RU89249U1

RU89249U1 - INTEGRATED NAVIGATION HYDROACOUSTIC CONTROL SYSTEM FOR UNDERWATER VEHICLES WITH DETECTION OF SOURCES OF FAILURES

Info

Publication number: RU89249U1
Application number: RU2009124667/22U
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Николаевич Дианов; Дмитрий Адгамович Мустафин; Алексей Алексеевич Строков; Виталий Валерьевич Лаптев
Original assignee: Вячеслав Николаевич Дианов; Дмитрий Адгамович Мустафин; Алексей Алексеевич Строков; Виталий Валерьевич Лаптев
Priority date: 2009-06-30
Filing date: 2009-06-30
Publication date: 2009-11-27

Abstract

1. Интегрированная навигационная гидроакустическая система (НГС) управления подводными аппаратами с обнаружением источников сбоев, содержащая несколько подсистем, среди которых инерциальные навигационные системы (ИНС), измеритель скорости, приемник сигналов спутниковой навигационной системы (СНС), гирокомпас, а также ЭВМ, осуществляющая комплексную обработку информации, отличающаяся тем, что в нее введены контактные и бесконтактные датчики сбоев, выполненные с возможностью работы в диапазоне частот от долей герца до единиц гигагерц и установленные на линиях связи с соединителями или в непосредственной близости (1-2 см) от элемента (линии связи, интерфейсной шины) или узла (соединителя) электрической цепи. ! 2. Интегрированная НГС управления подводными аппаратами с обнаружением источников сбоев по п.1, отличающаяся тем, что контактные датчики сбоев реализованы на КМОП-инверторах. ! 3. Интегрированная НГС управления подводными аппаратами с обнаружением источников сбоев по п.1, отличающаяся тем, что бесконтактные датчики сбоев реализованы на пассивных (L, C-элементы) микрорезонансных контурах. ! 4. Интегрированная НГС управления подводными аппаратами с обнаружением источников сбоев по п.1, отличающаяся тем, что при срабатывании двух и более контактных датчиков сбоя в качестве источника сбоя определяется элемент или узел с более ранним по времени срабатыванием датчика. ! 5. Интегрированная НГС управления подводными аппаратами с обнаружением источников сбоев по п.1, отличающаяся тем, что при одновременном срабатывании двух и более бесконтактных датчиков сбоя в качестве источника сбоев определяется внешнее электро�1. An integrated navigation hydroacoustic system (NGS) for controlling underwater vehicles with detection of failure sources, containing several subsystems, including inertial navigation systems (ANN), a speed meter, a satellite navigation system (SNA) signal receiver, a gyrocompass, and also a computer that implements an integrated information processing, characterized in that it includes contact and non-contact failure sensors, configured to operate in the frequency range from fractions of a hertz to units of gigahertz and Formation on the communication lines with the connectors or in close proximity (1-2 cm) from the element (link interface bus) or the node (connector) circuit. ! 2. Integrated NGS control of underwater vehicles with the detection of sources of failure according to claim 1, characterized in that the contact sensors of the failures are implemented on CMOS inverters. ! 3. Integrated NMV control of underwater vehicles with the detection of failure sources according to claim 1, characterized in that the contactless failure sensors are implemented on passive (L, C-elements) microresonant circuits. ! 4. Integrated NGS control of underwater vehicles with the detection of sources of failure according to claim 1, characterized in that when two or more contact sensors of the failure are triggered, an element or assembly with an earlier-time sensor response is detected as a source of failure. ! 5. The integrated NGS control of underwater vehicles with the detection of failure sources according to claim 1, characterized in that when two or more non-contact failure sensors are simultaneously triggered, an external electrical source is determined as a source of failure

Description

Полезная модель относится к области морской навигации и может быть использована при выполнении научно-исследовательских, поисковых и других работ под водой.The utility model relates to the field of marine navigation and can be used when performing research, search and other works under water.

Технический результат заключается в увеличении срока работы такой системы, а также в предотвращении несчастных случаев, отказов и сбоев в ее работе.The technical result is to increase the life of such a system, as well as to prevent accidents, failures and malfunctions in its operation.

Эффект достигается вследствие повышения надежности НГС за счет введения в систему различного рода контактных и бесконтактных датчиков, позволяющих обнаруживать и устранять источники сбоев в такой системе.The effect is achieved due to an increase in the reliability of NGSs by introducing various types of contact and non-contact sensors into the system, which make it possible to detect and eliminate sources of failures in such a system.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемой системе является интегрированная навигационная система (НС). (Клевцова Т.В., Лапина А.С., Мячина И.В. "Методы снижения электромагнитных помех в навигационных системах" // 15-я Международная молодежная научная конференция "Туполевские чтения". Материалы конференции. Том 3. - Казань, 2007, стр.191-194). Недостаток устройства - низкая достоверность обнаружения источников сбоев в данной НГС.The closest technical solution to the proposed system is an integrated navigation system (NS). (Klevtsova T.V., Lapina A.S., Myachina I.V. "Methods of reducing electromagnetic interference in navigation systems" // 15th International Youth Scientific Conference "Tupolev Readings. Conference proceedings. Volume 3. - Kazan, 2007, pp. 191-194). The disadvantage of this device is the low reliability of detection of sources of failures in this NGS.

Задача, решаемая полезной моделью, - расширение функциональных возможностей по обнаружению скрытых дефектов в виде сбоев элементов и узлов за счет введения контактных и дополнительно бесконтактных датчиков сбоев с соответствующей обработкой информации (сигналов).The problem solved by the utility model is to expand the functionality for detecting hidden defects in the form of failures of elements and nodes by introducing contact and optionally non-contact fault sensors with appropriate processing of information (signals).

Поставленная задача решается тем, что интегрированная навигационная гидроакустическая система управления подводными аппаратами с обнаружением источников сбоев дополнительно содержит контактные и бесконтактные датчики сбоев, выполненные с возможностью работы в диапазоне частот от долей герц до единиц гигагерц и установленные на линиях связи с соединителями или в непосредственной близости (до 1-2 см.) от элемента (линии связи, интерфейсной шины) или узла (соединителя) электрической цепи.The problem is solved in that the integrated navigation sonar control system for underwater vehicles with the detection of failure sources additionally contains contact and non-contact failure sensors configured to operate in the frequency range from fractions of hertz to gigahertz units and installed on communication lines with connectors or in close proximity ( up to 1-2 cm.) from the element (communication line, interface bus) or the node (connector) of the electric circuit.

Поставленная задача решается также тем, что контактные датчики сбоев реализованы на КМОП-инверторах.The problem is also solved by the fact that contact fault sensors are implemented on CMOS inverters.

Поставленная задача решается также тем, что бесконтактные датчики сбоев реализованы на пассивных (L, C-элементы) микрорезонансных контурах.The problem is also solved by the fact that non-contact fault sensors are implemented on passive (L, C-elements) microresonant circuits.

Поставленная задача решается также тем, что при срабатывании двух и более контактных датчиков сбоя в качестве источника сбоя определяется элемент или узел с более ранним по времени срабатыванием датчика.The problem is also solved by the fact that when two or more contact fault sensors are triggered, an element or assembly with an earlier-in-time sensor response is determined as a fault source.

Поставленная задача решается также тем, что при одновременном срабатывании двух и более бесконтактных датчиков сбоя в качестве источника сбоев определяется внешнее электромагнитное воздействие (помеха).The problem is also solved by the fact that with the simultaneous operation of two or more contactless fault sensors, an external electromagnetic influence (interference) is determined as a source of faults.

Решение поставленной задачи определения источников сбоев в НГС основано на обнаружении и устранении в такой системе скрытых дефектов в виде микрозазоров, микронеровностей, микротрещин, частичных микроразрывов и образовании вследствие этого микрорезонансных контуров, что может привести к отказу системы.The solution of the problem of determining the sources of failures in the NHS is based on the detection and elimination of hidden defects in such a system in the form of microgaps, microroughnesses, microcracks, partial microfractures and the formation of microresonant loops as a result of this, which can lead to system failure.

Алгоритм функционирования контактных датчиков 1-10 сбоя следующий. Например, одновременное срабатывание двух контактных датчиков сбоев (КДС) 1 и 2 свидетельствует о сбое выходной контактной пары «вилка-розетка» блока ИНС 1, через который, а также линию связи, осуществляется передача сигналов на ЭВМ комплексной обработки информации. Срабатывание только одного датчика (КДС) 1 говорит об источнике сбоев в линии связи между блоками ИНС 1 и ЭВМ комплексной обработки информации. Дополнительное срабатывание бесконтактного датчика сбоев (БДС) 11 будет свидетельствовать о нарушении (например, плохом контакте) в изолирующей («земляной») шине и появлении внутреннего электромагнитного воздействия (помехи).The algorithm for the operation of contact sensors 1-10 failure is as follows. For example, the simultaneous operation of two contact fault sensors (KDS) 1 and 2 indicates a failure of the output contact pair “plug-socket” of the ANN 1 unit, through which, as well as the communication line, signals are transmitted to the computer for complex information processing. The triggering of only one sensor (CDS) 1 indicates the source of failures in the communication line between the ANN 1 units and the computer of complex information processing. The additional operation of the non-contact fault sensor (BDS) 11 will indicate a violation (for example, poor contact) in the insulating ("earth") bus and the appearance of internal electromagnetic interference (interference).

Аналогично функционирует контактные и бесконтактные датчики сбоев на других линиях связи или интерфейсных шинах.Contact and non-contact fault sensors function in the same way on other communication lines or interface buses.

Реализация контактных датчиков сбоя достаточно проста и заключается, например, в подключении к соответствующим точкам конденсаторов малой емкости (десятые и сотые доли пикофарады) и параллельно с ними компараторов с автономной индикацией или выходом подключенных к микроконтроллеру, настроенных на заданное напряжение уровня сбоя (например, 5 Вольт). Тогда при сбойном нарушении в линии связи и в контактных парах на ее концах образуется большое добавочное сопротивление (в десятки раз превышающее сопротивление в режиме нормального функционирования линии связи или контактной пары). Данное сопротивление вместе с последовательно включенной емкостью образует интегрирующую цепочку с накоплением электрического заряда на емкости, что и может быть зафиксировано как сбой автономными средствами индикации или микроконтроллером (МК).The implementation of contact fault sensors is quite simple and consists, for example, in connecting small capacitors (tenths and hundredths of picofarads) to the corresponding points and in parallel with them comparators with autonomous indication or output connected to the microcontroller, configured for a given voltage level of the fault (for example, 5 Volt). Then, with a faulty violation in the communication line and in the contact pairs at its ends, a large additional resistance is formed (ten times higher than the resistance in the normal operation of the communication line or contact pair). This resistance, together with a series-connected capacitance, forms an integrating chain with the accumulation of electric charge on the capacitance, which can be detected as a failure by autonomous indicators or by a microcontroller (MK).

Принцип действия БДС основан на регистрации дополнительного (сверх допустимого) электромагнитного излучения источника сбоев за счет образования микрорезонансных контуров. Реализация данных датчиков также достаточно проста и, в частном случае, может быть построена на пассивных L, C - элементах, установленных на расстоянии 1-2 см от предполагаемого источника сбоев. Идеология включения БДС, а также алгоритм их функционирования в устройстве аналогичен контактным датчикам сбоев. Основное отличие (кроме информативного параметра) - в величине фиксируемого сигнала в зависимости от расстояния до источника сбоев. Сигналы с БДС также могут быть не использованы для дальнейшей обработки либо в микроконтроллере (МК), либо (при необходимости) иметь автономную систему регистрации.The principle of operation of the BDS is based on the registration of additional (in excess of the permissible) electromagnetic radiation of the source of failures due to the formation of microresonant circuits. The implementation of these sensors is also quite simple and, in a particular case, can be built on passive L, C elements installed at a distance of 1-2 cm from the intended source of failure. The ideology of turning on the BDS, as well as the algorithm for their functioning in the device is similar to contact fault sensors. The main difference (except for the informative parameter) is in the magnitude of the recorded signal depending on the distance to the source of the failure. Signals from the BDS can also not be used for further processing either in the microcontroller (MK), or (if necessary) have an autonomous registration system.

Источники информации:Information sources:

1. Клевцова Т.В., Лапина А.С., Мячина И.В. Методы снижения электромагнитных помех в навигационных системах // 15-я Международная молодежная научная конференция "Туполевские чтения". Материалы конференции. Том 3. - Казань, 2007, стр.191-194.1. Klevtsova T.V., Lapina A.S., Myachina I.V. Methods for reducing electromagnetic interference in navigation systems // 15th International Youth Scientific Conference "Tupolev Readings". Conference proceedings. Volume 3. - Kazan, 2007, pp. 191-194.

2. Патент РФ №2.285.273, G01S 5/18, G01S 3/80 от 10.10.2006 г.2. RF patent No. 2.285.273, G01S 5/18, G01S 3/80 dated 10/10/2006.

3. Дмитриев С.П., Колесов Н.В., Осипов А.В. Информационная надежность, контроль и диагностика навигационных систем. - ГНЦ РФ ЦНИИ "Электроприбор", 2004, стр.206.3. Dmitriev S.P., Kolesov N.V., Osipov A.V. Information reliability, control and diagnostics of navigation systems. - SSC RF Central Research Institute "Electrical Appliance", 2004, p. 206.

4. Российское Агентство По Системам Управления, Федеральное Государственное Унитарное Предприятие, Научно-Производственное Предприятие "Волна", Государственное Унитарное Предприятие "Конструкторское Бюро Информатики, Гидроакустики И Связи", Дочернее Предприятие НПП "Волна". Гидроакустика. Автоматизированный гидроакустический комплекс подводной лодки "Амур-1650". - 113105, г.Москва, Варшавское ш., д.26. Телефон: +7/095/118-03-65, факс: +7/095/118-13-29.4. Russian Agency for Management Systems, Federal State Unitary Enterprise, Research and Production Enterprise Volna, State Unitary Enterprise Design Bureau of Informatics, Hydroacoustics and Communications, Subsidiary Enterprise NPP Volna. Hydroacoustics. Automated sonar complex of the Amur-1650 submarine. - 113105, Moscow, Warsaw highway, d.26. Phone: + 7/095 / 118-03-65, fax: + 7/095 / 118-13-29.

Claims

1. An integrated navigation hydroacoustic system (NGS) for controlling underwater vehicles with detection of failure sources, containing several subsystems, including inertial navigation systems (ANN), a speed meter, a satellite navigation system (SNA) signal receiver, a gyrocompass, and also a computer that implements an integrated information processing, characterized in that it includes contact and non-contact failure sensors, configured to operate in the frequency range from fractions of a hertz to units of gigahertz and Formation on the communication lines with the connectors or in close proximity (1-2 cm) from the element (link interface bus) or the node (connector) circuit.

2. Integrated NGS control of underwater vehicles with the detection of sources of failure according to claim 1, characterized in that the contact sensors of the failures are implemented on CMOS inverters.

3. Integrated NMV control of underwater vehicles with the detection of failure sources according to claim 1, characterized in that the contactless failure sensors are implemented on passive (L, C-elements) microresonant circuits.

4. Integrated NGS control of underwater vehicles with the detection of sources of failure according to claim 1, characterized in that when two or more contact sensors of the failure are triggered, an element or assembly with an earlier-time sensor response is detected as a source of failure.

5. Integrated NMV control of underwater vehicles with the detection of sources of failure according to claim 1, characterized in that when two or more non-contact failure sensors are simultaneously triggered, an external electromagnetic influence (interference) is determined as a source of failure.