RU176835U1 - Подводный планер - Google Patents
Подводный планер Download PDFInfo
- Publication number
- RU176835U1 RU176835U1 RU2017119727U RU2017119727U RU176835U1 RU 176835 U1 RU176835 U1 RU 176835U1 RU 2017119727 U RU2017119727 U RU 2017119727U RU 2017119727 U RU2017119727 U RU 2017119727U RU 176835 U1 RU176835 U1 RU 176835U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- glider
- underwater
- airframe
- devices
- switching unit
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63G—OFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
- B63G8/00—Underwater vessels, e.g. submarines; Equipment specially adapted therefor
- B63G8/001—Underwater vessels adapted for special purposes, e.g. unmanned underwater vessels; Equipment specially adapted therefor, e.g. docking stations
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к океанологии, конкретно к подводным планерам для исследования водных акваторий, и может быть использована для океанологических и гидроакустических исследований.Подводный планер включает корпус с носовым отсеком в виде сообщающегося с внешней средой звукопрозрачного обтекателя, внутри которого на эластичном подвесе расположен комбинированный приемник, а внутри корпуса бортовой компьютер и соединенные с ним устройства, обеспечивающие движение планера, связь и сбор информации. Дополнительно планер снабжен блоком коммутации, включающим коммутатор и разветвитель, который обеспечивает подключение комбинированного приемника к устройствам, датчики которых работают на принципе преобразования механической энергии в электрическую и наоборот.Установка блока коммутации без существенных изменений массогабаритных характеристик планера расширяет возможности планера в научных и прикладных исследованиях без извлечения его из воды для замены устройств и датчиков.
Description
Полезная модель относится к океанологии, конкретно к подводным планерам для исследования водных акваторий, и может быть использована для океанологических и гидроакустических исследований.
Подводный планер - автономный необитаемый малоразмерный подводный аппарат, способный перемещаться в воде без использования движителя. Для горизонтального перемещения под водой используется принцип планера - за счет подъемной силы (несущих поверхностей) крыльев при изменении глубины. Благодаря низким затратам энергии планер имеет высокую автономность и способен преодолевать очень большие расстояния, осуществляя при этом сбор океанографических и других данных, передавая их на сеансах связи в контрольный пункт.
На сегодняшний день выпускается несколько моделей планеров (http://en.wikipedia.org/wiki/Seaglider). Среди них наиболее известны Scarlet Knight, APEX производитель Teledyne Webb, Seaglider разработчик University of Washington, Spray разработчик Woods Hole Oceanographic Institution, Scripps Institution of Oceanography.
Известен подводный робот-планер Seaglider с GPS-навигацией, который может пересечь океанский бассейн в миссиях, которые могут длиться месяцами. Максимальная глубина, на которую робот способен погружаться, порядка километра.
Данные аппараты предназначены для сбора информации с помощью разнообразных датчиков и сенсоров. Для этого они могут комплектоваться датчиками глубины, температуры, солености, прозрачности морской воды, на них могут устанавливаться гидрофоны для исследования гидроакустических шумов любого происхождения.
Известен подводный робот-планер Spray (http://www.membrana.ru/articles/technic/2004/11/09/195700.html, 9.11.2004). Spray конструктивно состоит из корпуса обтекаемой формы, несущих поверхностей (крыльев), горизонтального киля, электронного блока управления, записи и передачи информации, системы аккумуляторов, системы управления плавучестью. Планер снабжен набором оборудования, в том числе спутниковым навигатором, акустическим доплеровским измерителем течений, позволяющим строить вертикальные срезы подводных потоков, а также гирокомпасом, инклинометром, датчиками давления, температуры, солености и прозрачности воды, химическими анализаторами, биологическими датчиками.
Однако из-за шумов обтекания и вибрации, которые неизбежно возникают при движении данного аппарата, Spray не может осуществлять измерения векторных характеристик гидроакустического поля.
Наиболее близким аналогом является подводный планер для мониторинга векторных акустических полей (патент РФ № 106880 U1). Планер состоит из цилиндрического корпуса с носовым отсеком в виде звукопрозрачного, сообщающегося с внешней средой, обтекателя, несущих поверхностей, горизонтального киля, аккумуляторных батарей, электронного блока управления с системой спутниковой навигации, записи и передачи информации, системы управления плавучестью, устройств сбора информации и комбинированного приемника, установленного в обтекателе на эластичном подвесе.
Количество и вид устанавливаемой на планере аппаратуры определяется задачей океанологических исследований. Это могут быть датчики температуры, солености и прозрачности воды, измерения скорости звука в воде и другие.
Сфера применения планера довольно обширна: решение задач океанографических исследований (определение картины и свойств течений, характеристик акустических полей морей и т.п.), экологического мониторинга (обнаружение зон химического и радиационного загрязнения), мониторинга подводных трубопроводов и скрытного обнаружения движущихся подводных объектов.
Однако, существующие подводные планеры, в том числе и прототип, имеют ограничения, касающиеся веса и объема полезной нагрузки, что ограничивает количество устанавливаемого оборудования. При изменении задачи исследования для замены оборудования требуется извлекать аппарат из воды и производить замену и перепрограммирование под новую задачу. Кроме этого, при движении планера могут возникнуть преграды в виде рыболовных сетей, затонувших судов, подводных гор и т.д. Для их преодоления необходимо иметь на борту также и гидролокатор (эхолот), но чем меньше планер по размеру, тем меньше его способность нести полезную нагрузку.
Возникает необходимость без существенных изменений массогабаритных характеристик подводного планера расширить возможности подводного планера в научных и прикладных исследованиях без извлечения его из воды для замены устройств.
Для решения данной проблемы предлагается в подводном планере, включающем корпус с носовым отсеком в виде сообщающегося с внешней средой звукопрозрачного обтекателя, внутри которого на эластичном подвесе расположен комбинированный приемник, бортовой компьютер, установленный в герметичном отсеке корпуса и соединенные с ним устройства, обеспечивающие движение планера, связь и сбор информации, дополнительно установить включающий коммутатор и разветвитель сигналов блок коммутации, который обеспечивает подключение комбинированного приемника к устройствам, датчики которых работают на принципе преобразования механической энергии в электрическую и наоборот.
При разработке заявляемого устройства было принято во внимание следующее.
Известно, что комбинированный приемник представляет собой приемное устройство акустических волн, состоящее из скалярного (от 2-х до 6-ти параллельно соединенных гидрофонов) и векторного (до 6-ти ортогонально закрепленных датчиков ускорения или скорости) приемников, имеет небольшие геометрические размеры. Как гидрофоны, изготовленные на основе пьезокерамики, так и датчики ускорения или датчики скорости, обладают эффектом обратимости, то есть при подаче на них переменного напряжения они превращаются в акустические излучатели.
Известно также, что в основе работы датчиков большого количества устройств, установленных на борту планера, например, таких как эхолот, гидролокатор бокового и кругового обзора, транспондер, гидроакустическая связь и других, лежит преобразование механической энергии в электрическую.
То есть, используя свойство обратимости пьезокерамических и электродинамических датчиков, есть возможность использования комбинированного приемника в качестве датчика не только как приемника гидроакустических шумов и сигналов (классическое применение), но и использование его в качестве датчика для других устройств, например гидроакустической связи, транспондера, пингера-маяка, активного или пассивного гидролокатора и других. Для этого планер предлагается оборудовать блоком коммутации, включающим коммутатор и разветвитель. Блок коммутации может быть выполнен на таких электронных элементах как электромагнитные реле, твердотельные реле, электронные ключи.
Технический результат реализации полезной модели заключается в повышении эффективности использования подводного планера без существенных изменений массогабаритных характеристик подводного планера, расширение его возможностей при сборе информации без извлечения его из воды для замены устройств и датчиков.
Этот технический результат достигается тем, что комбинированный приемник планера или его компоненты используют как элемент преобразования акустической волны в напряжение и наоборот и, посредством подключения приемника к различным системам планера с помощью коммутатора, используют его как первичный преобразователь для этих устройств.
Заявляемая конструкция планера за счет установки блока коммутации, осуществляющего по команде бортового компьютера или команде извне - по радио или гидроакустическому каналу, позволяет подключать комбинированный приемник или его элементы к различным устройствам планера, расширяет возможности подводного планера, повышает эффективность его работы при сборе информации, делает его более универсальным и легким в обслуживании. Конструкция блока коммутации сигналов может обеспечить работу планера одновременно с несколькими устройствами, например, запись окружающего шума и работа на прием сигналов по гидроакустическому каналу или транспондера.
На фигуре изображена принципиальная схема планера, где 1 - комбинированный приемник, 2 - блок коммутации, 3-8 - устройства, датчики которых работают на принципе преобразования механической энергии в электрическую (например модем гидроакустической связи, устройство обработки, записи и хранения принятых шумов и сигналов, гидролокатор, транспондер, пингер и другие), 9 - бортовой компьютер.
Устройство работает следующим образом. При движении планера согласно заложенной в бортовом компьютере программе по заданному маршруту в точку проведения измерений (векторных полей), приемник в прямом назначении не используется, и по команде бортового компьютера на коммутатор комбинированный приемник может быть подключен к другим устройствам, таким как эхолот или гидролокатор, который может работать как в пассивном, так и в активном режимах. Работая в пассивном режиме (пеленгатор), можно в автоматическом режиме скорректировать движение планера при движении на маяк или шумящую цель (источник сигнала), при этом возможна параллельная работа со всеми устройствами в режиме приема. При получении гидроакустического сигнала после фильтрации, обработки и декодирования в бортовом компьютере, последний подает команду на коммутатор, который подключает необходимое устройство. Например, принят сигнал для транспондера - транспондер посылает ответ, используя приемник как излучатель, после посылки ответного сигнала транспондер переходит в режим приема. Аналогично и с другими установленными на планере устройствами.
Таким же образом приемник можно, подключив его коммутатором, использовать в качестве преобразователя для гидролокатора. При этом при работе приемника как преобразователя гидролокатора, в качестве излучателя могут использоваться как гидрофоны приемника, так и его векторные каналы, при этом гидролокатор может работать в режимах бокового или кругового обзора.
При гидроакустической связи с планером при помощи коммутатора к модему гидроакустической связи подключается комбинированный приемник, при этом можно использовать или только гидрофоны, или только векторные каналы, или все каналы приемника одновременно.
При работе в режиме измерения векторных характеристик гидроакустического поля или пассивного гидролокатора комбинированный приемник может работать параллельно как приемник транспондера, при этом передатчик транспондера подключен к гидрофонному каналу приемника в качестве акустического излучателя, а приемник транспондера к векторным каналам.
Таким образом, предлагаемая конструкция подводного планера за счет установки блока коммутации без существенных изменений массогабаритных характеристик планера решает техническую проблему с достижением поставленного технического результата, а именно позволит расширить возможности планера в научных и прикладных исследованиях без извлечения его из воды для замены устройств и датчиков.
Claims (1)
- Подводный планер, включающий корпус с носовым отсеком в виде сообщающегося с внешней средой звукопрозрачного обтекателя, внутри которого на эластичном подвесе расположен комбинированный приемник, бортовой компьютер, установленный в герметичном отсеке корпуса и соединенные с ним устройства, обеспечивающие движение планера, связь и сбор информации, отличающийся тем, что планер дополнительно оборудован блоком коммутации, включающим коммутатор и разветвитель сигналов, обеспечивающим подключение комбинированного приемника к устройствам, датчики которых работают на принципе преобразования механической энергии в электрическую и наоборот.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017119727U RU176835U1 (ru) | 2017-06-05 | 2017-06-05 | Подводный планер |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017119727U RU176835U1 (ru) | 2017-06-05 | 2017-06-05 | Подводный планер |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU176835U1 true RU176835U1 (ru) | 2018-01-30 |
Family
ID=61186681
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017119727U RU176835U1 (ru) | 2017-06-05 | 2017-06-05 | Подводный планер |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU176835U1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2751733C1 (ru) * | 2020-12-17 | 2021-07-16 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) | Подводный планер с подвижным акустическим модулем |
RU2753986C1 (ru) * | 2020-12-08 | 2021-08-25 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Авиационный плавающий подводный снаряд |
RU2792358C1 (ru) * | 2022-11-08 | 2023-03-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I" ФГБОУ ВО ПГУПС | Модульный автономный необитаемый подводный аппарат |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU106880U1 (ru) * | 2011-03-09 | 2011-07-27 | Учреждение Российской академии наук Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения РАН (ТОИ ДВО РАН) | Подводный планер для мониторинга векторных акустических полей |
US20120137949A1 (en) * | 2008-05-09 | 2012-06-07 | Irobot Corporation | Unmanned submersible vehicles and methods for operating the same in a body of liquid |
RU124245U1 (ru) * | 2012-05-04 | 2013-01-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук (ТОИ ДВО РАН) | Подводный планер (варианты) |
US20170029082A1 (en) * | 2014-04-08 | 2017-02-02 | Mrv Systems, Llc. | Underwater vehicles configured to perform vertical profiling and diagonal profiling, and corresponding methods of operation |
-
2017
- 2017-06-05 RU RU2017119727U patent/RU176835U1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20120137949A1 (en) * | 2008-05-09 | 2012-06-07 | Irobot Corporation | Unmanned submersible vehicles and methods for operating the same in a body of liquid |
RU106880U1 (ru) * | 2011-03-09 | 2011-07-27 | Учреждение Российской академии наук Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения РАН (ТОИ ДВО РАН) | Подводный планер для мониторинга векторных акустических полей |
RU124245U1 (ru) * | 2012-05-04 | 2013-01-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук (ТОИ ДВО РАН) | Подводный планер (варианты) |
US20170029082A1 (en) * | 2014-04-08 | 2017-02-02 | Mrv Systems, Llc. | Underwater vehicles configured to perform vertical profiling and diagonal profiling, and corresponding methods of operation |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2753986C1 (ru) * | 2020-12-08 | 2021-08-25 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Авиационный плавающий подводный снаряд |
RU2751733C1 (ru) * | 2020-12-17 | 2021-07-16 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) | Подводный планер с подвижным акустическим модулем |
RU2792358C1 (ru) * | 2022-11-08 | 2023-03-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I" ФГБОУ ВО ПГУПС | Модульный автономный необитаемый подводный аппарат |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU106880U1 (ru) | Подводный планер для мониторинга векторных акустических полей | |
US5894450A (en) | Mobile underwater arrays | |
CN104215988A (zh) | 一种水下目标定位方法 | |
CN104267643A (zh) | 水下机器人目标定位识别*** | |
Kraus et al. | Estimation of wave glider dynamics for precise positioning | |
US9651374B1 (en) | Method and system for measuring physical phenomena in an open water environment | |
US5687137A (en) | Methods and apparatus for adaptive oceanographic sampling | |
US20200284903A1 (en) | Method for tracking underwater objects | |
JP2003302221A (ja) | Gps式波高・流向流速計測装置及びgps式波高・流向流速計測システム | |
Desa et al. | Potential of autonomous underwater vehicles as new generation ocean data platforms | |
JP2008128968A (ja) | 水中測位システムおよび水中測位方法 | |
Manley et al. | Unmanned Surface Vessels (USVs) as tow platforms: Wave Glider experience and results | |
RU176835U1 (ru) | Подводный планер | |
RU2011131950A (ru) | Интегрированный комплекс навигации и управления движением для автономных необитаемых подводных аппаратов | |
US7924654B1 (en) | System for beamforming acoustic buoy fields | |
JP2009017241A (ja) | Gps内蔵高機能ブイ | |
Sukaridhoto et al. | A design of radio-controlled submarine modification for river water quality monitoring | |
Gadre et al. | Design of a prototype miniature autonomous underwater vehicle | |
RU2563316C1 (ru) | Подводная станция | |
Rogers et al. | Underwater acoustic glider | |
CN111071423A (zh) | 一种声学观测型水下航行器 | |
CN114194364B (zh) | 一种基于水下滑翔机的声电联合探测装置及方法 | |
Yang et al. | Design and realization of a buoy for ocean acoustic tomography in coastal sea based on NB-IoT technology | |
Meyer-Gutbrod et al. | Long term autonomous fisheries survey utilizing active acoustics | |
Sun et al. | An acoustic sea glider for deep-sea noise profiling using an acoustic vector sensor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20180606 |