RU2610149C1 - Towed underwater vehicle, equipped with sonar equipment for detecting silting facilities and pipelines, and their subsequent monitoring - Google Patents

Abstract

FIELD: shipbuilding.

SUBSTANCE: invention relates to the production of underwater operations to probe the seabed, pipeline routes with geo-referenced detection silted objects. Towed underwater vehicle (TUV) is designed as a hollow cylindrical body with a removable head and the tail stabilizer, equipped with a device deepens and computationally-control module and connected to the ship-towing cable-rope. Sonar equipment includes a parametric profiler, consisting of an antenna radiating parametric pumping and receiving antenna, means of processing and recording of sonar signals. TUV further comprises an active sonar, n number of uninhabited small self-propelled platforms located aft of the TUV and equipped with a propulsion system, automatic traffic control system, ballast-equalization system, chassis, magnetometric flaw, an identifier of explosives, poisonous and radioactive substances, a small-sized underwater television apparatus. The vessel is equipped with a towing-control system pits small-sized self-propelled platform.

EFFECT: invention provides the detection of underwater objects by providing access to hard to reach items, surveyed underwater objects and enhanced functionality.

Description

Изобретение относится к области производства подводных работ с использованием буксируемых подводных аппаратов (БПА), преимущественно оснащенных гидроакустической измерительной аппаратурой, и предназначено для обследования морских магистральных трубопроводов и может быть использовано для поиска и обнаружения других подводных объектов, включая объекты техногенного происхождения.The invention relates to the field of underwater operations using towed underwater vehicles (BPA), mainly equipped with hydroacoustic measuring equipment, and is intended for inspection of offshore pipelines and can be used to search and detect other underwater objects, including objects of technogenic origin.

Известно устройство, представляющее собой буксируемый подводный аппарат (В.А. Воронин, С.П. Тарасов, В.И. Тимощенко. Гидроакустические параметрические системы. Ростов-на-Дону. ООО Ростиздат. 2004, с. 257 [1]), выполненный в виде полого цилиндрического тела со съемной головкой и хвостовыми частями и оснащенный носовой и кормовой телекамерами, гидролокатором бокового обзора с дальностью действия 100 м и параметрическим профилографом с цветным индикатором и вычислительно-управляющим модулем. Размеры БПА составляют: длина 1300 мм, диаметр 210 мм. Ввод сигнальных жил кабель-троса выполнен в головной части, кабельные вводы для приемных и излучающих антенн выполнены рядом с антеннами, все они герметичны и рассчитаны на погружение до глубины 100 м. На боковых частях буксируемого тела выполнены установочные площадки для четырех преобразователей накачки, на специальных бандажах крепятся четыре приемные антенны. Размещение четырех антенн позволяет производить зондирование в горизонтальной и вертикальной плоскостях, а также дает возможность с помощью наклоненной под углом 20 градусов антенны получать панорамное изображение рельефа дна. Уменьшение рысканий и дифферента решается с помощью хвостового стабилизатора, выполненного в виде широкополосного обода, соединенного с хвостовой частью цилиндрического корпуса пластинчатыми спицами. Стабилизация по крену (вращательное движение вокруг продольной оси) достигается за счет смещения центра тяжести буксируемого тела. Необходимое заглубление буксируемого тела при минимальной вытравке кабель-троса осуществляется путем использования заглубительной решетки, что позволяет осуществлять отведение всей буксируемой системы в сторону от судна-носителя.A device is known which is a towed underwater vehicle (V. A. Voronin, S. P. Tarasov, V. I. Timoshchenko. Hydroacoustic parametric systems. Rostov-on-Don. LLC Rostizdat. 2004, p. 257 [1]), made in the form of a hollow cylindrical body with a removable head and tail parts and equipped with bow and stern cameras, side-scan sonar with a range of 100 m and a parametric profilograph with a color indicator and a computer-control module. The dimensions of the BPA are: length 1300 mm, diameter 210 mm. The input signal wires of the cable-cable are made in the head part, the cable entries for receiving and emitting antennas are made next to the antennas, they are all sealed and designed to be immersed to a depth of 100 m. Installation sites for four pump converters are made on the sides of the towed body, on special Four receiving antennas are attached to the bandages. The placement of the four antennas allows sounding in the horizontal and vertical planes, and also makes it possible to obtain a panoramic image of the bottom topography using an antenna tilted at an angle of 20 degrees. The reduction of yaw and trim is solved using the tail stabilizer, made in the form of a broadband rim connected to the tail of the cylindrical body with plate spokes. Roll stabilization (rotational movement around the longitudinal axis) is achieved by shifting the center of gravity of the towed body. The necessary deepening of the towed body with minimal cable cable etching is carried out by using a deepening grid, which allows the entire towed system to be diverted away from the carrier vessel.

Ввиду того что на БПА используют излучатели с узкими характеристиками направленности, то нейтрализация крена и рысканий БПА является определяющим фактором, при выполнении установленных требований, при решении таких задач, как обнаружение и контроль заиленного трубопровода, измерение толщины ила над ним, определение структуры донных слоев, оценка характеристик морского донного грунта, а также при проведении различных поисковых работ на подводных морских сооружениях, включая съемку рельефа дна.Due to the fact that emitters with narrow directivity characteristics are used on the BPA, the neutralization of the roll and yaw of the BPA is a determining factor when fulfilling the established requirements, when solving problems such as detecting and monitoring silt pipelines, measuring the thickness of silt above it, determining the structure of bottom layers, assessment of the characteristics of the sea bottom soil, as well as during various search operations at underwater marine structures, including surveying the bottom topography.

БПА, как правило, используются для океанографических исследований в районах с особо сложными физико-географическими условиями (прикромочные районы Арктики, во фронтальных зонах и вокруг айсбергов). Указанные районы отличаются тем, что в них образуются температурно-соленостные неоднородности и вихри различных масштабов, оказывающие значительное влияние на распределение скорости в месте проведения исследований.BPA, as a rule, are used for oceanographic studies in areas with particularly difficult physical and geographical conditions (marginal regions of the Arctic, in the frontal zones and around icebergs). The indicated regions are distinguished by the fact that temperature-salinity inhomogeneities and vortices of various scales are formed in them, which have a significant effect on the velocity distribution at the place of study.

При этом измерения должны производиться непрерывно и при этом, при выявлении неоднородностей, расстояния между разрезами не должно превышать половины минимального диаметра неоднородностей, а частота измерения на разрезах не должна быть меньше 1/8-1/10 диаметра неоднородности (см., например, А.Т. Щвецов. Использование автономных самоходных и буксируемых измерительных комплексов для исследования неоднородностей океанографических полей. // Записки по гидрографии. Л., ГУНиО МО РФ, №253, 2001, с. 48).In this case, measurements should be carried out continuously and at the same time, when identifying inhomogeneities, the distance between the sections should not exceed half the minimum diameter of the heterogeneities, and the measurement frequency on the sections should not be less than 1 / 8-1 / 10 of the diameter of the heterogeneity (see, for example, A .T. Shchvetsov. The use of autonomous self-propelled and towed measuring systems for studying inhomogeneities of oceanographic fields. // Notes on hydrography. L., GUNiO MO RF, No. 253, 2001, p. 48).

БПА - как техническое средство для проведения гидрологических работ - представляет собой динамическую систему, имеющую шесть степеней свободы: три степени свободы по линейным перемещениям, характеризующим траекторию движения БПА по курсу, скорости и глубине погружения, три степени свободы по угловым перемещениям БПА по дифференту, рысканию и крену.BPA - as a technical tool for carrying out hydrological work - is a dynamic system that has six degrees of freedom: three degrees of freedom in linear displacements characterizing the BPA trajectory along the course, speed and depth of immersion, three degrees of freedom in terms of angular displacements of the BPA along the trim, yaw and roll.

В существующих способах проведения гидрологических работ (съемка рельефа дна, поиск затонувших объектов, мониторинг трубопроводов и т.д.) точность определения параметров посредством, установленных на БПА гидроакустических средств, в основном оценивается по точности определения места судна-носителя и БПА.In the existing methods of carrying out hydrological works (surveying the bottom topography, searching for sunken objects, monitoring pipelines, etc.), the accuracy of determining the parameters using hydroacoustic means installed on the BPA is mainly estimated by the accuracy of determining the location of the carrier vessel and BPA.

Однако при детальной съемке, точность привязки исследуемых подводных элементов к координатам в значительной степени определяется положением на дне пятна, освещаемого гидроакустическим средством, положение этого пятна, в свою очередь, зависит от ориентации и глубины погружения БПА (см., например, В.Н. Завгородний. О влиянии погрешностей ориентации и глубины погружения буксируемого подводного аппарата на точность съемки рельефа дна. // Записки по гидрографии. Л., ГУНиО МОРФ, №253, 2001, с. 33).However, in a detailed survey, the accuracy of the attachment of the underwater elements under study to the coordinates is largely determined by the position at the bottom of the spot illuminated by hydroacoustic means, the position of this spot, in turn, depends on the orientation and immersion depth of the BPA (see, for example, V.N. Zavgorodnyi. On the effect of orientation errors and immersion depth of a towed underwater vehicle on the accuracy of bottom topography. // Notes on hydrography. L., GUNiO MORF, No. 253, 2001, p. 33).

Качество гидроакустических зондирований подводных объектов в первую очередь зависит от точности стабилизации положения аппарата по глубине, рысканию, дифференту и крену.The quality of sonar sounding of underwater objects primarily depends on the accuracy of stabilization of the position of the apparatus in depth, yaw, trim and roll.

Требования к точности стабилизации аппарата при его буксировке, как правило, определяются шириной характеристики направленности гидроакустического средства в горизонтальной и вертикальной плоскостях.The requirements for the accuracy of stabilization of the apparatus during its towing, as a rule, are determined by the width of the directivity characteristics of the hydroacoustic means in horizontal and vertical planes.

При этом глубина погружения регулируется длиной кабель-троса, а стабилизация ориентации по дифференту и рысканию определяется обводами корпуса БПА, местом крепления кабель-троса к корпусу аппарата, фиксированным положением рулей. Кроме того, траектория движения БПА по глубине и ориентация по рысканию и дифференту зависят от скорости буксировки, подводных течений и воздействия волнения моря на судно-буксировщик.In this case, the immersion depth is regulated by the length of the cable, and the stabilization of the orientation by trim and yaw is determined by the contours of the BPA case, the place of attachment of the cable to the device body, the fixed position of the rudders. In addition, the BPA depth trajectory and yaw and trim orientation depend on towing speed, underwater currents and the impact of sea waves on the towing vessel.

Как показывает выполненный анализ погрешностей съемки дна с использованием гидроакустических средств, установленных на БПА, наибольший вклад в радиальную погрешность вносят погрешности съемки рельефа из-за рыскания, крена и дифферента БПА. Немаловажным фактором является и производительность съемки рельефа дна. Производительность съемки рельефа дна зависит от скорости буксируемого БПА и ширины обследуемой полосы рельефа дна. При увеличении полосы съемки рельефа дна точность съемки ухудшается, что требует повышения кратности зондирования рельефа дна посылками импульсов и, следовательно, ведет к уменьшению скорости буксировки. Скорость буксировки БПА также оказывает противоречивое влияние на качество съемки. При увеличении скорости точность улучшается из-за лучшей стабилизации ориентации и глубины БПА, а кратность зондирования рельефа дна гидроакустическим средством для повышения точности уменьшается, т.е. имеет место задача оптимизации выбора скорости буксировки и ширины полосы, обследуемой гидроакустическим средством.As the performed analysis of the bottom survey errors using hydroacoustic tools installed on the BPA shows, the greatest contribution to the radial error is made by the terrain survey errors due to yaw, roll and trim of the PSA. An important factor is the performance of surveying the bottom topography. The performance of surveying the bottom topography depends on the speed of the towed PSU and the width of the surveyed strip of the bottom topography. With an increase in the strip of shooting of the bottom topography, the accuracy of shooting deteriorates, which requires an increase in the multiplicity of sounding of the bottom topography by sending pulses and, therefore, leads to a decrease in the towing speed. The towing speed of the UAV also has a conflicting effect on the quality of the survey. With increasing speed, the accuracy improves due to better stabilization of the orientation and depth of the BPA, and the frequency of sounding the bottom topography with a hydroacoustic means to increase accuracy decreases, i.e. there is the task of optimizing the choice of towing speed and bandwidth examined by sonar.

В известных устройствах стабилизации (Авторское свидетельство SU №1308040 [2]; Авторское свидетельство SU №1360405 [3]) устойчивость движения и ориентации, применительно к надводным судам, достигается за счет использования следящих систем положения рулей как регуляторов с обратной связью для удержания заданного положения судном. Однако известные системы стабилизации [2, 3] имеют сложную конструкцию и существенные массогабаритные характеристики, что практически исключает их применение на БПА, имеющих небольшие массогабаритные характеристики.In the known stabilization devices (Author's certificate SU No. 1308040 [2]; Author's certificate SU No. 1360405 [3]), the stability of movement and orientation, as applied to surface vessels, is achieved by using rudder tracking systems as feedback controllers to maintain a given position by ship. However, the known stabilization systems [2, 3] have a complex structure and significant weight and size characteristics, which practically excludes their use on BPA with small weight and size characteristics.

Также известно, что все буксируемые средства подвержены рысканию (см., например: Аносов А.В., Дидык А.Д. Управление судном и его техническая эксплуатация. М.: Транспорт, 1976, 504 с.; Знамеровский Б.П. Теоретические основы управления судном. Л.: ЛВИМУ, 1974, с. 124), и полностью исключить влияния рыскания при их буксировке при использовании известных конструкций буксируемых подводных аппаратов, практически невозможно, что не позволяет выполнять буксировку при скорости движения более 3-х узлов из-за наличия в их конструкции заглубительной решетки.It is also known that all towed vehicles are subject to yaw (see, for example: Anosov A.V., Didyk A.D. Ship control and its technical operation. M .: Transport, 1976, 504 p .; Znamersky B.P. Theoretical fundamentals of control of a ship. L .: LVIMU, 1974, p. 124), and it is almost impossible to completely exclude the effects of yaw when towing using well-known designs of towed underwater vehicles, which does not allow towing at a speed of more than 3 knots due to for the presence in their design of a deepening grid.

Кроме того, возникают технические проблемы при поиске лежащих под слоем донного ила объектов и трубопроводов. Гидроакустический поиск в таких условиях сопровождается большим количеством ложных тревог. При малой толщине ила над заиленным трубопроводом необходимо использование только высоконаправленных систем для получения высокого разрешения. Одновременно система должна быть низкочастотной для хорошего проникновения сигнала в толщу донных осадков. Проблема контроля трубопроводов возникает, как правило, на мелководье, что требует ограниченных габаритов антенн. В известных конструкциях, с учетом сравнительно небольших размеров заиленных объектов и труб, используют сканирование узкого параметрического луча, что усложняет систему управления подводным буксируемым аппаратом.In addition, technical problems arise when searching for objects and pipelines lying under a layer of bottom sludge. Hydroacoustic search in such conditions is accompanied by a large number of false alarms. With a small thickness of sludge above a silted pipeline, only highly directional systems must be used to obtain high resolution. At the same time, the system must be low-frequency for good penetration of the signal into the thickness of bottom sediments. The problem of monitoring pipelines arises, as a rule, in shallow water, which requires a limited antenna size. In known designs, taking into account the relatively small size of silted objects and pipes, a narrow parametric beam scan is used, which complicates the control system of an underwater towed vehicle.

Задачей известного технического решения (патент RU 2463203 С2, 10.02.2012 [4]) является повышение достоверности обнаружения подводных объектов и трубопроводов при гидроакустическом поиске за счет повышения точности ориентации буксируемого подводного аппарата путем уменьшения влияния рыскания, дифферента и сноса буксируемого аппарата под действием подводных течений.The objective of the known technical solution (patent RU 2463203 C2, 02.10.2012 [4]) is to increase the reliability of detection of underwater objects and pipelines during sonar search by improving the orientation accuracy of the towed underwater vehicle by reducing the influence of yaw, trim and drift of the towed vehicle under the influence of underwater currents .

Поставленная задача в известном техническом решении [4] (прототип) решается за счет того, что буксируемый подводный аппарат, оснащенный гидроакустической аппаратурой для обнаружения заиленных объектов и трубопроводов и выполненный в виде полого цилиндрического корпуса со съемной головкой и хвостовым стабилизатором, снабженный заглубляющим устройством и оснащенный параметрическим профилографом, вычислительно-управляющим модулем, и соединенный с судном-буксировщиком кабель-тросом, в котором стабилизатор состоит из двух плоскостей, образующих Х-образную конструкцию, заглубляющее устройство выполнено в виде горизонтального крыла и двух вертикальных крыльев, при этом вертикальные крылья установлены на полуосях, расположенных в поперечной плоскости относительно цилиндрического корпуса, и снабжены поворотным механизмом, вертикальные крылья расположены симметрично относительно друг друга, на верхней плоскости цилиндрического корпуса, на горизонтальном крыле установлен буксировочный узел, с герметичным разъемом для крепления кабель-троса и ввода кабеля в буксируемый подводный аппарат, кабель-трос снабжен гидродинамическим заглубителем, выполненным в виде гидродинамического заглубителя, снабженного системой с радиально направленными подпружиненными механическими датчиками, имеющими на концах колеса, в носовой части цилиндрический корпус сочленен с трубчатой скобообразной рамой, концы которой сочленены с соответствующими Х-образными плоскостями стабилизатора, в нижней части цилиндрический корпус снабжен нишей, в которой установлен крейт с закрепленными на нем элементами параметрического профилографа, ниша снабжена обтекателем, выполненным из сферопластика, буксируемый подводный аппарат дополнительно снабжен системой ориентации и навигации, состоящей из бесплатформенной инерциальной системы, информационно соединенного с бортовой аппаратурой управления судна-буксировщика и вычислительно-управляющего модуля буксируемого подводного аппарата, а в параметрическом профилографе, включающем излучающую параметрическую антенну накачки и приемную антенну, средства обработки и регистрации гидроакустических сигналов, излучающая параметрическая антенна накачки и приемная антенна выполнены в виде отдельных устройств, при этом излучающая параметрическая антенна, содержащая фазированную решетку и каналы усиления, выполнена с 12 каналами усиления, фазированная решетка выполнена со смещением линеек излучающих элементов относительно друг друга на фиксированную величину, при этом технологический зазор между элементами излучения заполнен пенополиуретаном, приемная антенна выполнена в виде восьми линеек с фиксированным зазором, каждая из линеек набрана из двадцати полых цилиндрических пьезоэлементов, следующих друг за другом с фиксированным зазором, что выгодно отличает известное техническое решение [4] от аналогов [1-3].The problem in the known technical solution [4] (prototype) is solved due to the fact that the towed underwater vehicle equipped with hydroacoustic equipment for detecting silted objects and pipelines and made in the form of a hollow cylindrical body with a removable head and a tail stabilizer, equipped with a deepening device and equipped a parametric profilograph, a computing-control module, and a cable-cable connected to the towing vessel, in which the stabilizer consists of two planes, about developing an X-shaped structure, the burrowing device is made in the form of a horizontal wing and two vertical wings, with the vertical wings mounted on the axles located in the transverse plane relative to the cylindrical body and equipped with a rotary mechanism, the vertical wings are symmetrically relative to each other, on the upper plane of a cylindrical body, a towing unit is installed on the horizontal wing, with a sealed connector for attaching a cable cable and cable entry into towed the first underwater vehicle, the cable is equipped with a hydrodynamic deepener made in the form of a hydrodynamic deepener equipped with a system with radially directed spring-loaded mechanical sensors having wheel ends at the nose, the cylindrical body is articulated with a tubular frame, the ends of which are articulated with the corresponding X-shaped the stabilizer planes, in the lower part the cylindrical body is equipped with a niche in which a rack is installed with elements of a parametric of the ilograph, the niche is equipped with a fairing made of spherical plastic, the towed underwater vehicle is additionally equipped with an orientation and navigation system consisting of a strap-down inertial system, information connected to the onboard control equipment of the towing vessel and the computing and control module of the towed underwater vehicle, and in the parametric profilograph, including radiating parametric pump antenna and receiving antenna, means for processing and recording sonar signals, emitting The parametric pump antenna and the receiving antenna are made in the form of separate devices, while the radiating parametric antenna containing the phased array and amplification channels is made with 12 amplification channels, the phased array is made with a displacement of the lines of radiating elements relative to each other by a fixed amount, while the technological the gap between the radiation elements is filled with polyurethane foam, the receiving antenna is made in the form of eight rulers with a fixed gap, each of the rulers is composed of twenty and a hollow cylindrical piezoelectric elements following each other with a fixed gap, which distinguishes known solution [4] of analogs [1-3].

Однако использование известного буксируемого подводного аппарата [4] в непосредственной близости над трубопроводами, также как и аналогов, практически невозможно из-за наличия выступающих конструктивных узлов и элементов. Кроме того, при наличии сложной конфигурации обследуемых подводных объектов из-за ограниченной маневренности буксируемого подводного аппарата в зоне обследования, отдельные труднодоступные узлы и элементы подводных объектов могут оказаться вне зоны нормальной работоспособности измерительной аппаратуры.However, the use of the well-known towed underwater vehicle [4] in the immediate vicinity of the pipelines, as well as analogues, is almost impossible due to the presence of protruding structural units and elements. In addition, in the presence of a complex configuration of the underwater objects under study due to the limited maneuverability of the towed underwater vehicle in the survey area, some hard-to-reach nodes and elements of underwater objects may be outside the normal working range of the measuring equipment.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение достоверности обнаружения подводных объектов и трубопроводов при гидроакустическом поиске и расширение функциональных возможностей.The objective of the proposed technical solution is to increase the reliability of detection of underwater objects and pipelines during sonar search and expand the functionality.

Поставленная задача решается за счет того, что буксируемый подводный аппарат, оснащенный гидроакустической аппаратурой для обнаружения заиленных объектов и трубопроводов и последующего их мониторинга, и выполненный в виде полого цилиндрического корпуса со съемной головкой и хвостовым стабилизатором, снабженный заглубляющим устройством и оснащенный параметрическим профилографом, вычислительно-управляющим модулем, и соединенный с судном-буксировщиком кабель-тросом, стабилизатор состоит из двух плоскостей, образующих Х-образную конструкцию, заглубляющее устройство выполнено в виде горизонтального крыла и двух вертикальных крыльев, при этом вертикальные крылья установлены на полуосях, расположенных в поперечной плоскости относительно цилиндрического корпуса, и снабжены поворотным механизмом, вертикальные крылья расположены симметрично относительно друг друга, на верхней плоскости цилиндрического корпуса на горизонтальном крыле установлен буксировочный узел с герметичным разъемом для крепления кабель-троса и ввода кабеля в буксируемый подводный аппарат, кабель-трос снабжен гидродинамическим заглубителем, снабженным системой с радиально направленными подпружиненными механическими датчиками, имеющими на концах колеса, в носовой части цилиндрический корпус сочленен с трубчатой скобообразной рамой, концы которой сочленены с соответствующими Х-образными плоскостями стабилизатора, в нижней части цилиндрический корпус снабжен нишей, в которой установлен крейт с закрепленными на нем элементами параметрического профилографа, ниша снабжена обтекателем, выполненным из сферопластика, буксируемый подводный аппарат дополнительно снабжен системой ориентации и навигации, состоящей из бесплатформенной инерциальной системы, информационно соединенной с бортовой аппаратурой управления судна-буксировщика, и вычислительно-управляющего модуля буксируемого подводного аппарата, который в отличие от прототипа дополнительно содержит активный гидролокатор, n необитаемых малогабаритных самоходных платформ, размещенных в кормовой части буксируемого подводного аппарата и снабженных двигательно-движительным комплексом, системой автоматического управления движением, балластно-уравнительной системой, шасси, магнитометрическим дефектоскопом, идентификатором взрывчатых, отравляющих и радиоактивных веществ, малогабаритной подводной телевизионной аппаратурой, судно-буксировщик снабжено системой управления необитаемой малогабаритной самоходной платформой.The problem is solved due to the fact that the towed underwater vehicle, equipped with hydroacoustic equipment for detecting silted objects and pipelines and their subsequent monitoring, and made in the form of a hollow cylindrical body with a removable head and a tail stabilizer, equipped with a deepening device and equipped with a parametric profilograph, is computationally a control module, and a cable-cable connected to the towing vessel, the stabilizer consists of two planes forming an X-shaped con the structure, the deepening device is made in the form of a horizontal wing and two vertical wings, while the vertical wings are mounted on the axles located in the transverse plane relative to the cylindrical body, and are equipped with a rotary mechanism, the vertical wings are located symmetrically relative to each other, on the upper plane of the cylindrical body on the horizontal the wing has a towing unit with a sealed connector for attaching the cable and cable entry into the towed underwater vehicle, cable The cable is equipped with a hydrodynamic deepener equipped with a system with radially directed spring-loaded mechanical sensors having wheel ends at the nose, the cylindrical body is articulated with a tubular frame, the ends of which are articulated with the corresponding X-shaped planes of the stabilizer, in the lower part the cylindrical body is equipped with a niche in which the crate with the elements of a parametric profilograph mounted on it is installed, the niche is equipped with a fairing made of spherical plastic, we tow The first underwater vehicle is additionally equipped with an orientation and navigation system, consisting of a strapdown inertial system, information connected to the onboard control equipment of the towing vessel, and the computing and control module of the towed underwater vehicle, which, unlike the prototype, additionally contains an active sonar, n uninhabited small-sized self-propelled platforms located in the aft of the towed underwater vehicle and equipped with a propulsion system, an automatic system matic motion control ballast-equalizing system chassis magnetometric flaw detector, the identifier of explosive, toxic and radioactive substances, a small-sized television underwater equipment, ship towing uninhabited provided a small-sized self-propelled platform control system.

Общие признаки, характеризующие прототип [4] и предлагаемое техническое решение, технически реализуются посредством аналогичных узлов и элементов, приведенных в описании прототипа [4] и представленных на чертежах (фиг. 1-6 прототипа).General features that characterize the prototype [4] and the proposed technical solution are technically implemented by means of similar units and elements shown in the description of the prototype [4] and shown in the drawings (Fig. 1-6 of the prototype).

В отличие от прототипа [4], предлагаемое техническое решение отличается тем, что буксируемый подводный аппарат дополнительно содержит активный гидролокатор, n необитаемых малогабаритных самоходных платформ, размещенных в кормовой части буксируемого подводного аппарата и снабженных двигательно-движительным комплексом, системой автоматического управления движением, балластно-уравнительной системой, шасси, магнитометрическим дефектоскопом, идентификатором взрывчатых, отравляющих и радиоактивных веществ, малогабаритной подводной телевизионной аппаратурой, судно-буксировщик снабжено системой управления необитаемой малогабаритной самоходной платформой.Unlike the prototype [4], the proposed technical solution is characterized in that the towed underwater vehicle additionally contains an active sonar, n uninhabited small-sized self-propelled platforms located in the aft of the towed underwater vehicle and equipped with a propulsion and propulsion system, an automatic traffic control system, ballast equalization system, chassis, magnetometric flaw detector, identifier of explosive, poisonous and radioactive substances, small-sized underwater bodies with visual equipment, the towing vessel is equipped with a control system for an uninhabited small-sized self-propelled platform.

Активный гидролокатор предназначен как для обнаружения подводных объектов совместно с параметрическим профилографом, так и для измерения координат и параметров движения необитаемых малогабаритных самоходных платформ. Аналогом активного гидролокатора является активный гидролокатор, приведенный в описании к патенту RU №2545067 С1, 27.03.2015.The active sonar is designed both for the detection of underwater objects together with a parametric profilograph, and for measuring the coordinates and motion parameters of uninhabited small-sized self-propelled platforms. An analogue of an active sonar is an active sonar described in the description of the patent RU No. 2545067 C1, 03/27/2015.

Необитаемые малогабаритные самоходные платформы представляют собой платформы типа «SONOBOT», или типа глайдеров (ru.wiktionary.org/wiki/glider), управляемых по гидроакустическому каналу связи, которые размещены в кормовой части буксируемого подводного аппарата в специальном ангаре и снабжены двигательно-движительным комплексом, системой автоматического управления движением, балластно-уравнительной системой, шасси, магнитометрическим дефектоскопом, идентификатором взрывчатых, отравляющих и радиоактивных веществ, малогабаритной подводной телевизионной аппаратурой.Uninhabited small-sized self-propelled platforms are platforms of the “SONOBOT” type, or of the type of gliders (en.wiktionary.org/wiki/glider), controlled by a sonar communication channel, which are located in the aft part of the towed underwater vehicle in a special hangar and equipped with a propulsion and propulsion system , automatic motion control system, ballast-leveling system, chassis, magnetometric flaw detector, identifier of explosive, poisonous and radioactive substances, small-sized underwater television onnoy equipment.

Система автоматического управления движением каждой необитаемой малогабаритной самоходной платформы включает модуль центрального микроконтроллера, который по заданной программе управляет электроприводом, обеспечивающим движение самоходной платформы с учетом текущей скорости, курса, углов крена и деферента, глубины движения. На плате микроконтроллера типа chip45 SAVVY128 размещены микроконтроллер Atmel AVRMega 128, слот для установки флэш-памяти типа ММС или SD, микросхема часов реального времени, два порта RS - 232, микросхема АЦП типа Analog Device AD7718, микросхемы аналоговых мультиплексоров для совместного использования одного порта RS - 232 разными измерительными датчиками текущих параметров движения самоходной платформы, контроллер движителя типа IR3320S и конверторы напряжения питания. Аналоговые каналы оцифровываются с помощью одной 16-разрядной АЦП. С судового компьютера судна-буксировщика вносится программа работы каждой самоходной платформы и выполняются просмотр и обработка полученных данных. Модуль центрального микроконтроллера передает данные с помощью индуктивного модема типа SBE-44 на аналогичный судовой индуктивный модем. Индуктивные модемы служат для передачи текущей телеметрической информации, которая используется для выработки сигналов управления для самоходной платформы с учетом текущих параметров движения самоходной платформы относительно буксируемого подводного аппарата, посредством активного гидролокатора и объекта подводных обследований.The automatic control system for the movement of each uninhabited small-sized self-propelled platform includes a central microcontroller module, which, according to a given program, controls an electric drive that provides self-propelled platform motion taking into account the current speed, course, roll and roll angles, and movement depth. The Atmel AVRMega 128 microcontroller, an MMC or SD flash memory slot, a real-time clock chip, two RS-232 ports, an Analog Device AD7718 ADC chip, analog multiplexer chips for sharing one RS port are located on the microcontroller board type chip45 SAVVY128 - 232 different measuring sensors of the current motion parameters of the self-propelled platform, propulsion controller type IR3320S and power voltage converters. Analog channels are digitized using a single 16-bit ADC. The program of work of each self-propelled platform is entered from the ship computer of the towing vessel and the received data are reviewed and processed. The central microcontroller module transmits data using an SBE-44 type inductive modem to a similar ship's inductive modem. Inductive modems are used to transmit current telemetric information, which is used to generate control signals for a self-propelled platform, taking into account the current motion parameters of a self-propelled platform relative to a towed underwater vehicle, by means of an active sonar and an underwater survey object.

Движительно-рулевой комплекс может быть представлен двумя типами движителей. Колесные движители расположены по два с каждого борта самоходной платформы и крепятся с использованием валов (осей вращения) к двигателям, расположенным внутри полой платформы. Второй тип движителя - винтовой. Располагается в верхней части конструкции в кавитационной неповоротной насадке, прикрепленной к самоходной платформе на вертикально расположенных кронштейнах для увеличения расстояния между винтовой плоскостью и плоскостью верхней части платформы. Сам движитель является двигателем (то есть кавитационная насадка играет роль статора). Это ротор - статорный двигатель (типа RIM-Driven). Устройство может иметь еще несколько (предпочтительно, три) двигателей в задней части самоходной платформы, расположенных под углом друг к другу, для осуществления маневрирования при подходе к точке начала обследования в подводном режиме. Благодаря этому комплекс имеет возможность маневрировать не только на твердой поверхности, например подводном трубопроводе и т.д., но и в водной среде, управляясь в пространстве по 6-ти координатам.The propulsion and steering complex can be represented by two types of propulsors. Wheel propulsors are located two on each side of the self-propelled platform and are attached using shafts (axes of rotation) to engines located inside the hollow platform. The second type of propulsion is screw. It is located in the upper part of the structure in a cavitation fixed nozzle attached to a self-propelled platform on vertically arranged brackets to increase the distance between the screw plane and the plane of the upper part of the platform. The mover itself is the engine (that is, the cavitation nozzle plays the role of a stator). This rotor is a stator motor (such as RIM-Driven). The device may have several more (preferably three) engines in the rear of the self-propelled platform, located at an angle to each other, for maneuvering when approaching the survey start point in underwater mode. Thanks to this, the complex has the ability to maneuver not only on a solid surface, such as an underwater pipeline, etc., but also in an aqueous medium, controlled in space by 6 coordinates.

На судне-буксировщике установлена система управления необитаемой малогабаритной самоходной платформы, которая содержит планировщик траекторий, три вычислителя матричных коэффициентов, вычислитель сигнала управления, два блока транспортирования матриц, блок датчиков информации, блок пересчета координат, блок формирования вектора нелинейных элементов, блок формирования матрицы коэффициентов управления, блок формирования матрицы производной вектор-столбца внешних скоростей по вектор-строке внутренних координат, блок формирования матрицы производной вектор-столбца внешних скоростей по вектор-строке внешних координат, блок формирования вектора внешних скоростей, исполнительное устройство, механический блок, приемопередатчики с приемопередающими антеннами, приемник сигналов спутниковых навигационных систем с приемной антенной.The towing vessel has a control system for an uninhabited small-sized self-propelled platform that contains a trajectory planner, three matrix coefficient calculators, a control signal calculator, two matrix transportation units, an information sensor unit, a coordinate conversion unit, a nonlinear element vector generation unit, a control coefficient matrix generation unit , a block for generating a matrix of the derivative of a column vector of external velocities with respect to a vector row of internal coordinates, a block for forming m atrices of the derivative of the column vector of external speeds with respect to the vector line of external coordinates, the unit for generating the vector of external speeds, an actuator, a mechanical unit, transceivers with transceiver antennas, a signal receiver of satellite navigation systems with a receiving antenna.

На каждой необитаемой малогабаритной самоходной платформе установлены приемопередатчик с антенной, исполнительное устройство, механический блок и блок датчиков информации. Вход-выход приемопередатчика соединен с входом-выходом антенны, выход соединен с входом исполнительного устройства, а вход-выход с выходом блока датчиков информации, соединенного своим входом с выходом исполнительного устройства и входом механического блока.On each uninhabited small-sized self-propelled platform, a transceiver with an antenna, an actuator, a mechanical block and a block of information sensors are installed. The input-output of the transceiver is connected to the input-output of the antenna, the output is connected to the input of the actuator, and the input-output is the output of the unit of information sensors connected by its input to the output of the actuator and the input of the mechanical unit.

Балластно-уравнительная система представляет собой набор конструктивных элементов, участвующих в создании плавучести аппарата, близкой к нулевой. Основными элементами системы являются детали из синтактика удобообтекаемой формы, располагающиеся в верхней части платформы и внутри ее полости. Косвенно к элементам можно отнести движители-колеса, имеющие положительную плавучесть, возможно регулируемую.Ballast-leveling system is a set of structural elements involved in creating a buoyancy apparatus close to zero. The main elements of the system are parts from the syntax of a streamlined shape, located in the upper part of the platform and inside its cavity. Indirectly, the elements can be attributed to the propulsive wheels having positive buoyancy, possibly adjustable.

Вычислительная бортовая система (ВБС) расположена в полости платформы-носителя в прочном гидростатическом сферическом герметичном корпусе и представляет собой, по сути, одноплатный промышленный компьютер с установленной операционной системой реального времени и бортовым программным обеспечением, где выполняется в замкнутом цикле программа управления движением и выполнением автоматических действий робота. Электропитание ВБС обеспечивается от распределителя («краба»). В свою очередь электропитание и сигналы внешнего управления поступают на бортовой распределитель («краб») посредством энергоинформационного кабеля, подключенного к блоку энергообеспечения и внешнего управления берегового или судового базирования. С ВБС осуществляют управление всеми системами посредством герметичных управляющих связей, а именно: информационно-измерительным комплексом, движительным комплексом, освещением, манипулятором и т.д., кроме того, ВБС обеспечивает сбор, сохранение и передачу на внешний пульт управления собранной информации. Для отвода тепла система оснащена развитым радиатором большой площади поверхности, соприкасающимся с водной массой.The on-board computer system (VBS) is located in the cavity of the carrier platform in a sturdy hydrostatic spherical sealed enclosure and, in fact, is a single-board industrial computer with a real-time operating system and on-board software, where the program for controlling motion and automatic action robot. VBS power supply is provided from the distributor (“crab”). In turn, the power supply and external control signals are supplied to the on-board distributor (“crab”) by means of an energy-information cable connected to the power supply and external control unit of shore or ship based. With VBS, all systems are controlled through tight control connections, namely: information-measuring complex, propulsion system, lighting, manipulator, etc., in addition, VBS provides for the collection, storage and transmission of collected information to an external control panel. For heat removal, the system is equipped with a developed radiator of a large surface area in contact with the water mass.

Вычислительная бортовая система построена на основе микропроцессора 1986 ВЕ93У.The on-board computer system is based on the 1986 BE93U microprocessor.

Судовой/береговой блок управления коммутирован с подводной частью системы посредством энергоинформационного подводного герметичного кабеля, состоящего из двух составляющих: информационно-управляющее оптоволокно и силовой кабель. Информационно-управляющее оптоволокно коммутировано с управляющей частью берегового БУ (блок управления) - промышленным компьютером с операционной системой реального времени (ОСРВ) и программным обеспечением для обмена собранной информацией, осуществления обратной связи машина-оператор, вывода текущей информации и сбора информации с информационно-измерительного комплекса. Силовой кабель коммутирован с силовой частью берегового БУ - питающим трансформатором.The ship / shore control unit is connected to the underwater part of the system through the energy-information underwater sealed cable, which consists of two components: information-control optical fiber and power cable. The information-control optical fiber is connected to the control part of the coastal control unit (control unit) - an industrial computer with a real-time operating system (RTOS) and software for exchanging collected information, providing feedback to the machine operator, outputting current information and collecting information from the information-measuring complex. The power cable is connected to the power part of the onshore control unit - the supply transformer.

Комплекс средств обнаружения аппарата представляет собой систему маяков и маяков-ответчиков: в верхней части конструкции жестко крепятся гидроакустический маяк-ответчик, светоимпульсный маяк и радиомаяк. Маяки используются для осуществления аварийных работ в условиях плохой видимости и поиска аппарата в чрезвычайных ситуациях.The set of device detection tools is a system of beacons and responder beacons: in the upper part of the structure, a sonar transponder beacon, a light-pulse beacon and a radio beacon are rigidly fixed. Lighthouses are used for emergency operations in conditions of poor visibility and search for the device in emergency situations.

Навигационный комплекс расположен в полости аппарата и представляет собой набор средств для осуществления навигации и позиционирования аппарата. Трехкомпонентный ферромагнитный компас, комплексированный с волоконно-оптическим гирокомпасом, позволяет получать информацию о положении аппарата по углам Эйлера. Позиционирование по линейным координатам осуществляется инерциально благодаря системе датчиков счисления пути и гидроакустическому доплеровскому (либо индукционному) лагу, а также используя сетку координат, заданную по GPS/ГЛOHACC, или используя систему подводной навигации.The navigation complex is located in the cavity of the device and is a set of tools for navigating and positioning the device. A three-component ferromagnetic compass, combined with a fiber-optic gyrocompass, allows you to obtain information about the position of the device at the Euler angles. Positioning by linear coordinates is carried out inertia thanks to the system of time reckoning sensors and the hydroacoustic Doppler (or induction) lag, as well as using the coordinate grid specified by GPS / GLOHACC, or using the underwater navigation system.

Комплекс средств связи представляет собой антенну GPS/ГЛОНАСС, гидроакустическую приемную антенну с ультракороткой базой и маяк-ответчик, а также радиомодем и спутниковый модем.The communications facility is a GPS / GLONASS antenna, a sonar receiving antenna with an ultrashort base and a transponder beacon, as well as a radio modem and satellite modem.

Указанные устройства могут располагаться на крышке платформы-носителя на мидельной плоскости аппарата.These devices can be located on the cover of the carrier platform on the mid-plane of the apparatus.

Информационно-измерительный комплекс является основной информационной системой устройства. Он содержит по меньшей мере средства неразрушающего контроля, акустические системы, интерферометр, магнитный локатор арматуры, ультразвуковую систему для бетонных элементов, ультразвуковую систему определения толщины металла, подводную систему частичного магнитного тестирования (UWMT), радиографические системы (гамма- и рентген-излучений), лазерные системы, стереотелевизионные системы, гидроакустические системы, фото-, видеосистемы, пробоотборники, систему анализа потенциала катодной защиты.The information-measuring complex is the main information system of the device. It contains at least non-destructive testing means, acoustic systems, an interferometer, a magnetic reinforcement locator, an ultrasonic system for concrete elements, an ultrasonic system for determining the thickness of a metal, an underwater partial magnetic testing system (UWMT), radiographic systems (gamma and X-rays), laser systems, stereo television systems, sonar systems, photo, video systems, samplers, cathodic protection potential analysis system.

Датчики ультразвукового обследования располагаются массивом в межколесном пространстве или на дополнительной выносной платформе на прижимном механизме для осуществления плотного контакта с поверхностью при дискретном движении устройства.Sensors of ultrasound examination are located in an array in the interwheel space or on an additional remote platform on the clamping mechanism for close contact with the surface during discrete movement of the device.

Датчики могут располагаться на дополнительном манипуляторном устройстве на поворотной основе (располагается на кронштейнах кавитационной насадки винтового движителя) для осуществления работ в труднодоступных участках при обследовании геометрически сложных участков исследуемой поверхности подводной и надводной инфраструктуры.Sensors can be located on an additional manipulator device on a rotary basis (located on the brackets of the cavitation nozzle of the screw propeller) for working in hard-to-reach areas when examining geometrically complex sections of the investigated surface of the underwater and surface infrastructure.

Чувствительность устанавливаемых на борт измерительных датчиков должна быть достаточна для обнаружения в бетонах пустот объемом порядка, как минимум 30 см³ на глубинах до 300 мм или протяженных пустотных дефектов диаметром 15-20 мм на глубинах до 500 мм.The sensitivity of the on-board measuring sensors should be sufficient to detect voids in concrete with a volume of the order of at least 30 cm ³ at depths of up to 300 mm or extended hollow defects with a diameter of 15-20 mm at depths of up to 500 mm.

Комплекс может дополнительно содержать систему обследования протяженных и площадных подводных участков объектов инфраструктуры, содержащую размещенное на борту подвижного объекта вычислительное устройство, выполненное с возможностью подключения к каналам передачи информации. Это делает возможным определять дистанционно с пульта оператора аномалии и дефекты, а также системно и всецело их обследовать.The complex may additionally contain a survey system of extended and areal underwater sections of infrastructure objects containing a computing device located on board a moving object configured to connect to information transmission channels. This makes it possible to determine anomalies and defects remotely from the operator’s panel, as well as systematically and completely examine them.

Обследовательский комплекс может также дополнительно содержать контактно-очистительную систему типа циркулярной щетки и бесконтактную кавитационную гидропушку, а также средства механической обработки: циркулярную пилу, шлифовальный круг и прочие известные механические или электромеханические устройства.The survey complex may also additionally contain a contact-cleaning system such as a circular brush and a non-contact cavitation hydraulic gun, as well as mechanical processing means: a circular saw, grinding wheel and other known mechanical or electromechanical devices.

Подвижная платформа оснащена двумя типами движительных устройств, обеспечивающих ее перемещение в пространстве по трем степеням свободы при движении по плоскости.The mobile platform is equipped with two types of propulsion devices, providing its movement in space along three degrees of freedom when moving along a plane.

Поступательное движение платформы вперед и реверсивное движение измерительного комплекса, а также движение платформы в стороны и поворот ее вокруг вертикальной собственной оси по углу курса обеспечивают спаренные между собой по бортам движители колесного типа (либо гусеничные траки, опирающиеся, помимо ведущего колеса-звезды, на ведомые поддерживающие ролики на плавающем креплении, для обеспечения плавности хода и возможности огибания неровностей), выполненные из жесткого либо упругого с шиловидной насечкой (в зависимости от степени обрастания биотой поверхности), устойчивого к коррозии и истиранию материала. Движители участвуют в создании плавучести и являются важным элементом конструкции. Опционально имеют шипы противоскольжения для создания хорошего сцепления со скользкой, обросшей биотой поверхностью. Момент на каждый из движителей передается от герметичных двигательных блоков посредством магнитной муфты. В зависимости от показаний гироскопических датчиков гидравлические или электромеханические приводы изменяют расстояния от днища платформы до поверхности основы, по которой перемещается платформа, с целью увеличения проходимости всего устройства. Движитель винтового типа, основанный на использовании двигателя типа RIM-Driven (статор-роторный двигатель) и расположенный в центре корпуса, обеспечивает позиционирование системы по третьей степени свободы вдоль собственной вертикальной оси, по сути, прижимая ее к исследуемой поверхности, путем создания упора P, выбрасываемой струей забортной воды через сопла. Таким образом, комплекс, находясь под водой, имеет возможность перемещаться по различным неметаллическим поверхностям, в том числе вертикальным и наклонным, по различным траекториям (например, галсами), поступательно изменять направление на 90 градусов без осуществления поворота, разворачиваться на месте и преодолевать возникшие на пути препятствия. При движении не по поверхности, а в толще воды (в режиме выхода в точку обследования) аппарат может управляться, маневрируя по 6-ти координатам, применяя для этого установленные бортовые движители. На борту платформы также расположены в нижней его части информационно-измерительный комплекс и блок системы управления в прочном корпусе.The forward forward movement of the platform and the reverse movement of the measuring complex, as well as the movement of the platform to the sides and its rotation around its own vertical axis along the course angle, are provided by wheel-type propellers paired with each other (or caterpillar tracks, supported, in addition to the driving star wheel, by driven supporting rollers on a floating mount, to ensure a smooth ride and the possibility of bending around irregularities) made of hard or elastic with an awl-shaped notch (depending on the degree of fouling biota surface), resistant to corrosion and abrasion of the material. Movers participate in the creation of buoyancy and are an important structural element. Optionally, they have anti-skid spikes to create a good grip on a slippery, overgrown biota surface. The moment for each of the propulsors is transmitted from the sealed motor blocks by means of a magnetic clutch. Depending on the readings of gyroscopic sensors, hydraulic or electromechanical drives change the distance from the bottom of the platform to the surface of the base on which the platform moves, in order to increase the throughput of the entire device. The screw type propeller, based on the use of a RIM-Driven type motor (stator-rotor motor) and located in the center of the housing, provides positioning of the system according to the third degree of freedom along its own vertical axis, in fact, pressing it to the surface under study, by creating a stop P, ejected by a jet of sea water through nozzles. Thus, the complex, being under water, has the ability to move along various non-metallic surfaces, including vertical and inclined, along various trajectories (for example, tacks), progressively change direction by 90 degrees without making a turn, turn around in place and overcome arising on obstacle paths. When moving not on the surface, but in the water column (in the exit mode to the survey point), the device can be controlled by maneuvering along 6 coordinates, using installed onboard propulsors for this. On board the platform are also located in its lower part an information-measuring complex and a control system unit in a robust housing.

На легком безынерциальном манипуляторе также могут быть установлены датчики системы неразрушающего контроля для анализа труднодоступных поверхностей (донная часть гидротехнической инфраструктуры, основания, зоны контакта с дном); возможно размещение механических средств для проведения технических работ (циркулярной пилы, схвата, шлифовальных кругов и прочих известных механических устройств) для выполнения сложных подводных задач без привлечения аквалангистов; другие типы и виды систем, в зависимости от поставленной технической задачиSensors of a non-destructive testing system for analyzing hard-to-reach surfaces (bottom part of the hydraulic infrastructure, base, contact zone with the bottom) can also be installed on a light, inertial-free manipulator; it is possible to place mechanical means for carrying out technical work (circular saws, tongs, grinding wheels and other known mechanical devices) to perform complex underwater tasks without involving scuba divers; other types and types of systems, depending on the technical task

Судно-буксировщик содержит штатные судовые средства постановки буксируемого подводного аппарата, оснащенного гидроакустическими средствами зондирования подводной обстановки. К средствам постановки относятся лебедки, подъемные краны и т.д.The towing vessel contains regular shipborne means of setting up a towed underwater vehicle equipped with hydroacoustic means for sensing underwater conditions. Production facilities include winches, cranes, etc.

Внутри прочного корпуса буксируемого подводного аппарата установлены приборы параметрического профилографа, система ориентации и навигации, вычислительно-управляющий модуль, активный гидролокатор с приемопередающей антенной.Inside the sturdy hull of the towed underwater vehicle, parametric profilograph devices, an orientation and navigation system, a computer-control module, an active sonar with a transceiver antenna are installed.

Управление буксируемым подводным аппаратом осуществляется, как и в прототипе, посредством бортовой аппаратуры, установленной в пульте управления на борту судна-буксировщика.The control of the towed underwater vehicle is carried out, as in the prototype, by means of the on-board equipment installed in the control panel on board the towing vessel.

Конструктивно буксируемый подводный аппарат может быть выполнен как и в прототипе и включать трубчатую скобообразную раму, стабилизатор, вертикальные крылья горизонтальное крыло, буксировочный узел, включающий силовую гребенку, позволяющую менять точку приложения усилия буксировки.Structurally towed underwater vehicle can be made as in the prototype and include a tubular staple frame, a stabilizer, vertical wings, a horizontal wing, a towing unit including a power comb, which allows changing the point of application of towing force.

На концевых участках горизонтального крыла установлены вертикальные крылья, выполненные в виде элерона, и представляют собой рули активной стабилизации буксируемого подводного аппарата по крену.At the end sections of the horizontal wing installed vertical wings, made in the form of an aileron, and represent the rudders of the active stabilization of the towed underwater vehicle along the roll.

Буксировочный кабель-трос выполнен с учетом больших скоростей буксировки (до 8,2 уз). Так как по кабель-тросу передается большой объем информации от параметрического профилографа и приборов навигации на судно-буксировщик и передача команд управления на буксируемый аппарат, то конструкция кабель-троса имеет два оптических канала связи. Для заполнения сердечника и расширения функционального использования кабель-троса в его конструкцию введены шесть сигнальных проводников.The towing cable is made taking into account the high towing speeds (up to 8.2 knots). Since a large amount of information is transmitted via a cable cable from a parametric profilograph and navigation devices to a towing vessel and transmission of control commands to a towed vehicle, the cable cable design has two optical communication channels. To fill the core and expand the functional use of the cable, six signal conductors are introduced into its design.

В конкретном исполнении использован кабель-трос типа КГ (6×0,2+2×100 В)-70-90, отвечающего вышеизложенным требованиям.In a specific design, a cable cable of the type KG (6 × 0.2 + 2 × 100 V) -70-90 is used, which meets the above requirements.

Устройство заглубления представляет собой гидродинамический заглубитель, который осуществляет перемещение буксируемого аппарата по вертикали на рабочие глубины при заданных скоростях буксировки и длинах кабель-троса.The deepening device is a hydrodynamic deepener that moves the towed vehicle vertically to the working depths at the given tow speeds and cable lengths.

Пульт управления буксируемым подводным аппаратом установлен на палубе судна-буксировщика. В пульте управления расположен силовой блок, обеспечивающий преобразование электроэнергии и питание механизмов и оборудования буксируемого аппарата, блок электроники, персональный компьютер и органы управления.The control panel for the towed underwater vehicle is installed on the deck of the towing vessel. A power unit is located in the control panel that provides electric power conversion and power for the towed vehicle mechanisms and equipment, an electronics unit, a personal computer, and controls.

Силовой блок стойки управления представляет собой инвертор, преобразующий однофазное судовое напряжение - 220 В, 50 Гц в постоянное напряжение 600 В для передачи его по кабель-тросу на буксируемый подводный аппарат. Силовой блок обеспечивает набор необходимых напряжений для питания органов управления судового палубного блока. Силовой блок снабжен индикаторами включения судового напряжения и напряжения питания аппаратуры буксируемого подводного аппарата.The power unit of the control rack is an inverter that converts a single-phase ship voltage - 220 V, 50 Hz into a constant voltage of 600 V for transmission via cable to a towed underwater vehicle. The power unit provides a set of necessary voltages to power the ship deck control unit. The power unit is equipped with indicators for turning on the ship voltage and the supply voltage of the equipment of the towed underwater vehicle.

Блок электроники имеет модуль системы передачи, приема и обработки информации (системы телеметрии), обеспечивающий обмен информацией с буксируемым подводным аппаратом по оптоволоконному кабелю и ее обработку.The electronics unit has a module of a system for transmitting, receiving and processing information (telemetry system), which provides information exchange with a towed underwater vehicle via fiber optic cable and its processing.

На панели блока электроники установлен индикатор длины кабель-троса от кормы судна-буксировщика до буксируемого подводного аппарата. Сигнал к панели поступает от счетчика длины, установленного на буксирном блоке судового спуско-подъемного устройства.An indicator of the cable length from the stern of the towing vessel to the towed underwater vehicle is installed on the panel of the electronics unit. The signal to the panel comes from a length counter installed on the towing unit of the ship's launching and lifting device.

В судовом палубном блоке расположен системный блок персонального компьютера, монитор и клавиатура на консоли.In the ship deck unit there is a personal computer system unit, a monitor and a keyboard on the console.

На выносной консоли судового палубного блока установлены две рукоятки управления (манипуляторы). Один манипулятор предназначен для управления лаговым движением буксируемого подводного аппарата, второй - для дистанционного управления лебедкой.On the remote console of the ship deck unit, two control handles (manipulators) are installed. One manipulator is designed to control the lag movement of a towed underwater vehicle, the second - for remote control of the winch.

На стандартной стойке судового палубного блока предусмотрена установка откидных панелей, предназначенных для крепления дублирующих персональных, компьютеров и вывода вспомогательной информации.On the standard rack of the ship's deck block, the installation of folding panels is provided, designed to mount duplicate personal computers and output auxiliary information.

В состав системы ориентации и навигации входят датчики первичной информации, выполненные по технологиям микросистемной техники, а также аппаратные средства для сбора, предварительной обработки информации и реализации программно-алгоритмического обеспечения для решения задач ориентации и навигации.The orientation and navigation system includes primary information sensors made using microsystem technology, as well as hardware for collecting, preprocessing information and implementing algorithmic software for solving orientation and navigation problems.

Датчики первичной информации включают микромеханические гироскопы, микромеханические акселерометры, микромагнитометр векторный.Primary information sensors include micromechanical gyroscopes, micromechanical accelerometers, and a vector micromagnetometer.

Аппаратные средства включают многоканальный аналого-цифровой преобразователь и цифровой сигнальный процессор.The hardware includes a multi-channel analog-to-digital converter and a digital signal processor.

Основой системы ориентации и навигации является бесплатформенная микромеханическая курсовертикаль. Курсовертикаль и вычислитель образуют микромеханический инерциальный измерительный блок (МИИБ). Блок предназначен для измерения углов курса, крена и дифферента буксируемого подводного аппарата 2, составляющих векторов угловой скорости, линейного ускорения, компонент магнитного поля. В качестве чувствительных элементов используются микромеханические датчики угловой скорости и линейного ускорения. Для измерения компонента магнитного поля используется магниторезистивный магнитометр. Магнитометр используется в качестве корректора МИИБ для компенсации погрешностей угловой ориентации, возникающих вследствие дрейфа микромеханических гироскопов. Аналоговые данные, поступающие с датчиков первичной информации, обрабатываются аналого-цифровым преобразователем высокой разрядности. Для реализации вычислительных алгоритмов в состав блока входит высокопроизводительный цифровой сигнальный процессор.The basis of the orientation and navigation system is the strapdown micromechanical vertical course. The vertical line and the calculator form a micromechanical inertial measuring unit (MIIB). The unit is designed to measure the angles of the course, roll and trim of the towed underwater vehicle 2, the components of the angular velocity vectors, linear acceleration, magnetic field components. The micromechanical sensors of angular velocity and linear acceleration are used as sensitive elements. To measure the magnetic field component, a magnetoresistive magnetometer is used. The magnetometer is used as a MIIB corrector to compensate for angular orientation errors arising from the drift of micromechanical gyroscopes. The analog data coming from the primary information sensors is processed by a high-resolution analog-to-digital converter. To implement computational algorithms, the unit includes a high-performance digital signal processor.

В качестве базовых чувствительных элементов в предлагаемом устройстве используется МИИБ, содержащий три датчика угловой скорости и три акселерометра, встроенный датчик температуры и собственный контроллер, обеспечивающий предварительную обработку сигналов гироскопов и акселерометров и выдачу ее в цифровом виде потребителям. Встроенный датчик температуры предназначен для коррекции температурных дрейфов датчиков угловой скорости и акселерометров. В качестве измерителя индукции магнитного поля используются магниторезистивные датчики. В качестве вычислителя применен цифровой сигнальный процессор Sharс ADSP21262LQFP.As the basic sensitive elements in the proposed device, the MIIB is used, which contains three angular velocity sensors and three accelerometers, an integrated temperature sensor and its own controller that provides preliminary processing of the signals of gyroscopes and accelerometers and digitally outputs it to consumers. The built-in temperature sensor is designed to correct temperature drifts of angular velocity sensors and accelerometers. Magnetoresistive sensors are used as a magnetic field induction meter. The Sharс ADSP21262LQFP digital signal processor is used as a calculator.

Аппаратные средства системы управления, входящие в состав системы, обеспечивают независимое управление приводов каналов крена и курса, осуществляют измерение углов курса, крена и дифферента буксируемого подводного аппарата, измерение компонент векторов угловой скорости, линейного ускорения, магнитного поля, формируют управляющие сигналы для решения целевых задач управления и стабилизации.The control system hardware, which is part of the system, provides independent control of the roll channel and course channel drives, measures the course, roll and trim angles of the towed underwater vehicle, measures the components of the angular velocity, linear acceleration, and magnetic field vectors, generates control signals for solving target problems control and stabilization.

Основным элементом вычислительно-управляющего модуля является микропроцессор на базе DSP-процессора, работающего под управлением встраиваемой операционной системы uCLinux.The main element of the computing and control module is a microprocessor based on a DSP processor running under the uCLinux embedded operating system.

Независимый привод каждого из каналов управления построен на основе системы привода производства компании Faulhaber. Высокоточная цифровая система управления приводом обеспечивает высокое быстродействие, позволяет регулировать параметры привода в широком диапазоне, обеспечивает точное позиционирование по углу поворота оси привода колеса.The independent drive of each control channel is based on the Faulhaber drive system. High-precision digital drive control system provides high speed, allows you to adjust the drive parameters in a wide range, provides accurate positioning by the angle of rotation of the axis of the wheel drive.

Микромеханический инерциальный измерительный блок (МИИБ) определяет углы курса, крена и дифферента, обеспечивает систему управления инерциальной и навигационной информацией.The micromechanical inertial measuring unit (MIIB) determines the angles of heading, roll and trim, provides a control system for inertial and navigation information.

Вычислительно-управляющий модуль на основе DSP-процессора является устройством, обеспечивающим программную и аппаратную интеграцию отдельных блоков, входящих в состав аппаратных средств системы. Процессор позволяет выполнять операции над 32-разрядными числами в формате с плавающей запятой, что обеспечивает точность вычислений, достаточную для решения большинства задач управления и навигации. Тактовая частота процессора составляет 400 МГц. Помимо процессора в состав платы вычислительно-управляющего модуля входят микросхемы памяти SDRAM, микросхемы памяти flash, микросхемы интерфейсов ввода-вывода. Такое построение системы позволяет решать в реальном времени сложные вычислительные задачи, большой объем оперативной памяти системы позволяет осуществлять реализацию ресурсоемких алгоритмов.The computing and control module based on the DSP processor is a device that provides software and hardware integration of the individual units that make up the system hardware. The processor allows you to perform operations on 32-bit numbers in a floating point format, which ensures the accuracy of calculations sufficient to solve most control and navigation tasks. The processor clock speed is 400 MHz. In addition to the processor, the computational control module board also includes SDRAM memory chips, flash memory chips, and input-output interface chips. Such a system construction allows real-time complex computational tasks to be solved; a large amount of system RAM allows for the implementation of resource-intensive algorithms.

Различные компоненты системы управления и навигации подключены к вычислительно-управляющему модулю с помощью последовательных синхронных и асинхронных портов ввода-вывода. Контроллеры привода каналов управления подключены к модулю с помощью асинхронных портов ввода-вывода UART0 и UART1. С помощью данных интерфейсов контроллерам передаются команды, задающие режимы движения валов, а контроллеры, в свою очередь, обеспечивают модуль информацией об угловом положении валов, токах в двигателях, скорости вращения.Various components of the control and navigation system are connected to the computer-control module using serial synchronous and asynchronous I / O ports. The control channel drive controllers are connected to the module using asynchronous I / O ports UART0 and UART1. Using these interfaces, the controllers transmit commands specifying the modes of motion of the shafts, and the controllers, in turn, provide the module with information about the angular position of the shafts, currents in the motors, and rotation speed.

Микромеханическая курсовертикаль в составе МИИБ подключена к вычислительному модулю с помощью синхронного последовательного порта SPORT. Вывод данных, а также управление оператором осуществляется с помощью блока, реализующего двунаправленный канал передачи данных, подключенного к вычислительно-управляющему модулю с помощью асинхронного интерфейса UART2. Все операции обмена между модулем и периферийными устройствами осуществляются с помощью использования механизмов DMA (прямого доступа к памяти), что позволяет, несмотря на интенсивность операций обмена данными, разгрузить ядро цифрового сигнального процессора.The micromechanical course vertical as part of the MIIB is connected to the computing module using the SPORT synchronous serial port. Data output, as well as operator control, is carried out using a unit that implements a bi-directional data transmission channel connected to a computer-control module using the asynchronous UART2 interface. All exchange operations between the module and peripheral devices are carried out using DMA (direct memory access) mechanisms, which allows, despite the intensity of data exchange operations, to relieve the core of the digital signal processor.

Система управления и стабилизации буксируемого подводного аппарата по крену и курсу предназначена для задания ориентации в пространстве установленного на нем параметрического профилографа. Для управления ориентацией вокруг одной оси используется система привода, состоящая из двигателя постоянного тока с редуктором и магнитным энкодером и системы управления. Двигатель постоянного тока типа «Faulhaber» имеет конструкцию с полым ротором, что дает ряд преимуществ, таких как низкое энергопотребление, отсутствие потерь в сердечнике ротора, низкое напряжение трогания, малый момент инерции ротора, позволяющие быстрые разгон и торможение, низкие массогабаритные показатели. В составе привода использован редуктор типа «Faulhaber» в исполнении со стальными шестернями для обеспечения повышенной износоустойчивости. Магнитный энкодер IE-512 обеспечивает высокое разрешение в 512 линий на оборот, что позволяет осуществлять плавное и высокоточное управление приводом.The control and stabilization system of the towed underwater vehicle according to the roll and course is designed to set the orientation in space of the parametric profilograph installed on it. To control the orientation around one axis, a drive system is used, consisting of a DC motor with a gearbox and a magnetic encoder and a control system. The Faulhaber type DC motor has a hollow-rotor design, which offers several advantages, such as low power consumption, no loss in the rotor core, low starting voltage, low rotor inertia, allowing fast acceleration and braking, and low overall dimensions. As part of the drive, a Faulhaber type gearbox is used, with steel gears to provide increased wear resistance. IE-512 magnetic encoder provides high resolution of 512 lines per revolution, which allows smooth and high-precision drive control.

В цифровом контроллере MCDC3003 в качестве вычислителя используется цифровой сигнальный процессор, что позволяет осуществлять высокоточное и высокоскоростное управление (0.18° - ошибка по углу, частота работы следящего контура - 100 Гц). Цифровой контроллер привода принимает по интерфейсу UART поступающие от вычислительно-управляющего модуля команды. Режимы работы привода задаются соответствующими форматами команд, при этом используются режимы управления по угловому положению (задается и поддерживается по достижении целевое угловое положение) и управления по скорости (задается величина угловой скорости вращения вала). Для настройки параметров следящего контура контроллера пользователю предлагается ряд параметров, таких как максимальное угловое ускорение, максимальная угловая скорость, максимальный ток в двигателе, пропорциональный и интегральный коэффициенты цепи обратной связи по угловой скорости, пропорциональный и дифференциальный коэффициенты цепи обратной связи по угловому положению вала. Все вышеперечисленные коэффициенты могут быть подобраны исходя из заданного критерия оптимальности, и изменены в процессе работы для адаптации к изменившемуся режиму движения.In the digital controller MCDC3003, a digital signal processor is used as a calculator, which allows for high-precision and high-speed control (0.18 ° - angle error, tracking loop frequency - 100 Hz). The digital drive controller accepts commands received from the computer-control module via the UART interface. The drive operating modes are set by the corresponding command formats, while the control modes by the angular position (the target angular position is set and maintained upon reaching the target angular position) and the speed control (the value of the angular velocity of rotation of the shaft) are used. To adjust the parameters of the controller’s servo loop, the user is offered a number of parameters, such as maximum angular acceleration, maximum angular velocity, maximum current in the motor, proportional and integral coefficients of the feedback loop for angular velocity, proportional and differential coefficients for the feedback loop for the angular position of the shaft. All of the above coefficients can be selected on the basis of a given criterion of optimality, and changed during operation to adapt to the changed mode of movement.

Для решения задач навигации буксируемого подводного аппарата как и в прототипе используются следующие варианты аппаратного обеспечения.To solve the problems of navigating a towed underwater vehicle, as in the prototype, the following hardware options are used.

1. Определение координат относительно буксирующего судна на основе информации о длине троса и угла, измеряемого на буксирующем судне либо на буксируемом подводном аппарате с помощью курсовертикали.1. The determination of the coordinates relative to the towing vessel on the basis of information about the length of the cable and the angle measured on a towing vessel or on a towed underwater vehicle using a vertical line.

2. Определение координат относительно буксирующего судна на основе информации о длине троса и угловой азимутальной скорости, измеряемой с помощью датчика угловой скорости в составе курсовертикали.2. Determination of coordinates relative to the towing vessel based on information about the length of the cable and the angular azimuthal speed, measured using the angular velocity sensor in the vertical line.

3. Определение координат относительно буксирующего судна на основе информации от датчика скорости буксируемого подводного аппарата и азимутального угла ориентации буксируемого подводного аппарата от курсовертикали.3. Determination of coordinates relative to the towing vessel based on information from the speed sensor of the towed underwater vehicle and the azimuthal orientation angle of the towed underwater vehicle from the vertical line.

4. Определение координат с помощью инерциальной системы.4. Determination of coordinates using an inertial system.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.The proposed device operates as follows.

После спуска буксируемого подводного аппарата за борт в районе предполагаемых исследований, посредством многолучевого параметрического профилографа, работающего на принципах нелинейной параметрической акустики, выполняют обследования трубопроводов и других заиленных объектов природного и техногенного происхождения. Получаемая информация в режиме реального времени обрабатывается и передается на борт судна-буксировщика.After descent of the towed underwater vehicle overboard in the area of the proposed research, a multibeam parametric profilograph operating on the principles of nonlinear parametric acoustics performs inspections of pipelines and other silted objects of natural and technogenic origin. The received information in real time is processed and transmitted on board the towing vessel.

Аналоги параметрического профилографа приведены в кн.: Воронин В.А., Тарасов В.И., Тимошенко В.И. Гидроакустические параметрические системы. ООО «Ростиздат» Ростов-на-Дону, 2004, с. 224-252.Analogues of a parametric profilograph are given in the book: Voronin V.A., Tarasov V.I., Timoshenko V.I. Hydroacoustic parametric systems. LLC “Rostizdat” Rostov-on-Don, 2004, p. 224-252.

Посредством параметрического профилографа обнаруживают акустические неоднородности, определяют их координаты, производят классификацию по геометрическим признакам.Acoustic inhomogeneities are detected by means of a parametric profilograph, their coordinates are determined, and classification by geometric features is carried out.

Приемная антенна параметрического профилографа имеет широкую диаграмму направленности с одноканальным приемом при размере активной поверхности 300×152 мм и чувствительности 500 мкВ/Па и выполнен в виде набора полых цилиндрических пьезоэлементов с акустическим мягким экраном, с размером активной поверхности 300×152 мм, имеющих следующие параметры: высота - 12 мм, диаметр - 15 мм, толщина - 1 мм, выполненных из сплав ЦТС-19М. Чувствительность для отдельного элемента приемной антенны составляет 85 мкВ/Па.The receiving antenna of the parametric profilograph has a wide radiation pattern with single-channel reception at an active surface size of 300 × 152 mm and a sensitivity of 500 μV / Pa and is made in the form of a set of hollow cylindrical piezoelectric elements with an acoustic soft screen, with an active surface size of 300 × 152 mm, having the following parameters : height - 12 mm, diameter - 15 mm, thickness - 1 mm, made of alloy TsTS-19M. The sensitivity for an individual element of the receiving antenna is 85 μV / Pa.

Ввиду того что непосредственный акустический контакт активных элементов приемной антенны с нагружающей средой и элементами конструкции может привести к их демпфированию и уменьшению чувствительности, то с целью минимизации демпфирующего действия указанных факторов применены полые цилиндры с акустически мягким экраном. В качестве акустического экрана возможно применение полиуретановых пенопластов, обладающих достаточно высокой механической жесткостью, которая позволяет избежать недопустимых деформаций датчика на рабочих глубинах. В то же время, удельный акустический импеданс полиуретановых пенопластов z=300-400 кг/(м²с) значительно меньше его характерных значений у пьезокерамических материалов z=3⋅107 кг/(м²с), что позволяет считать акустические экраны, выполненные из таких материалов, близких к идеальным.Due to the fact that the direct acoustic contact of the active elements of the receiving antenna with the loading medium and structural elements can lead to damping and reduced sensitivity, hollow cylinders with an acoustically soft screen are used to minimize the damping effect of these factors. As an acoustic screen, it is possible to use polyurethane foams with a sufficiently high mechanical stiffness, which avoids unacceptable deformation of the sensor at working depths. At the same time, the specific acoustic impedance of polyurethane foams z = 300-400 kg / (m ² s) is significantly less than its characteristic values for piezoceramic materials z = 3⋅107 kg / (m ² s), which allows us to consider acoustic screens made from such materials, close to ideal.

Применение акустического экрана в конструкции приемной антенны позволяет избавиться от нежелательного тыльного лепестка в ее диаграмме направленности.The use of an acoustic screen in the design of the receiving antenna allows you to get rid of the unwanted back lobe in its radiation pattern.

Система каналов связи и обмена данными с аппаратурой профилографа, другими составными частями профилографа и внешними системами включает в себя:The system of communication channels and data exchange with profilograph equipment, other components of the profilograph and external systems includes:

1) оптический канал связи Fast Ethernet 100BaseFX между бортовой и забортной аппаратурой профилографа и в том числе оптический модуль, и медиаконвертер;1) the optical communication channel Fast Ethernet 100BaseFX between the onboard and onboard equipment of the profilograph, including the optical module, and the media converter;

2) канал связи RS-232 между забортной аппаратурой профилографа и забортной аппаратурой подводного буксируемого устройства;2) RS-232 communication channel between the outboard equipment of the profilograph and the outboard equipment of an underwater towed device;

3) канал связи Ethernet 100BaseTX с многолучевым эхолотом или гидролокатором бокового обзора;3) Ethernet 100BaseTX communication channel with a multi-beam echo sounder or side-scan sonar;

4) канал связи Ethernet 100BaseTX с планшетом рулевого;4) Ethernet 100BaseTX communication channel with the steering tablet;

5) канал связи Ethernet 100BaseTX с системой относительного подводного позиционирования буксируемого устройства;5) Ethernet 100BaseTX communication channel with the relative underwater positioning system of the towed device;

6) канал связи RS-232 с приемником GPS;6) communication channel RS-232 with a GPS receiver;

7) канал связи RS-232 с устройством электропитания;7) RS-232 communication channel with a power supply device;

8) резервный канал связи Ethernet 100BaseTX с внешними системами.8) redundant Ethernet 100BaseTX communication channel with external systems.

Прием и передача информации в системе осуществляется по интерфейсу Ethernet. Физический канал связи - оптическое одномодовое волокно. Связь обеспечивается микроконтроллером AVR32 фирмы Atmel.Reception and transmission of information in the system is carried out via the Ethernet interface. The physical communication channel is an optical single-mode fiber. Communication is provided by the Atmel AVR32 microcontroller.

При обнаружении подводных объектов при буксировке подводного аппарата посредством параметрического профилографа обнаруживают акустические неоднородности, определяют их координаты, производят классификацию по геометрическим признакам. Буксируемый подводный аппарат способен производить поперечные горизонтальные перемещения при движении судна-буксировщика прямым курсом, что увеличивает зону обследования и производительность буксируемой системы. В зависимости от заданного режима гидроакустической съемки он способен перемещаться на различных расстояниях от морского дна. Предлагаемый буксируемый подводный аппарат в отличие от известных аналогичных устройств имеет широкий диапазон скоростей буксировки (до 8 узлов).When underwater objects are detected when towing an underwater vehicle using a parametric profilograph, acoustic inhomogeneities are detected, their coordinates are determined, and geometric classification is performed. A towed underwater vehicle is capable of transverse horizontal movements when the towing vessel moves in a direct course, which increases the survey area and the performance of the towed system. Depending on the given hydroacoustic survey mode, it is able to move at various distances from the seabed. The proposed towed underwater vehicle, in contrast to the known similar devices, has a wide range of towing speeds (up to 8 knots).

Для детального обследования обнаруженного подводного объекта по команде с буксировочного судна выпускают необитаемые малогабаритные самоходные платформы, размещенные в кормовой части буксируемого подводного аппарата, которые снабжены двигательно-движительным комплексом, системой автоматического управления движением, балласто-уравнительной системой, шасси, магнитометрическим дефектоскопом, идентификатором взрывчатых, отравляющих и радиоактивных веществ, малогабаритной подводной телевизионной аппаратурой.For a detailed examination of the discovered underwater object, on command from a towing vessel, they release uninhabited small-sized self-propelled platforms located in the aft of the towed underwater vehicle, which are equipped with a propulsion and propulsion system, an automatic movement control system, ballast-leveling system, chassis, magnetometric flaw detector, explosive identifier, poisonous and radioactive substances, small-sized underwater television equipment.

При этом, между буксируемым подводным аппаратом и необитаемыми малогабаритными самоходными платформами устанавливается подводная радиосвязь, посредством приемопередатчика с антенной. При этом вход-выход приемопередатчика соединен с входом-выходом антенны, выход соединен с входом исполнительного устройства, а вход-выход с выходом блока датчиков информации, соединенного своим входом с выходом исполнительного устройства и входом механического блока, что позволяет транслировать сигналы управления на исполнительные устройства необитаемых малогабаритных самоходных платформ.At the same time, underwater radio communication is established between the towed underwater vehicle and uninhabited small-sized self-propelled platforms by means of a transceiver with an antenna. In this case, the input-output of the transceiver is connected to the input-output of the antenna, the output is connected to the input of the actuator, and the input-output is the output of the block of information sensors connected by its input to the output of the actuator and the input of the mechanical unit, which allows you to broadcast control signals to the actuators uninhabited small-sized self-propelled platforms.

Активный гидролокатор с антенной, установленные на буксируемом подводном аппарате, осуществляют обнаружение и захват на сопровождение необитаемых малогабаритных самоходных платформ, начальные координаты которых устанавливают по координатам самого буксируемого подводного аппарата. В дальнейшем осуществляется сопровождение необитаемых малогабаритных самоходных платформ активным гидролокатором и поддержание максимумов характеристик направленности антенн гидролокатора и приемопередатчика буксируемого подводного аппарата на необитаемые малогабаритные самоходные платформы.An active sonar with an antenna mounted on a towed underwater vehicle detects and captures uninhabited small-sized self-propelled platforms for tracking, the initial coordinates of which are set by the coordinates of the towed underwater vehicle itself. In the future, unmanned small-sized self-propelled platforms are escorted by an active sonar and maintenance of the maximum directivity characteristics of the sonar antennas and the transceiver of a towed underwater vehicle to uninhabited small-sized self-propelled platforms.

После захвата каждой необитаемой малогабаритной самоходной платформы на сопровождение активный гидролокатор уточняет дальность до него от буксируемого подводного аппарата и углы его визирования с буксируемого подводного аппарата в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Измеренные дальность и углы визирования однозначно определяют координаты каждой необитаемой малогабаритной самоходной платформы относительно буксируемого подводного аппарата и соответственно судна-буксировщика. Далее они поступают на блок пересчета координат, на который также поступают вектор внешних координат судна-буксировщика, где осуществляется преобразование вектора внешних координат судна-буксировщика в вектор внешних координат необитаемой малогабаритной самоходной платформы и его производную с учетом измеренных дальности и углов визирования. На первом выходе блока пересчета координат формируется вектор, а на втором его выходе производная - вектор. Координаты вектора с первого выхода блока пересчета координат поступают на второй вход планировщика, на вход блока транспортирования матриц, на вычислитель и соответствующие входы блоков формирования матрицы - производной вектора-столбца внешних скоростей по вектор-строке внутренних координат, блок формирования матрицы производной вектора-столбца внешних скоростей по вектор-строке внешних координат, блок формирования вектора внешних скоростей, а координаты вектора со второго выхода блока пересчета координат на первый вход блока транспортирования матриц.After capturing each uninhabited small-sized self-propelled platform for escort, the active sonar clarifies the distance to it from the towed underwater vehicle and its viewing angles from the towed underwater vehicle in horizontal and vertical planes. The measured range and viewing angles uniquely determine the coordinates of each uninhabited small-sized self-propelled platform relative to the towed underwater vehicle and, accordingly, the towing vessel. Then they arrive at the coordinate recounting unit, which also receives the vector of the external coordinates of the towing vessel, where the vector of the external coordinates of the towing vessel is converted into the vector of the external coordinates of the uninhabited small-sized self-propelled platform and its derivative taking into account the measured range and viewing angles. At the first output of the coordinate translation unit, a vector is formed, and at its second output, the derivative is a vector. The coordinates of the vector from the first output of the coordinate conversion unit are sent to the second input of the scheduler, to the input of the matrix transportation unit, to the calculator and the corresponding inputs of the matrix generation blocks - the derivative of the column vector of external velocities along the row vector of internal coordinates, the matrix formation block of the derivative of the column vector of external of velocities along a vector line of external coordinates, the block of forming the vector of external speeds, and the coordinates of the vector from the second output of the coordinate conversion unit to the first input of the tra block matrixing.

Планировщик под действием управляющих сигналов z и y формирует на своих выходах управляющие сигналы, такие как траекторная (контурная) скорость необитаемых малогабаритных самоходных платформ, матрицы квадратичных форм от внешних координат, диагональные матрицы постоянных коэффициентов размерностью равной числу измеренных координат, которые поступают на вычислитель, где формируется матрица сигнала управления скорость необитаемых малогабаритных самоходных платформ по известным алгоритмам (В.Х. Пшихопов. Аналитический синтез синергетических регуляторов для позиционно-траекторных систем управления мобильными роботами. Материалы XI научно-технической конференции «Экстремальная робототехника». Под научной редакцией проф. Е.И. Юревича - СПб.: СПбГТУ. 200).The planner, under the influence of the control signals z and y, generates control signals at its outputs, such as the trajectory (contour) speed of uninhabited small-sized self-propelled platforms, matrixes of quadratic forms from external coordinates, diagonal matrices of constant coefficients with a dimension equal to the number of measured coordinates that are received by the calculator, where the matrix of the control signal is formed the speed of uninhabited small-sized self-propelled platforms according to well-known algorithms (V.Kh. Pshikhopov. Analytical synthesis of synergies regulators for positional and trajectory control systems for mobile robots. Materials of the XI Scientific and Technical Conference "Extreme Robotics. Edited by Professor EI Yurevich - St. Petersburg: St. Petersburg State Technical University. 200).

В качестве активного гидролокатора может быть использован модуль типа «Сарган - ЭМ», работающий на частотах 19,7 и 135 кГц, имеющий дальность обнаружения одиночной цели 1200 м или гидролокаторы типа «C3D - SBP» или типа «C3D - LPM».As an active sonar, a “Sargan - EM” type module can be used, operating at frequencies of 19.7 and 135 kHz, having a single target detection range of 1200 m or sonars of the “C3D - SBP” or “C3D - LPM” type.

Информационно-измерительный комплекс является основной информационной системой устройства. Он содержит по меньшей мере средства неразрушающего контроля, акустические системы, интерферометр, магнитный локатор арматуры, ультразвуковую систему для бетонных элементов, ультразвуковую систему определения толщины металла, подводную систему частичного магнитного тестирования (UWMT), радиографические системы (гамма- и рентген-излучений), лазерные системы, стереотелевизионные системы, гидроакустические системы, фото-, видеосистемы, пробоотборники, систему анализа потенциала катодной защиты, которые запускаются работу по командам, передаваемых с судна-буксировщика.The information-measuring complex is the main information system of the device. It contains at least non-destructive testing means, acoustic systems, an interferometer, a magnetic reinforcement locator, an ultrasonic system for concrete elements, an ultrasonic system for determining the thickness of a metal, an underwater partial magnetic testing system (UWMT), radiographic systems (gamma and X-rays), laser systems, stereo television systems, sonar systems, photo, video systems, samplers, a system for analyzing the potential of cathodic protection, which are started by command, per Davao-towing vessel.

Наличие на борту буксируемого подводного аппарата необитаемых малогабаритных самоходных платформ, снабженных соответствующей измерительной аппаратурой, обеспечивает доступ к труднодоступным узлам и элементам обследуемых подводных объектов.The presence on board a towed underwater vehicle of uninhabited small-sized self-propelled platforms equipped with appropriate measuring equipment provides access to inaccessible nodes and elements of the underwater objects under examination.

Предлагаемое устройство должно найти широкое применение при решении задач развития техники гидроакустических систем обследования подводной обстановки, позиционирования подводных объектов, мониторинга дна и состояния трубопроводов, а также проведения водолазных работ. В отличие от существующих систем, предлагаемое устройство для зондирования морского дна способно совершать поперечные перемещения при движении судна-буксировщика прямым курсом в широком диапазоне скоростей буксировки.The proposed device should find wide application in solving the problems of developing the technology of hydroacoustic systems for underwater survey, positioning of underwater objects, monitoring the bottom and condition of pipelines, as well as diving operations. Unlike existing systems, the proposed device for sensing the seabed is capable of transverse movements when the towing vessel moves in a direct course over a wide range of towing speeds.

Промышленная реализация заявляемого технического решения сложности не представляет, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического предложения условию патентоспособности «промышленная применимость».The industrial implementation of the proposed technical solution is not difficult, which allows us to conclude that the claimed technical proposal meets the patentability condition “industrial applicability”.

Источники информацииInformation sources

1. В.А. Воронин, С.П. Тарасов, В.И. Тимощенко. Гидроакустические параметрические системы. Ростов-на-Дону. ООО Ростиздат. 2004, с. 257.1. V.A. Voronin, S.P. Tarasov, V.I. Tymoshenko. Hydroacoustic parametric systems. Rostov-on-Don. LLC Rostizdat. 2004, p. 257.

2. Авторское свидетельство SU №1308040.2. Copyright certificate SU No. 1308040.

3. Авторское свидетельство SU №1360405.3. Copyright certificate SU No. 1360405.

4. Патент RU №2463203 С2, 10.02.2012.4. Patent RU No. 2463203 C2, 02/10/2012.

Claims (1)

Буксируемый подводный аппарат, оснащенный гидроакустической аппаратурой для обнаружения заиленных объектов и трубопроводов и последующего их мониторинга и выполненный в виде полого цилиндрического корпуса со съемной головкой и хвостовым стабилизатором, снабженный заглубляющим устройством и оснащенный параметрическим профилографом, вычислительно-управляющим модулем, и соединенный с судном-буксировщиком кабель-тросом, стабилизатор состоит из двух плоскостей, образующих Х-образную конструкцию, заглубляющее устройство выполнено в виде горизонтального крыла и двух вертикальных крыльев, при этом вертикальные крылья установлены на полуосях, расположенных в поперечной плоскости относительно цилиндрического корпуса, и снабжены поворотным механизмом, вертикальные крылья расположены симметрично относительно друг друга, на верхней плоскости цилиндрического корпуса на горизонтальном крыле установлен буксировочный узел с герметичным разъемом для крепления кабель-троса и ввода кабеля в буксируемый подводный аппарат, кабель-трос снабжен гидродинамическим заглубителем, снабженным системой с радиально направленными подпружиненными механическими датчиками, имеющими на концах колеса, в носовой части цилиндрический корпус сочленен с трубчатой скобообразной рамой, концы которой сочленены с соответствующими X-образными плоскостями стабилизатора, в нижней части цилиндрический корпус снабжен нишей, в которой установлен крейт с закрепленными на нем элементами параметрического профилографа, ниша снабжена обтекателем, выполненным из сферопластика, буксируемый подводный аппарат дополнительно снабжен системой ориентации и навигации, состоящей из бесплатформенной инерциальной системы, информационно соединенной с бортовой аппаратурой управления судна-буксировщика, и вычислительно-управляющего модуля буксируемого подводного аппарата, отличающийся тем, что он дополнительно содержит активный гидролокатор, n необитаемых малогабаритных самоходных платформ, размещенных в кормовой части буксируемого подводного аппарата и снабженных двигательно-движительным комплексом, системой автоматического управления движением, балластно-уравнительной системой, шасси, магнитометрическим дефектоскопом, идентификатором взрывчатых, отравляющих и радиоактивных веществ, малогабаритной подводной телевизионной аппаратурой, судно-буксировщик снабжено системой управления необитаемой малогабаритной самоходной платформой.A towed underwater vehicle equipped with hydroacoustic equipment for detecting silted objects and pipelines and their subsequent monitoring and made in the form of a hollow cylindrical body with a removable head and a tail stabilizer, equipped with a deepening device and equipped with a parametric profilograph, a computing and control module, and connected to a towing vessel cable, the stabilizer consists of two planes forming an X-shaped design, the deepening device is made in ide of a horizontal wing and two vertical wings, while the vertical wings are mounted on the axles located in the transverse plane relative to the cylindrical body and are equipped with a rotary mechanism, the vertical wings are symmetrically relative to each other, on the upper plane of the cylindrical body on the horizontal wing there is a towing unit with a sealed a connector for attaching a cable cable and cable entry into a towed underwater vehicle, the cable cable is equipped with a hydrodynamic deepener equipped with a system with radially directed spring-loaded mechanical sensors having wheel ends at the nose, the cylindrical body is articulated with a tubular bracket-shaped frame, the ends of which are articulated with the corresponding X-shaped planes of the stabilizer, in the lower part the cylindrical body is equipped with a niche in which the rack with elements of a parametric profilograph mounted on it, the niche is equipped with a fairing made of spherical plastic, the towed underwater vehicle is additionally equipped with a system orientation and navigation, consisting of a strapdown inertial system, information connected to the onboard control equipment of the towing vessel, and the computing and control module of the towed underwater vehicle, characterized in that it additionally contains an active sonar, n uninhabited small-sized self-propelled platforms located in the aft towed underwater vehicle and equipped with a propulsion and propulsion system, automatic motion control system, ballast system, landing gear, magnetometric flaw detector, identifier of explosive, poisonous and radioactive substances, small-sized underwater television equipment, the towing vessel is equipped with a control system for an uninhabited small-sized self-propelled platform.