RU2680678C1 - Underwater glider motion control system - Google Patents
Underwater glider motion control system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2680678C1 RU2680678C1 RU2018119244A RU2018119244A RU2680678C1 RU 2680678 C1 RU2680678 C1 RU 2680678C1 RU 2018119244 A RU2018119244 A RU 2018119244A RU 2018119244 A RU2018119244 A RU 2018119244A RU 2680678 C1 RU2680678 C1 RU 2680678C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lever
- glider
- support
- underwater
- connecting rod
- Prior art date
Links
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims abstract 2
- 235000005338 Allium tuberosum Nutrition 0.000 claims 1
- 244000003377 Allium tuberosum Species 0.000 claims 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 abstract description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 12
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009189 diving Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
- B63H25/00—Steering; Slowing-down otherwise than by use of propulsive elements; Dynamic anchoring, i.e. positioning vessels by means of main or auxiliary propulsive elements
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Ocean & Marine Engineering (AREA)
- Toys (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к судостроению и может бать использовано для обеспечения движения и маневрирования по азимуту и глубине подводных аппаратов, автономных подводных самоходных аппаратов, планеров-глайдеров при океанологических и гидроакустических исследованиях водных акваторий.The invention relates to shipbuilding and can be used to provide movement and maneuvering in azimuth and depth of underwater vehicles, autonomous underwater self-propelled vehicles, glider gliders in oceanological and hydroacoustic studies of water areas.
Подводный планер (глайдер) - автономный необитаемый малоразмерный подводный аппарат способный перемещаться в воде без использования движителя. Для горизонтального перемещения под водой используется принцип планера - за счет подъемной силы крыльев и корпуса или только корпуса, при изменении глубины, за счет изменения плавучести аппарата. Благодаря низким затратам энергии планер имеет высокую автономность и способен преодолевать очень большие расстояния, осуществляя при этом сбор океанографических и других данных, передавая их на сеансах связи в контрольный пункт. Подводный планер может быть универсальным инструментом для любых акваторий Мирового океана, в частности для Арктической зоны, где он может использоваться в подледном режиме на больших временных интервалах автономной эксплуатации. (Underwater Gliders for Ocean Research //Marine Technology Society Journal; Spring 2004, Volume 38, Number 1, p. 48-59).Underwater glider (glider) - an autonomous uninhabited small-sized underwater vehicle capable of moving in water without using a mover. For horizontal movement under water, the glider principle is used - due to the lifting force of the wings and the hull or only the hull, when the depth changes, due to a change in the buoyancy of the device. Due to its low energy consumption, the glider has high autonomy and is able to cover very large distances, while collecting oceanographic and other data, transmitting them during communication sessions to a control point. An underwater glider can be a universal tool for any water area of the World Ocean, in particular for the Arctic zone, where it can be used in the subglacial mode at long time intervals of autonomous operation. (Underwater Gliders for Ocean Research // Marine Technology Society Journal; Spring 2004, Volume 38,
Для управления подводным планером по углу дифферента и крена используют различные системы, например, управление с помощью отклоняемых гидродинамических профилей (хвостовое оперение) при помощи серводвигателей или управление с помощью изменения положения центра тяжести планера в продольном и поперечном направлениях, а также совместное использование того и другого для повышения маневренности (http://en.wikipedia.org/wiki/Seaglider). Известно использование килевого руля для уменьшения угла поворота на глайдере типа Slocum, что дает аппарату большую маневренность в горизонтальной плоскости. Преимущество крыльев очевидно, но они увеличивают габариты планера, что создает неудобства при запуске и эксплуатации - возможность зацепа за сети и другие препятствия. Поэтому для некоторых задач используют бескрылые варианты планеров, а также гибридные.Various systems are used to control the underwater glider by the angle of the trim and the roll, for example, control using deviated hydrodynamic profiles (tail) using servomotors or control by changing the position of the center of gravity of the glider in the longitudinal and transverse directions, as well as sharing both to increase maneuverability (http://en.wikipedia.org/wiki/Seaglider). It is known to use a keel rudder to reduce the angle of rotation on a Slocum type glider, which gives the apparatus greater maneuverability in the horizontal plane. The advantage of the wings is obvious, but they increase the dimensions of the airframe, which creates inconvenience during startup and operation - the possibility of a catch on the network and other obstacles. Therefore, for some tasks they use wingless versions of gliders, as well as hybrid ones.
На практике для изменения положения центра тяжести планера используются механизмы, перемещающие блок батарей в продольном и радиально-поперечном направлениях. Данные прецизионные механизмы имеет сложную и дорогостоящею конструкцию (Нехожин А.В., Гусев С.С., Сущицкий А.С.«Автономный необитаемый подводный планирующий аппарат для океанологических исследований» // Всероссийская молодежная выставка конкурс прикладных исследований, изобретений и инноваций. - Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 2009. - Ч. 2. - 3 с).In practice, mechanisms that move the battery pack in the longitudinal and radial transverse directions are used to change the position of the center of gravity of the airframe. These precision mechanisms have a complex and expensive design (Nekozhin A.V., Gusev S.S., Suschitsky A.S. “Autonomous uninhabited underwater planning apparatus for oceanological research” // All-Russian youth exhibition competition of applied research, inventions and innovations. - Saratov: Publishing house of Sarat.un-ta, 2009. -
Известен подводный планер, корпус которого снабжен крылом из двух подвижных консолей и подвижным хвостовым оперением, которые приводятся в движение четырьмя двигателями. Планер оборудован электронными системами сбора и передачи информации, управления движением планера и движением консолей, системами регулирования плавучестью и изменения дифферента, расположенными внутри корпуса. Консоли и хвостовое оперение установлены на корпусе планера на оси по принципу горизонтальных рулей подводной лодки, то есть выполнены балансирными, для уменьшения величины вращающего момента, создаваемого электродвигателем при изменении углов атаки, с возможностью принудительного по заданной программе изменения угла атаки консолей и хвостового оперения, которое осуществляется двигателями (в.з. Японии №2007276609 А). Такая конструкция планера дополнительно решает проблему высокой маневренности для выполнения сложных движений - крутые виражи, резкие торможения, остановки, погружение при сохранении горизонтального положения планера, что не могут выполнять планеры с неподвижным крылом.Known underwater glider, the body of which is equipped with a wing of two movable consoles and a movable tail unit, which are driven by four engines. The glider is equipped with electronic systems for collecting and transmitting information, controlling the movement of the glider and the movement of the consoles, buoyancy control and trim systems located inside the hull. The consoles and the tail unit are mounted on the airframe on an axis according to the principle of horizontal rudders of the submarine, that is, they are balanced, to reduce the amount of torque created by the electric motor when the angle of attack is changed, with the possibility of forcing the console angle of attack and tail unit forcibly, which is carried out by engines (Japanese high school No. 2007276609 A). This design of the airframe additionally solves the problem of high maneuverability for performing complex movements - sharp turns, sudden braking, stopping, diving while maintaining the horizontal position of the airframe, which gliders with a fixed wing cannot perform.
Однако данная конструкция сложна и дорога, требует значительных затрат энергии для работы двигателей, обеспечивающих повороты консолей и хвостового оперения, приводит к увеличению веса и размеров планера из-за установки дополнительных электроприводов (серводвигатели, редукторы), необходимости герметизации валов вращения, дополнительного программного обеспечения для системы управления движением консолей и оперения и, как следствие, к уменьшению веса полезной нагрузки и автономности планера. Кроме того, из-за увеличения плотности внутренней компоновки (веса) планера увеличивается диапазон изменения силы плавучести, что требует увеличения времени и затрат энергии на изменение плавучести.However, this design is complex and expensive, requires significant energy costs for the operation of the engines, providing the turns of the consoles and the tail unit, leads to an increase in the weight and size of the airframe due to the installation of additional electric drives (servomotors, gearboxes), the need to seal rotation shafts, additional software for control systems for the movement of consoles and plumage and, as a result, to reduce the weight of the payload and the autonomy of the glider. In addition, due to the increase in the density of the internal layout (weight) of the airframe, the range of changes in the buoyancy force increases, which requires an increase in the time and energy required to change the buoyancy.
Наиболее близким к заявляемому является устройство управления движением подводного аппарата, представленное в а. с.СССР №1768443 А1.Closest to the claimed is the motion control device of the underwater vehicle, presented in a. S.SSSR No. 1768443 A1.
Данная система управления движением подводного планера включает расположенный в кормовой части аппарата кронштейн, на котором посредством шарнира закреплено хвостовое оперение, выполненное в виде боковой поверхности усеченного конуса. Кронштейн установлен в направляющих и снабжен приводами выдвижения вдоль продольной оси аппарата и поворота конуса на шарнире. При движении планера набегающий поток входит в носовой кольцевой зазор между корпусом и оперением (усеченным конусом) и с ускорением выходит через кормовой зазор. При этом формируется коническое концентричное течение. Для изменения вектора этого течения и образования управляющей силы оперение с помощью привода поворота поворачивается на угол, который задается электронным блоком управления. Для регулирования скорости концентричного течения изменяют площади гидравлических сечений на входе конуса, для чего оперение по команде блока управления перемещают (вдоль) относительно кормы аппарата приводом выдвижения.This motion control system for the underwater glider includes a bracket located in the rear of the apparatus, on which the tail unit is mounted by means of a hinge, made in the form of a lateral surface of a truncated cone. The bracket is installed in the guides and is equipped with extension drives along the longitudinal axis of the apparatus and rotation of the cone on the hinge. When the airframe moves, the incoming flow enters the nasal annular gap between the hull and the plumage (truncated cone) and exits through the aft gap with acceleration. In this case, a conical concentric flow is formed. To change the vector of this flow and the formation of a control force, the plumage using a rotation drive is rotated by an angle that is set by the electronic control unit. To control the speed of the concentric flow, the hydraulic cross-sectional areas at the inlet of the cone are changed, for which the plumage is moved (along) relative to the stern of the apparatus by the extension drive by the command of the control unit.
Однако, когда оперение находиться практически вплотную к корпусу планера, скорость конического концентричного течения максимальна и изменить направление течения путем поворота хвостового оперения на шарнире возможно только на очень малый угол, поскольку угол поворота ограничен наружной поверхностью кормовой части подводного аппарата, что скажется на управляемости планера по сравнению с полностью выдвинутым кронштейном, при этом скорость конического концентричного течения будет минимальна и, следовательно, процесс поворота будет так же замедлен. То есть в крайних положениях кронштейна управляемость планера снижается (то из-за малого угла поворота оперения, то из-за малой скорости течения). Изменение длины кронштейна (плеча) не происходит мгновенно, а это снижает реакцию на изменение курса планера (на управление движением). Кроме этого, при изменении скорости конического концентричного течения воды между корпусом и хвостовым оперением (усеченным конусом) ламинарное течение жидкости переходит в турбулентное, что создает гидродинамические шумы, вносящие помехи при измерении гидроакустических полей.However, when the plumage is practically close to the airframe, the speed of the conical concentric flow is maximum and changing the direction of the flow by turning the tail unit on the hinge is possible only by a very small angle, since the rotation angle is limited by the outer surface of the stern of the underwater vehicle, which will affect the airframe compared with the fully extended bracket, while the speed of the conical concentric flow will be minimal and, therefore, the rotation process will be t to the same slow. That is, in the extreme positions of the bracket the controllability of the glider decreases (either due to the small angle of rotation of the plumage, or due to the low speed of the current). Changing the length of the bracket (shoulder) does not occur instantly, and this reduces the reaction to a change in the glider course (to control the movement). In addition, when the speed of the conical concentric flow of water between the body and the tail (truncated cone) changes, the laminar fluid flow becomes turbulent, which creates hydrodynamic noises that interfere with the measurement of hydroacoustic fields.
Таким образом, существует проблема повышения эффективности стабилизации и управления движением подводного планера. Для чего предлагается положить в основу принципа управления подводным планером не изменение скорости и направления конического концентричного течения потока воды, а использование подъемной силы гидродинамических профилей хвостового оперения.Thus, there is a problem of improving the stabilization efficiency and controlling the movement of an underwater glider. For this purpose, it is proposed to base the principle of controlling an underwater glider not to change the speed and direction of the conical concentric flow of a water stream, but to use the lifting force of the hydrodynamic tail profiles.
Для реализации этого предлагается система управления подводным планером включающая хвостовое оперение с гидродинамическими профилями, установленное на конце рычага первого рода, опорой которого является шаровой шарнир с как минимум одним цилиндрическим пальцем, расположенным на сфере шарнира и закрепленным перпендикулярно относительно рычага, при этом опора рычага установлена на продольной оси аппарата в конечной точке кормы планера, а второй конец рычага снабжен подвижным телескопическим соединением и через дополнительный шаровой шарнир закреплен на шатуне, конец которого шарнирно соединяет ползуны двух качающихся рамных кулис, осями качания которых являются валы сервоприводов, соединенных с электронным блоком управления и разнесенных по окружности на 90 градусов на плоскости, представляющей собой герметичную переборку кормового отсека, расположенную параллельно поперечному сечению корпуса планера.To implement this, an underwater glider control system is proposed including tail unit with hydrodynamic profiles mounted on the end of a first-class lever, the support of which is a ball joint with at least one cylindrical finger located on the hinge sphere and fixed perpendicular to the lever, while the lever support is mounted on the longitudinal axis of the device at the end point of the stern of the glider, and the second end of the lever is equipped with a movable telescopic connection and through an additional ball The hinge is mounted on a connecting rod, the end of which pivotally connects the sliders of two swinging frame wings, the swinging axes of which are servo drives connected to the electronic control unit and 90 degrees apart on a plane representing a sealed bulkhead of the aft compartment, parallel to the cross section of the hull glider.
Заявляемая система управления позволяет задавать угол планирования при малых скоростях и повышает маневренность планера. Кроме этого, предлагаемая система управления дает возможность управлять планером без применения системы изменения его центра тяжести, что дает экономию электропитания, а также позволяет использовать хвостовое оперение в качестве движителя колебательного типа для преодоления подводных течений и быстрого маневра. Использование рычага первого рода дает выигрыш в силе, что снижает энергопотребление за счет возможности использования сервоприводов меньшей мощности.The inventive control system allows you to set the planning angle at low speeds and increases the maneuverability of the airframe. In addition, the proposed control system makes it possible to control the glider without using a system to change its center of gravity, which saves power supply, and also allows the use of tail unit as an oscillating type propulsion to overcome underwater currents and quick maneuver. The use of a lever of the first kind gives a gain in strength, which reduces energy consumption due to the possibility of using servos of lower power.
На Фиг. приведена структурная схема заявляемой системы управления, где: M1, М2 - сервоприводы, I и II - валы сервоприводов; 1,2 - рамные кулисы с ползунами, 3 - шатун, 4 - дополнительный шарнир, 5 - телескопическое подвижное соединение, 6,6' - плечи рычага, 7 - шаровая опора рычага, 8 - хвостовое оперение. Штрих пунктиром показано положение звеньев системы при повороте направо.In FIG. the structural diagram of the inventive control system is shown, where: M 1 , M 2 - servos, I and II - servo shafts; 1,2 - frame backstage with sliders, 3 - connecting rod, 4 - additional hinge, 5 - telescopic movable connection, 6.6 '- lever arms, 7 - ball bearing of the lever, 8 - tail unit. The dashed line shows the position of the system links when turning to the right.
За герметичной переборкой (на Фиг. не показана), отделяющей кормовой отсек аппарата, установлены сервоприводы M1, М2, валы I и II которых выведены через переборку в кормовой отсек. На валах I, II сервоприводов, разнесенных на 90 градусов по окружности переборки, со стороны кормы закреплены рамные кулисы 1 и 2. Ползуны кулис 1 и 2, шарнирно соединены с шатуном 3, другой конец которого снабжен шарниром 4. Длина шатуна 3 определяет угол поворота рычага (6,6'), а телескопическое соединение 5, соединяющее шаровой шарнир 4 с плечом рычага 6 обеспечивает компенсацию длины плеча рычага 6 при крайних положениях кулис 1 и 2. Для предотвращения вращения рычага (6,6'), вокруг своей оси, а, следовательно, и вращению хвостового оперения 8 относительно корпуса планера, опора рычага - шаровой шарнир 7, расположенный на продольной оси аппарата, снабжен цилиндрическим пальцем. Для уменьшения нагрузки, возникающей на пальце от действия гидродинамических сил на хвостовом оперении, опора 7 рычага может быть выполнена с двумя, установленными навстречу друг другу, цилиндрическими пальцами. На конце второго плеча (6') рычага закреплены гидродинамические профили (хвостовое оперение) 8.Behind a sealed bulkhead (not shown in Fig.) That separates the aft compartment of the apparatus, servo drives M 1 , M 2 are installed, the shafts I and II of which are brought out through the bulkhead into the aft compartment. On the shafts of I, II servos, 90 degrees spaced around the circumference of the bulkhead,
Хвостовое оперение, в зависимости от назначения планера, может быть различных типов и форм. Возможны варианты оперения, например, V образного или Y, X, Т-образных как симметричных, так и не симметричных типов, при этом не симметричные оперения дадут разные траектории при погружении и всплытии.The tail unit, depending on the purpose of the glider, can be of various types and forms. Feathering options are possible, for example, V-shaped or Y, X, T-shaped both symmetrical and non-symmetrical types, while non-symmetrical plumage will give different trajectories during immersion and ascent.
Электронный блок управления может быть реализован как на базе микроконтроллера, так и микропроцессора.The electronic control unit can be implemented both on the basis of a microcontroller and a microprocessor.
Соединение шатуна с шаровым шарниром можно выполнить резьбовым, что позволит делать более тонкую настройку максимальных углов отклонения хвостового оперения.The connecting rod with the ball joint can be threaded, which will allow finer tuning of the maximum deflection angles of the tail unit.
Ползуны, звенья кулис перемещаются в параллельной плоскости поперечного сечения аппарата (плоскость переборки), шатун, шарнирно соединенный с ползунами обоих кулис, совершает сложное плоскопараллельное движение относительно поперечного сечения аппарата (переборка хвостового отсека) и через шаровой шарнир 4 передает усилие рычагу, который изменяет положение в пространстве хвостового оперения. При крайних положениях кулис, так как центром вращения двуплечего рычага является шаровой шарнир (7), конец плеча рычага описывает дугу и, следовательно, укорачивается. Для компенсации длины рычага (6) установлено подвижное телескопическое соединение 5 рычага с шарниром 4.The sliders, the wings of the wings move in a parallel plane of the cross section of the device (the bulkhead plane), the connecting rod, pivotally connected to the sliders of both wings, makes a complex plane-parallel movement relative to the cross section of the device (the bulkhead of the tail section) and transfers the force through the ball joint 4 to the lever, which changes the position in the space of the tail. At the extreme positions of the wings, since the center of rotation of the two shoulders of the lever is the ball joint (7), the end of the lever arm describes the arc and, therefore, is shortened. To compensate for the length of the lever (6), a movable
Кулисы 1 и 2 или одна из кулис, изменяют свое положение на определенный угол или получают качательные движения через валы (I, II) сервоприводов. Ползуны кулис соединены между собой шарниром, переходящим в шатун 3. При изменении положения любой из двух кулис или совместно, ползуны перемещаются вдоль кулис или совершают возвратно-поступательные движение, если кулиса (кулисы) в режиме качания. Причем, при изменении положения одной из кулис, направляющей для перемещения ползунов является вторая кулиса (задает направление движения или перемещения). Шатун 3 на шарнире кулис совершает плоскопараллельное смещение или движение и через шаровой шарнир (4) и телескопическое соединение (5) передает (движение) усилие плечу (6) двуплечего рычага, который поворачивается на шаровом шарнире (7) и задает положение в пространстве хвостовому оперению (8), закрепленному на конце рычага (6').The
В зависимости от исполнения кормового отсека, затопляемый или герметичный, будут зависеть материалы для изготовления данной системы. Металл, пластик, комбинированные, полимерные композиционные материалы.Depending on the design of the aft compartment, flooded or airtight, the materials for the manufacture of this system will depend. Metal, plastic, combined, polymer composite materials.
Заявляемая система работает следующим образом.The inventive system operates as follows.
В исходном положении кулисы (1,2) находятся под 90 градусов относительно своих осей, а хвостовое оперение расположено на продольной оси планера. При движении вниз (режим погружение, отрицательная плавучесть планера) сервопривод М1 перемещает кулису 1 вверх на заданный электронным блоком управления угол, что вызывает смещение ползунов в кулисах, и через шатун (3) рычаг (6,6') переместит хвостовой блок 8 вниз (оперение), что изменит угол атаки гидродинамических профилей, относительно продольной оси корпуса подводного аппарата. За счет подъемной силы гидродинамических профилей хвостового оперения создается момент силы, который развернет корпус аппарата.In the initial position, the wings (1.2) are at 90 degrees relative to their axes, and the tail unit is located on the longitudinal axis of the glider. When moving down (immersion mode, negative buoyancy of the glider), the M 1 servo moves the
При движении вверх (режим всплытия, положительная плавучесть планера) происходит противоположное действие - хвостовое оперение 8 поднимется на заданный блоком управления угол атаки за счет смещения кулисы 1. Шатун 3, переместит рычаг на заданный угол, подъемная сила создаст момент силы на гидродинамических плоскостях хвостового оперения и повернет аппарат в заданном блоком управления направлении.When moving upward (ascent mode, positive buoyancy of the glider), the opposite effect occurs -
Для осуществления поворота планера (на Фиг. показано пунктиром поворот на право), достаточно сервоприводом M2 переместить кулису 2 на заданный угол (вправо или влево в зависимости от выбранного направления) ползуны переместятся по пазам в кулисах (направление перемещения задаст кулиса 1), усилие через шатун 3 переведет рычаг на нужный угол, что даст смещение хвостового блока 8 (влево или право), и за счет момента силы, действующей на гидродинамические профили, позволит осуществить поворот планера в нужном направлении, не перемещая центр тяжести планера. Поворот может осуществляться при любом положении кулисы 2.To carry out the rotation of the glider (in Fig. Shown by a dashed line, turn to the right), it is sufficient with a servo-driver M2 move the
Для преодоления течений или резкого (быстрого) маневра хвостовое оперение можно использовать в качестве движителя колебательного типа. Для этого по команде блока управления достаточно перейти в режим качания кулисы или кулис. В зависимости какой сервопривод будет задействован, колебания хвостового блока будут в вертикальной или горизонтальной плоскости. При совместной работе сервоприводов возможны более сложные колебания хвостового блока, что даст возможность осуществить более сложный маневр.To overcome currents or a sharp (fast) maneuver, the tail can be used as an oscillatory type propulsion. To do this, at the command of the control unit, it is enough to go into the swing mode backstage or backstage. Depending on which servo will be used, the tail unit will oscillate in the vertical or horizontal plane. With the joint operation of servos, more complex oscillations of the tail unit are possible, which will make it possible to carry out a more complex maneuver.
От угла атаки гидродинамических профилей хвостового оперения, заданного блоком управления, зависит момент силы, приложенный к хвостовому оперению, следовательно, и угол планирования, и скорость планера, что можно сделать без смещения центра тяжести аппарата, а также ориентировать планер параллельно (вдоль) набегающего потока, что уменьшит гидродинамическое сопротивление корпуса планера. Изменяя угол атаки хвостового оперения можно изменять качественную зависимость гидродинамических коэффициентов, что приведет к изменению скорости планирования. Использование подвижной системой управления хвостовым оперением дает больше возможности для управления движением планера как с крыльями, так и без.The angular momentum applied to the tail unit depends on the angle of attack of the hydrodynamic profiles of the tail unit defined by the control unit, therefore, both the planning angle and the speed of the airframe, which can be done without shifting the center of gravity of the device, as well as orienting the airframe in parallel (along) the incoming flow , which will reduce the hydrodynamic resistance of the airframe. By changing the angle of attack of the tail unit, one can change the qualitative dependence of the hydrodynamic coefficients, which will lead to a change in the planning speed. The use of a movable tail control system provides more opportunities to control the movement of the glider with or without wings.
Таким образом, заявляемая система управления движением подводного планера за счет использования системы управления изменением углов атаки плоскостей хвостового оперения позволяет решить обозначенную техническую проблему с достижением заявленного технического результата: повышение маневренности, управление изменением скорости планирования, снижение энергопотребления для управления движением и снижение гидродинамических шумов обтекания. Предлагаемая система позволяет управлять движением планера без системы изменения центра тяжести планера, а также использовать хвостовое оперение в качестве движителя колебательного типа для преодоления подводных течений и быстрого маневраThus, the claimed motion control system for an underwater glider through the use of a control system for changing the angles of attack of the tail surfaces allows solving the identified technical problem with achieving the claimed technical result: increasing maneuverability, controlling the change in the planning speed, reducing energy consumption for controlling the movement and reducing hydrodynamic noise around the flow. The proposed system allows you to control the movement of the airframe without a system of changing the center of gravity of the airframe, and also use the tail unit as an oscillatory type propulsion to overcome underwater currents and quick maneuver
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018119244A RU2680678C1 (en) | 2018-05-24 | 2018-05-24 | Underwater glider motion control system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018119244A RU2680678C1 (en) | 2018-05-24 | 2018-05-24 | Underwater glider motion control system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2680678C1 true RU2680678C1 (en) | 2019-02-25 |
Family
ID=65479316
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018119244A RU2680678C1 (en) | 2018-05-24 | 2018-05-24 | Underwater glider motion control system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2680678C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110435859A (en) * | 2019-07-12 | 2019-11-12 | 天津大学 | A kind of latent device of the multi-joint for deep-sea detecting |
| RU2746488C1 (en) * | 2020-07-27 | 2021-04-14 | Акционерное общество "Центральное конструкторское бюро морской техники "Рубин" | Method of determining underwater object positioning hydrodynamic characteristics |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU891501A1 (en) * | 1980-02-25 | 1981-12-23 | за вители | Balance-beam glider |
| JP2007276609A (en) * | 2006-04-06 | 2007-10-25 | Osaka Prefecture Univ | Underwater glider |
| US9682755B2 (en) * | 2014-04-08 | 2017-06-20 | Mrv Systems, Llc | Underwater vehicles configured to perform vertical profiling and diagonal profiling, and corresponding methods of operation |
-
2018
- 2018-05-24 RU RU2018119244A patent/RU2680678C1/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU891501A1 (en) * | 1980-02-25 | 1981-12-23 | за вители | Balance-beam glider |
| JP2007276609A (en) * | 2006-04-06 | 2007-10-25 | Osaka Prefecture Univ | Underwater glider |
| US9682755B2 (en) * | 2014-04-08 | 2017-06-20 | Mrv Systems, Llc | Underwater vehicles configured to perform vertical profiling and diagonal profiling, and corresponding methods of operation |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110435859A (en) * | 2019-07-12 | 2019-11-12 | 天津大学 | A kind of latent device of the multi-joint for deep-sea detecting |
| RU2746488C1 (en) * | 2020-07-27 | 2021-04-14 | Акционерное общество "Центральное конструкторское бюро морской техники "Рубин" | Method of determining underwater object positioning hydrodynamic characteristics |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2021004110A1 (en) | Water-air amphibious cross-medium bionic robotic flying fish | |
| CN104589938B (en) | A kind of imitative flying fish variable configuration is across medium aircraft | |
| CN109018271B (en) | Novel large-span hybrid drive unmanned underwater vehicle | |
| CN109229376B (en) | Cross-domain amphibious carrier | |
| CN111301079B (en) | Cross-medium air-sea amphibious unmanned aerial vehicle | |
| CN110077588A (en) | It is a kind of can the sea, land and air latent four of VTOL dwell aircraft | |
| CN106005323A (en) | Bionic underwater glider and propelling method thereof | |
| CN104589939A (en) | Cross-medium aircraft with changeable shape like sailfish | |
| CN112977776B (en) | Motion mode of multi-section combined and wingspan folding underwater robot | |
| JP2007276609A5 (en) | ||
| CN110282100B (en) | Torpedo type main body multi-degree-of-freedom operated underwater vehicle | |
| CN107284631A (en) | The submersible with vertical thrust device based on fluid lift force | |
| KR20190108353A (en) | Moving apparatus in water | |
| CN105882925A (en) | Two-degree-of-freedom gliding solar underwater vehicle and control method thereof | |
| CN112549885B (en) | Folding wing submerged cross-domain marine robot capable of taking off and landing vertically | |
| CN109292061A (en) | A kind of binary submarine navigation device of bionical swing and propeller hybrid propulsion | |
| CN109866903B (en) | Bionic foldable pectoral fin robotic fish | |
| Lu et al. | Multi-mode hybrid aerial underwater vehicle with extended endurance | |
| RU2680678C1 (en) | Underwater glider motion control system | |
| CN101628620A (en) | Underwater airplane | |
| EP2712661B1 (en) | Propulsion apparatus and method of use | |
| CN114435044A (en) | Variable cross-medium aircraft | |
| KR20160126500A (en) | Steering method for a hybrid underwater glider | |
| CN109866902B (en) | Single-propeller vector propulsion device | |
| Zou et al. | Design and implementation of a gliding cross-domain vehicle |