, выполненной на основе «витой пары» двухпроводного интерфейса, может быть использован, например, RS485 по программному протоколу ModBus. В таких сетях один из контроллеров является ведущим, а остальные - ведомыми. Ведущий контроллер периодически, с определенной частотой, производит опрос ведомых контроллеров по данной шине, получает от них ответы об их состоянии, получает данные от датчиков, подключенных к ним, и раздает необходимые команды. Передача информации по ней осуществляется в цифровом виде, с кодированием нулей и единиц разностью потенциалов на двух проводах.The input and output of the screw propulsion controller (
К блоку управления 8 через гермоввод присоединен кабель аккумулятора 10 с контактным герморазъемом 28.The
Витая пара 44 соединена с третьим входом контроллера 15 блока управления 8, витой парой 27 кабеля аккумулятора 10 и соответствующими блочными контактными герморазъемами (позиции 38, 39). Линии питания (позиции 46, 47) соединены с соответствующими линиями питания (позиции 21, 22) кабеля аккумулятора 10, входами контроллера 15 блока управления 8 и соответствующими блочными контактными герморазъемами (позиции 38, 39). При этом блок управления 8 закреплен на поясном ремне 2.The
Линии питания (позиции 46, 47) блока управления 8 соединены с соответствующими линиями питания (позиции 21, 22) кабеля аккумулятора 10, входами контроллера 15 блока управления 8 и соответствующими блочными контактными герморазъемами (38, 39).The power lines (items 46, 47) of the
Витая пара 45 блока аккумуляторной батареи 9 соединена с входом контроллера 25 блока аккумуляторной батареи 9 и с блочным контактным герморазъемом (40). Линии питания (позиции 23, 24) блока аккумуляторной батареи 9 соединены с соответствующим выходом аккумулятора 16, входом контроллера 25 блока аккумуляторной батареи 9 и с соответствующим блочным контактным герморазъемом 40. Кроме того к каждому винтовому движителю (позиции 1, 7, 50, 51) через гермоввод присоединен кабель винтового движителя 11 с контактным герморазъемом 26.
Вход контроллера (позиции 18, 53) винтовых движителей (позиции 1, 7, 50, 51) подключен к витой паре 43 кабеля винтового движителя 11. Входы трехфазной обмотки (позиции 17, 52) присоединены к соответствующим выходам трехфазного коммутатора (позиции 19, 54) входы которого присоединены к выходам электронного реле питания (позиции 20, 55). Причем электронное реле питания (позиции 20, 55) выполнено с возможностью мгновенного отключения трехфазного коммутатора (позиции 19, 54) от линий питания (позиции 41, 42) кабеля 11 винтовых движителей (позиции 1, 7, 50, 51) по команде от контроллера (позиции 18, 53) винтовых движителей (позиции 1, 7, 50, 51). Контроллер (позиции 18, 53) и трехфазный коммутатор (позиции 19, 54) выполнены таким образом, чтобы их алгоритмы работы создавали в трехфазной обмотке (позиции 17, 52) и магнитной системе (позиции 30, 57) вращающееся в заданном по команде от рукоятки управления 14 направлении магнитное поле с обратной связью от взаимодействующей с ним магнитной системой на постоянных магнитах (позиции 32, 81), обеспечивая вращение крыльчатки (позиции 31, 60) в том же направлении. Контроллер (позиции 18, 53) винтового движителя выполнен с возможностью обеспечения непрерывной высокоскоростной проверки целостности связи между контроллерами по соответствующим витым парам (позиции 43, 44, 27, 45).The input of the controller (
При этом контроллер (позиции 18, 53) винтового движителя выполнен с возможностью того, что его алгоритмы управления обеспечивают непрерывную высокоскоростную проверку целостности связи по цепочке контроллер 25, витая пара 45, блочный контактный герморазъем 40, блока аккумуляторной батареи 9, контактный герморазъем 28, витая пара 27, витая пара 44, контроллер 15, блочные контактные герморазъемы 38, 39, контактный герморазъем 26, витая пара 43, контроллер движителя (позиции 18, 53) и в случае ее разрыва во время работы винтового движителя (нештатное рассоединение любого из блочных контактных и контактных герморазъемов 26, 28, 38, 39, 40) мгновенно, за время t<1 мс, подает команду на размыкание электронного реле (позиции 20, 55), что гарантирует предотвращение дугового подгорания линий питания герморазъемов от потребляемого винтовым движителем тока.At the same time, the controller (
Винтовые движители (позиции 1, 7, 50, 51), блок управления 8, блок аккумуляторной батареи 9, кабели движителей 11 и кабель аккумулятора 10 выполнены в герметичном подводном исполнении. Причем каждый кабель движителя 11 через герморазъемы 26 подключен к соответствующим блочным контактным герморазъемам (позиции 38, 39) блока управления 8.Screw propellers (
Кабель аккумулятора 10 через свой контактный герморазъем (28) подключен к блочному контактному герморазъему 40 блока аккумуляторной батареи 9.The
УПВ функционирует следующим образом (см. фиг. 1-18).UPV operates as follows (see Fig. 1-18).
По первому варианту работа устройства осуществляется следующим образом. Производят зарядку блока аккумуляторной батареи 9, контролируя готовность по появлению зеленого свечения индикатора заряда аккумулятора 13.According to the first variant, the operation of the device is carried out as follows. The
Водолаз в гидрокостюме застегивает на себе и регулирует соединенные правым и левым поворотными кронштейнами (позиции 5, 6) поясной ремень 2, правый и левый бедренные ремни (позиции 2, 3) с винтовыми движителями (позиции 1, 7), блоком управления 8 и блоком аккумуляторной батареи 9. Соединяет контактные герморазъемы 26 кабелей винтовых движителей 11 с блочными контактными герморазъемами (позиции 38, 39) блока управления 8, а контактный герморазъем 28 кабеля аккумулятора 10 с блочным контактным герморазъемом 40 блока аккумуляторной батареи 9. После чего водолаз осуществляет погружение в воду.A diver in a wetsuit fastens and adjusts the
В УПВ информационная шина в виде соединенных в единую целую витую пару отрезков витых пар проводов 43, 44, 27, 45 функционирует следующим образом. Отрезки витых пар проводов 43, 44, 27, 45 находятся соответственно в составе кабелей винтовых движителей 11, блока управления 8, кабеля аккумулятора 10, блока аккумуляторной батареи 9. С ее помощью информационно соединены между собой контроллер 15, блока управления 8, контроллер 25 блока аккумуляторной батареи 9 и контроллеры движителей 18. Ведущим контроллером является контроллер 15, а ведомыми контроллер 25 и контроллеры винтовых движителей 18. Контроллер 15 опрашивает контроллер 25 и контроллеры винтовых движителей 18 с частотой не реже t<l мс. Он получает команды от рукоятки управления 14, кнопки управления 12 и выдает информацию о заряде блока аккумуляторной батареи 9 на индикатор заряда аккумулятора 13. Информацию об уровне заряда аккумулятора 16 он получает от контроллера 25 блока аккумуляторной батареи 9. Ведомый контроллер 18 выполнен с возможностью того, что его встроенный алгоритм управления, обеспечивает непрерывное отслеживание запросов ведущего контроллера 15 блока управления 8 и в случае отсутствия таких запросов за время t>1 мс (нештатное рассоединение любого из контактных и контактных блочных герморазъемов (позиции 26, 28, 40, 38, 39)) мгновенно, за время t<1 мс, подает команду на размыкание электронного реле 20, что предотвращает дуговое подгорание линий питания герморазъемов от потребляемого винтовым движителем (позиция 1, 7) тока.In UPV, the information bus in the form of twisted-pair segments of
При зеленом свечении индикатора заряда аккумулятора 13 водолаз включает кнопку включения 12 блока управления 8. Далее водолаз занимает исходное положение для плавания и устанавливает рукояткой управления 14 направление и скорость вращения крыльчаток 31 винтовых движителей (позиции 1, 7), а значит величину и направление их тяги (упора). Далее движение в воде осуществляется с регулировкой скорости рукояткой управления 14.When the
Поток воды, создаваемый крыльчатками 31, спрямляется профилированными пилонами 49 и 48, являющимися соответственно входным и выходными направляющими аппаратами, что обеспечивает его ламинарный характер. Кроме того, примененный винтовой движитель (позиции 1, 7) имеет сравнительно низкие рабочие обороты вращения, что обеспечивает отсутствие кавитации. Ламинарный поток и безкавитационный характер движения лопастей крыльчатки 31 обеспечивает низкий уровень гидроакустического шума винтовых движителей (позиции 1, 7), и соответственно всего УПВ.The flow of water created by the
При этом выполняется периодический визуальный контроль заряда аккумулятора. При желтом свечении остается мало заряда, при красном – следует заменить батарею.At the same time, periodic visual control of the battery charge is performed. If the light is yellow, there is little charge left, if it is red, the battery should be replaced.
Замену батареи проводят при выключенной кнопке включения 12 блока управления 8.The battery is replaced with the
В случае нештатного отсоединения батареи или любого из блочных контактных герморазъемов во время работы винтовых движителей (позиции 1, 7) срабатывает быстродействующая их защита и протекание через разъемы больших токов, образующих электрическую дугу, исключается.In the event of an abnormal disconnection of the battery or any of the block contact hermetic connectors during the operation of the screw propellers (
По второму варианту работа устройства осуществляется следующим образом.According to the second variant, the operation of the device is carried out as follows.
Производят зарядку блока аккумуляторной батареи 9, контролируя готовность по появлению зеленого свечения индикатора заряда аккумулятора 13.The
Водолаз в гидрокостюме застегивает на себе и регулирует соединенные правым и левым поворотными кронштейнами (позиции 5, 6) поясной ремень 2, правый и левый бедренные ремни (позиции 2, 3) с винтовыми движителями (позиции 50, 51), блоком управления 8 и блоком аккумуляторной батареи 9. Соединяет контактные герморазъемы 26 кабелей винтовых движителей 11 с блочными контактными герморазъемами (позиции 38, 39) блока управления 8, а контактный герморазъем 28 кабеля аккумулятора 10 с блочным контактным герморазъемом 40 блока аккумуляторной батареи 9. После чего водолаз осуществляет погружение в воду.A diver in a wetsuit fastens and adjusts the
В УПВ информационная шина в виде соединенных в единую целую витую пару отрезков витых пар проводов 43, 44, 27, 45 функционирует следующим образом. Отрезки витых пар проводов 43, 44, 27, 45 находятся соответственно в составе кабелей винтовых движителей 11, блока управления 8, кабеля аккумулятора 10, блока аккумуляторной батареи 9. С ее помощью информационно соединены между собой контроллер 15, блока управления 8, контроллер 25 блока аккумуляторной батареи 9 и контроллеры винтовых движителей 53. Ведущим контроллером является контроллер 15, а ведомыми контроллер 25 и контроллеры винтовых движителей 53. Контроллер 15 опрашивает контроллер 25 и контроллеры винтовых движителей 18 с частотой не реже t<l мс. Он получает команды от рукоятки управления 14, кнопки управления 12 и выдает информацию о заряде блока аккумуляторной батареи 9 на индикатор заряда аккумулятора 13. Информацию об уровне заряда аккумулятора 16 он получает от контроллера 25 блока аккумуляторной батареи 9. Ведомый контроллер 53 выполнен с возможностью того, что его встроенный алгоритм управления, обеспечивает непрерывное отслеживание запросов ведущего контроллера 15 блока управления 8 и в случае отсутствия таких запросов за время t>1 мс (нештатное рассоединение любого из блочных контактных и контактных герморазъемов (позиции 26, 40, 38, 39)) мгновенно, за время t<1 мс, подает команду на размыкание электронного реле 55, что гарантирует предотвращение дугового подгорания линий питания герморазъемов от потребляемого винтовым движителем тока.In UPV, the information bus in the form of twisted-pair segments of
При зеленом свечении индикатора заряда аккумулятора 13 водолаз включает кнопку включения 12 блока управления 8. Далее водолаз занимает исходное положение для плавания и устанавливает рукояткой управления 14 направление и скорость вращения крыльчаток 60 винтовых движителей (позиции 50, 51), а значит величину и направление их тяги (упора). Далее движение в воде осуществляется с регулировкой скорости рукояткой управления 14.When the
Поток воды, создаваемый крыльчаткой 60, спрямляется кольцевым обтекателем 73 и профилированными пилонами 82 и 83 соответственно передней 85 и задней 86 профилированных крышек, являющихся соответственно входным и выходными направляющими аппаратами винтового движителя, что обеспечивает ламинарный характер потока воды.The water flow generated by the
Кроме того, используемый винтовой движитель (позиции 50, 51) за счет применения встроенного редуктора 71 имеет сравнительно низкие рабочие обороты вращения (обороты не более 1200 об/мин), что обеспечивает отсутствие кавитации. Ламинарный поток и безкавитационный характер движения лопастей крыльчатки 60 обеспечивают низкий уровень гидроакустического шума винтовых движителей (позиции 50, 51), и соответственно всего УПВ. То есть преимущество данного устройства достигается тем, что применены низкооборотные винтовые движители, в каждом из которых крыльчатка приводится во вращение через магнитную муфту от находящихся в герметичном отсеке бесколлекторного электродвигателя с редуктором и платой управления. Кроме того, каждый винтовой движитель снабжен передней и задней профилированными крышками с профилированными пилонами, что делает поток через него ламинарным. Это значительно снижает гидроакустический шум.In addition, the screw propeller used (
Кроме того, выполняется периодический визуальный контроль заряда аккумулятора. При желтом свечении остается мало заряда, при красном следует заменить батарею.In addition, a periodic visual check of the battery charge is performed. When the light is yellow, there is little charge left; when it is red, the battery should be replaced.
Замену батареи проводят при выключенной кнопке включения 12 блока управления 8. В случае нештатного отсоединения батареи или любого из блочных контактных герморазъемов во время работы винтовых движителей (позиции 50, 51) срабатывает быстродействующая их защита и протекание через разъемы больших токов, образующих электрическую дугу, исключается.The battery is replaced with the
Таким образом, конструктивные элементы заявленной группы устройства для передвижения водолазов под водой обеспечивают безопасность работы устройства и высокий КПД его винтовых движителей.Thus, the structural elements of the claimed group of devices for movement of divers under water ensure the safety of the device and the high efficiency of its propellers.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021122622A RU2767556C1 (en) | 2021-07-29 | 2021-07-29 | Device for diver movement under water (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021122622A RU2767556C1 (en) | 2021-07-29 | 2021-07-29 | Device for diver movement under water (versions) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2767556C1 true RU2767556C1 (en) | 2022-03-17 |
Family
ID=80737054
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021122622A RU2767556C1 (en) | 2021-07-29 | 2021-07-29 | Device for diver movement under water (versions) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2767556C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2330782C2 (en) * | 2006-01-10 | 2008-08-10 | Войсковая часть 20914 | Diver back towing booster |
| US20110174209A1 (en) * | 2010-01-21 | 2011-07-21 | Thiessen Matthew J | Underwater personal propulsion device |
| WO2019028968A1 (en) * | 2017-08-10 | 2019-02-14 | 刘健威 | Life-saving device equipped portable underwater power-assisted propulsion device having self-adjustable steering function |
| US10556151B1 (en) * | 2018-04-18 | 2020-02-11 | Sergey Malykhin | Self-propelled personal flotation device |
-
2021
- 2021-07-29 RU RU2021122622A patent/RU2767556C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2330782C2 (en) * | 2006-01-10 | 2008-08-10 | Войсковая часть 20914 | Diver back towing booster |
| US20110174209A1 (en) * | 2010-01-21 | 2011-07-21 | Thiessen Matthew J | Underwater personal propulsion device |
| WO2019028968A1 (en) * | 2017-08-10 | 2019-02-14 | 刘健威 | Life-saving device equipped portable underwater power-assisted propulsion device having self-adjustable steering function |
| US10556151B1 (en) * | 2018-04-18 | 2020-02-11 | Sergey Malykhin | Self-propelled personal flotation device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10597118B2 (en) | Watercraft device with hydrofoil and electric propeller system | |
| US3329118A (en) | Battery operated propulsion unit for swimmers | |
| US9878211B1 (en) | Propulsion system | |
| US20040094083A1 (en) | Leg-mounted propulsion device for swimmers and divers | |
| CN110316325B (en) | Remote control lifeboat based on double flow channels | |
| CN107487425A (en) | A kind of small-sized water survival gear of wireless remote control | |
| CN205256619U (en) | Two underwater propulsion wares that push away | |
| US20230278688A1 (en) | Water pump for watercraft | |
| CN112009189A (en) | Whale tailwheel amphibious propulsion integrated aircraft | |
| RU2767556C1 (en) | Device for diver movement under water (versions) | |
| CN209274860U (en) | A kind of electronic lifesaving appliance | |
| CN209521552U (en) | A kind of four coils coupled structure wireless charging has axial vector to promote submarine model | |
| CN109703718A (en) | A kind of electronic lifesaving appliance and method | |
| CN105151253A (en) | Submersible system with universal diving propulsive function | |
| CN109229302A (en) | A kind of lifeboat with propulsion device | |
| CN108502126A (en) | It is a kind of can remote control navigation novel life buoy | |
| Konno et al. | Development of turtle-like submersible vehicle | |
| CN110433465A (en) | A kind of human body diving auxiliary propulsion plant | |
| CN209064330U (en) | A kind of lifeboat with propulsion device | |
| CN212473861U (en) | Underwater power gliding device | |
| CN214648932U (en) | Portable shaftless electric-pushing rescue boat | |
| CN210971487U (en) | Underwater propeller capable of splitting and combining power supply and propeller | |
| CN101638140A (en) | Water-powered slide plate | |
| CN113181608A (en) | Auxiliary propeller for swimming lifesaver and control method | |
| CN209241280U (en) | Moving body remote control drive system and Waterborne movable body on a kind of Multipurpose water |