RU2739871C1 - Movable underwater carrier equipped with a system of horizontal angular stabilization relative to vertical plane hydraulic structures - Google Patents

Movable underwater carrier equipped with a system of horizontal angular stabilization relative to vertical plane hydraulic structures Download PDF

Info

Publication number
RU2739871C1
RU2739871C1 RU2020121552A RU2020121552A RU2739871C1 RU 2739871 C1 RU2739871 C1 RU 2739871C1 RU 2020121552 A RU2020121552 A RU 2020121552A RU 2020121552 A RU2020121552 A RU 2020121552A RU 2739871 C1 RU2739871 C1 RU 2739871C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
horizontal
cable
vertical
control unit
Prior art date
Application number
RU2020121552A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Светлана Викторовна Дунчевская
Петр Петрович Сторожев
Михаил Васильевич Дьяконов
Антон Леонидович Оленин
Сергей Валентинович Видихин
Алексей Валерьевич Колесников
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Форт XXI" (ООО НПП "Форт XXI")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Форт XXI" (ООО НПП "Форт XXI") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Форт XXI" (ООО НПП "Форт XXI")
Priority to RU2020121552A priority Critical patent/RU2739871C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2739871C1 publication Critical patent/RU2739871C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Abstract

FIELD: ocean engineering.
SUBSTANCE: invention relates to underwater equipment used for maintenance and periodic inspection of surfaces of underwater part of hydraulic engineering infrastructure. Mobile underwater carrier is provided, equipped with a system of horizontal angular positioning relative to vertical plane hydraulic structures, comprising a sealed housing, movably connected to cable intended for its movement and through sealed joint with cable rope, intended for information transfer. In the sealed housing cavity there is a propulsor control unit, a storage battery connected to the input of the propulsor control unit, and a unit for determining the current orientation. Besides, on the outer shell of the sealed housing there is a coordinated pair of horizontal propellers, for horizontal movement of the movable underwater carrier and vertical propulsor for its vertical movement. In cavity of sealed housing with outlet to its outer shell there are also two echo sounders arranged at angle of 60-120 degrees relative to each other, besides, axes of directional characteristic of each echo sounder are located at angle of 30-60 degrees to axis of view of movable underwater carrier. Cable rope is electrically connected to input and output of propeller control unit, which in its turn is connected to input and output of current orientation determination unit, with inputs of two horizontal propellers and input of vertical propeller, and current orientation determination unit is connected to echo sounders inputs and outputs.
EFFECT: technical result of claimed invention consists in increase in accuracy of angular positioning of axis of view of movable underwater carrier and more accurate attachment of observed sonar images to required coordinate system associated with said hydraulic structure.
1 cl, 3 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретение.The technical field to which the invention relates.

Изобретение относится к области подводной техники, используемой для обслуживания и периодического осмотра поверхностей подводной части гидротехнической инфраструктуры, а именно к телеуправляемым подводным робототехническим системам, обеспечивающим высокоточное обследование, в том числе с применением методов неразрушающего контроля, профилирования вертикально расположенных подводных объектов.The invention relates to the field of underwater technology used for maintenance and periodic inspection of the surfaces of the underwater part of the hydraulic infrastructure, namely, to remotely controlled underwater robotic systems providing high-precision inspection, including using non-destructive testing methods, profiling of vertically located underwater objects.

Уровень техники.State of the art.

В действующем стандарте СТО РусГидро 02.01.109 - 2013 Приложение 1 к приказу ОАО «РусГидро» от 31.01.2013 №70 подробно изложены требования к выполнению подводно-технического обследования гидротехнических сооружений (ГТС). При проведении гидрофизических и геофизических работ при обследовании ГТС необходима информация о точном значении курсового угла носителя гидролокационной аппаратуры.The current standard STO RusHydro 02.01.109 - 2013 Appendix 1 to the order of JSC RusHydro dated 31.01.2013 No. 70 sets out in detail the requirements for underwater technical inspection of hydraulic structures (GTS). When carrying out hydrophysical and geophysical work when examining the hydro-structural system, information is needed on the exact value of the heading angle of the carrier of the sonar equipment.

На сегодняшний день известно использование при проведении гидрофизических и геофизических работ при обследовании ГТС с получением информация о точном значении курсового угла носителя гидролокационной аппаратуры, малогабаритных инерциально-навигационных систем, содержащих по три датчика угловых скоростей, три ортогональных акселерометра и три ортогональных магнитометра. Датчиками курса выступают магнитометры, позволяющие измерить текущий курс относительно направления на магнитный полюс Земли. Пример подобной малогабаритной системы приведен в источнике информации [An invaluable heading and motion sensor for ROV and AUV navigation applications найден 22.04.2020 в Интернет по адресу: https://www.tritech.co.uk/media/products/heading-motion-sensor-intelligent-gyro-compass-igc.pdf?id=2e964838]. Характеристики данной системы следующие: диапазон ориентации 360°; диапазон угловой скорости ±300° в секунду; разрешение датчика 16 бит; динамическая компенсация - цифровое управление замкнутого контура (0-50 Гц); разрешение ориентации <0,1°; точность - более чем 1°; температурный дрейф ±0,025% на °С; линейность 0,23% полной шкалы (испытано в статических условиях); стабильность - 0,2 & deg; спектр - гироскопы: ±300° в секунду; акселерометры: ±5 г; магнитометры: ±250μТ.To date, it is known to use small-sized inertial navigation systems containing three angular velocity sensors, three orthogonal accelerometers and three orthogonal magnetometers, when conducting hydrophysical and geophysical works when examining hydro-structural systems with obtaining information about the exact value of the heading angle of the carrier of sonar equipment. The heading sensors are magnetometers that measure the current heading relative to the direction to the Earth's magnetic pole. An example of such a small-sized system is given in the information source [An invaluable heading and motion sensor for ROV and AUV navigation applications found on April 22, 2020 on the Internet at: https://www.tritech.co.uk/media/products/heading-motion- sensor-intelligent-gyro-compass-igc.pdf? id = 2e964838]. The characteristics of this system are as follows: 360 ° orientation range; range of angular velocity ± 300 ° per second; sensor resolution 16 bit; dynamic compensation - digital closed loop control (0-50 Hz); orientation resolution <0.1 °; accuracy - more than 1 °; temperature drift ± 0.025% per ° С; linearity 0.23% full scale (tested under static conditions); stability - 0.2 ° spectrum - gyroscopes: ± 300 ° per second; accelerometers: ± 5 g; magnetometers: ± 250μT.

Недостатком таких датчиков, использующих магнитное поле Земли, является их чувствительность к местным магнитным помехам, создаваемых ферромагнитными телами. По этой причине, например, при применении магнитных компасов на надводных судах приняты специальные ограничения на минимальное расстояние до стальных элементов конструкции судна [П.А. Нечаев, В.В. Григорьев Магнитно-компасное дело: Учебник для мореходных училищ. - 4-е изд., перераб. и доп. - М. Транспорт, 1983. - 239 с.].The disadvantage of such sensors using the Earth's magnetic field is their sensitivity to local magnetic interference created by ferromagnetic bodies. For this reason, for example, when using magnetic compasses on surface ships, special restrictions on the minimum distance to the steel elements of the ship's structure are adopted [P.A. Nechaev, V.V. Grigoriev Magnetic-compass business: A textbook for nautical schools. - 4th ed., Rev. and add. - M. Transport, 1983. - 239 p.].

Компанией ООО ФОРТ XXI при выполнении работ с помощью гидроакустической аппаратуры и необитаемых подводных телеуправляемых аппаратов было обнаружено сильное влияние собственного магнитного поля ГТС (в основном, создаваемого расположенной внутри тела железобетонной плотины арматуры) на показания систем, основанных на измерениях курса с помощью магнитометров [Дунчевская С.В., Иванов Л.И., Шабалин Ю.В., Шумаев Р.В. Реализация комплексного подхода к подводно-техническому обследованию ГТС с применением современных технических и программных средств / Гидротехника №4 2015 г, С. 38-41]. Ошибка в определении курса может достигать более 10 угловых градусов. Это не позволяет осуществить высокоточное угловое позиционирование оси визирования гидролокационной аппаратуры, установленной на носителе, а значит, не дает возможности точной привязки наблюдаемых гидролокационных изображений к требуемой системе координат, связанной с данным ГТС.The company FORT XXI, LLC, when performing work with the help of hydroacoustic equipment and unmanned underwater remote-controlled vehicles, discovered a strong influence of the GTS's own magnetic field (mainly created by the reinforcement dam located inside the body) on the readings of systems based on heading measurements using magnetometers [Dunchevskaya S V.V., Ivanov L.I., Shabalin Yu.V., Shumaev R.V. Implementation of an integrated approach to underwater technical inspection of hydraulic structures using modern hardware and software / Hydraulic Engineering No. 4 2015, pp. 38-41]. The error in determining the heading can reach more than 10 angular degrees. This does not allow high-precision angular positioning of the sighting axis of the sonar equipment installed on the carrier, which means that it does not make it possible to accurately link the observed sonar images to the required coordinate system associated with the given GTS.

Сущность изобретения.The essence of the invention.

Технический результат заявленного изобретения заключается в увеличении точности углового позиционирования оси визирования подвижного подводного носителя и более точной привязки наблюдаемых гидролокационных изображений к требуемой системе координат, связанной с данным ГТС.The technical result of the claimed invention is to increase the accuracy of the angular positioning of the sighting axis of the movable underwater vehicle and more accurately link the observed sonar images to the required coordinate system associated with this GTS.

Технический результат достигается тем, что создан подвижный подводный носитель, оснащенный системой горизонтального углового позиционирования относительно вертикальных плоскостных гидротехнических сооружений, содержащий герметичный корпус, подвижно соединенный с тросом, предназначенным для его перемещения и через герморазъем с кабель-тросом, предназначенным для передачи информации, в полости герметичного корпуса размещены блок управления движителями, аккумуляторная батарея, соединенная с входом блока управления движителями, и блок определения текущей ориентации, причем на внешней оболочке герметичного корпуса установлена согласованная пара горизонтальных движителей, для горизонтального перемещения подвижного подводного носителя и вертикальный движитель, для его вертикального перемещения, в полости герметичного корпуса с выходом на его внешнюю оболочку также установлены два эхолота, размещенные под углом 60-120 градусов относительно друг друга, причем оси характеристики направленности каждого эхолота расположены под углом 30-60 градусов к оси визирования подвижного подводного носителя, при этом кабель-трос электрически соединен с входом и выходом блока управления движителями, который в свою очередь соединен с входом и выходом блока определения текущей ориентации, с входами двух горизонтальных движителей и входом вертикального движителя, а блок определения текущей ориентации соединен с входами и выходами эхолотов.The technical result is achieved by creating a movable underwater carrier equipped with a system of horizontal angular positioning relative to vertical plane hydraulic structures, containing a sealed housing, movably connected to a cable intended for its movement and through a pressurized connector with a cable-cable intended for transmitting information in the cavity of the sealed housing contains a propeller control unit, a storage battery connected to the input of the propellers control unit, and a unit for determining the current orientation, and a coordinated pair of horizontal propellers is installed on the outer shell of the sealed housing, for horizontal movement of the mobile underwater carrier and a vertical propeller for its vertical movement, in the cavity of the sealed housing with access to its outer shell, two echo sounders are also installed, placed at an angle of 60-120 degrees relative to each other, and the directional characteristic axes to Each echo sounder is located at an angle of 30-60 degrees to the axis of sight of the movable underwater carrier, while the cable-cable is electrically connected to the input and output of the propulsion control unit, which in turn is connected to the input and output of the current orientation determination unit, to the inputs of two horizontal propulsion units and the input of the vertical mover, and the unit for determining the current orientation is connected to the inputs and outputs of the echo sounders.

Краткое описание чертежейBrief Description of Drawings

Сущность изобретения поясняется чертежами.The essence of the invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 представлен общий вид подвижного подводного носителя, оснащенного системой горизонтального углового позиционирования относительно вертикальных плоскостных гидротехнических сооружений.FIG. 1 shows a general view of a movable underwater carrier equipped with a horizontal angular positioning system relative to vertical plane hydraulic structures.

На фиг. 2 представлена схема, поясняющая угловое позиционирование подвижного подводного носителя, оснащенного системой горизонтального углового позиционирования относительно вертикальных плоскостных гидротехнических сооружений.FIG. 2 is a diagram explaining the angular positioning of a mobile underwater vehicle equipped with a horizontal angular positioning system relative to vertical plane hydraulic structures.

На фиг. 3 представлена структурная схема подвижного подводного носителя.FIG. 3 shows a block diagram of a mobile underwater carrier.

Подвижный подводный носитель (1), оснащенный системой горизонтального углового позиционирования относительно вертикальных плоскостных гидротехнических сооружений (6), выполнен в виде герметичного корпуса, (см. фиг. 1 и 2) который, подвижно соединен с тросом (9). В герметичном корпусе подвижного носителя (1) размещены блок управления движителями (8), аккумуляторная батарея (11) и блок определения текущей ориентации (7). Причем, аккумуляторная батарея (11) соединена с входом блока управления движителями (8). Боковые стороны подвижного подводного носителя (1) (внешняя оболочка герметичного корпуса) снабжены согласованной парой горизонтальных движителей (4 и 5), для горизонтального перемещения подвижного подводного носителя (1), а также вертикальным движителем (10), для его вертикального перемещения вдоль тросовой линии, созданной тросом (9). Также в полости герметичного корпуса с выходом на его внешнюю оболочку (переднюю сторону) подвижного подводного носителя (1) размещены два эхолота (2 и 3), установленные под углом 60-120 градусов относительно друг друга. А оси характеристики направленности каждого эхолота установлены под углом 30-60 градусов к оси визирования подвижного подводного носителя (1).A movable underwater carrier (1) equipped with a horizontal angular positioning system relative to vertical plane hydraulic structures (6) is made in the form of a sealed body (see Figs. 1 and 2) which is movably connected to a cable (9). The sealed body of the mobile carrier (1) contains the propulsion control unit (8), the storage battery (11) and the unit for determining the current orientation (7). Moreover, the storage battery (11) is connected to the input of the propulsion control unit (8). The lateral sides of the mobile underwater carrier (1) (the outer shell of the sealed housing) are equipped with a coordinated pair of horizontal propellers (4 and 5) for horizontal movement of the mobile underwater vehicle (1), as well as a vertical propeller (10) for its vertical movement along the cable line created by the cable (9). Also, in the cavity of the sealed housing with access to its outer shell (front side) of the movable underwater carrier (1), two echo sounders (2 and 3) are placed, installed at an angle of 60-120 degrees relative to each other. And the axes of the directivity characteristic of each echo sounder are set at an angle of 30-60 degrees to the axis of sight of the movable underwater carrier (1).

Для передачи с поверхности информации на блок управления движителями (8) и приема информации от него используется кабель-трос (12), соединенный с герметичным корпусом подвижного подводного носителя (1) с использованием герморазъема.To transmit information from the surface to the propulsion control unit (8) and receive information from it, a cable-cable (12) is used, connected to the sealed body of a movable underwater carrier (1) using a hermetic connector.

При этом кабель-трос (12) электрически соединен с входом и выходом блока управления движителями (8), который в свою очередь соединен с входом и выходом блока определения текущей ориентации (7). Также выходы блока управления движителями (8) соединены с входами двух горизонтальных движителей (4 и 5) и входом вертикального движителя (10). А блок определения текущей ориентации (7) соединен с входами и выходами эхолотов (2 и 3).In this case, the cable-cable (12) is electrically connected to the input and output of the propulsion control unit (8), which in turn is connected to the input and output of the unit for determining the current orientation (7). Also, the outputs of the propeller control unit (8) are connected to the inputs of two horizontal propellers (4 and 5) and the inlet of the vertical propeller (10). And the block for determining the current orientation (7) is connected to the inputs and outputs of the echo sounders (2 and 3).

Подробное описание осуществления изобретения.Detailed description of the implementation of the invention.

Подвижный подводный носитель (1) функционирует следующим образом (см. фиг. 1, 2, 3).The movable underwater vehicle (1) operates as follows (see Fig. 1, 2, 3).

Трос (9), вдоль которого осуществляется движение подводного подвижного носителя (1), возможно устанавливать различными способами, в том числе, например, вертикально с помощью якоря и плавающего буя на нужном расстоянии от стенки гидротехнического сооружения (6). Подвижный подводный носитель (1) имеет возможность вертикального перемещения по тросовой линии, создаваемой тросом (9), с помощью вертикального движителя (10).The cable (9), along which the underwater vehicle (1) moves, can be installed in various ways, including, for example, vertically with the help of an anchor and a floating buoy at the required distance from the wall of a hydraulic structure (6). A movable underwater carrier (1) has the ability to move vertically along a cable line created by a cable (9) using a vertical propulsion device (10).

Управление подвижным подводным носителем (1), оснащенным системой горизонтального углового позиционирования производят посредством кабель-троса (12), и автономной программы, заложенной в блок управления движителями (8). После запуска цикла этой программы через кабель-трос (12) блок управления движителями (8) подает команду на блок определения текущей ориентации (7) для измерения угла отклонения Ω, который включает эхолоты (2 и 3) и получает от них соответственно величины расстояний L2 и L1 до гидротехнического сооружения (6), в частности стенки ГТС. Блок определения текущей ориентации (7) на основе величин L2 и L1 по формуле (4) вычисляет текущий угол отклонения Ω линии визирования подвижного носителя (1) от нормали. Величина угла Ω передается в блок управления движителями (8), причем в программе заложен алгоритм, в соответствии с которым при наличии угла отклонения Ω формируются управляющие сигналы для согласованной пары горизонтальных движителей (4 и 5), представляющих собой пары импеллерных водометных движителей с приводом от электродвигателей, создающим по соответствующим командам прямой или реверсный вектор силы тяги каждый вдоль своих осей, так, чтобы они создавали стабилизирующий вращающий момент М, стремящийся уменьшить угол отклонения Ω до нуля. Для увеличения точности угловой стабилизации используется алгоритм ПИД-регулятора.A mobile underwater vehicle (1) equipped with a horizontal angular positioning system is controlled by means of a cable-rope (12) and an autonomous program embedded in the propulsion control unit (8). After starting the cycle of this program through the cable-rope (12), the propulsion control unit (8) sends a command to the unit for determining the current orientation (7) to measure the deflection angle Ω, which turns on the echo sounders (2 and 3) and receives from them, respectively, the distance L2 and L1 to the hydraulic structure (6), in particular the walls of the hydraulic structure. The unit for determining the current orientation (7) on the basis of the values L2 and L1 according to the formula (4) calculates the current angle of deviation Ω of the line of sight of the movable carrier (1) from the normal. The value of the angle Ω is transmitted to the propeller control unit (8), and the program contains an algorithm according to which, in the presence of the deflection angle Ω, control signals are generated for a matched pair of horizontal propellers (4 and 5), which are pairs of impeller water jet propellers driven by electric motors, which, according to the appropriate commands, create a direct or reverse thrust force vector along their axes, so that they create a stabilizing torque M, which tends to reduce the deflection angle Ω to zero. To increase the accuracy of angular stabilization, a PID controller algorithm is used.

Рассмотрим принцип работы данной системы.Let's consider how this system works.

Подвижный подводный носитель (1) имеет отклонение оси визирования N' от нормали N к стенке ГТС (6) на угол Ω. В этом случае длины, измеряемые эхолотами (2 и 3) составляют соответственно L1 и L2. Принцип работы эхолотов (2 и 3) основан на измерении времени прохождения расстояния L ультразвуковыми импульсами, излучаемыми гидроакустическими излучателями эхолотов (2 и 3), проходящими расстояние L до стенки ГТС (6), отражающимися от нее, проходящими обратное расстояние L до эхолотов (2 и 3) и принимаемыми гидроакустическими приемниками эхолотов (2 и 3). Выведем соотношение, определяющее точность измерения угла Ω от точностей измерения расстояний L1 и L2. Для расстояний L1 и L2 верны следующие соотношения:The movable underwater vehicle (1) has a deviation of the sighting axis N 'from the normal N to the HTS wall (6) by the angle Ω. In this case, the lengths measured by the echo sounders (2 and 3) are L1 and L2, respectively. The principle of operation of echo sounders (2 and 3) is based on measuring the time of passage of the distance L by ultrasonic pulses emitted by hydroacoustic emitters of echo sounders (2 and 3), passing the distance L to the wall of the GTS (6), reflecting from it, passing the reciprocal distance L to the echo sounders (2 and 3) and received by sonar receivers of echo sounders (2 and 3). Let us derive a relation that determines the accuracy of measuring the angle Ω from the accuracy of measuring the distances L1 and L2. For distances L1 and L2, the following relations are true:

Figure 00000001
Figure 00000001

Здесь N - расстояние по нормали от подвижного подводного носителя (1) до стенки ГТС (6). С помощью расположенных в горизонтальной плоскости согласованной пары горизонтальных движителей (4 и 5), позволяющих дать необходимый крутящий момент для угловой ориентации подвижного подводного носителя (1) добиваются такого его положения, чтобы величина L1-L2 была близка к 0. Практически это означает, что ось визирования носителя N' совпадет с нормалью N к стенке ГТС. Таким образом, ось визирования носителя N' будет перпендикулярна стенке ГТС без использования магнитометра, что является преимуществом данного метода.Here N is the normal distance from the movable underwater carrier (1) to the wall of the GTS (6). With the help of a coordinated pair of horizontal thrusters (4 and 5) located in the horizontal plane, allowing to give the necessary torque for the angular orientation of the mobile underwater carrier (1), they achieve such a position so that the value of L1-L2 is close to 0. In practice, this means that the carrier sight axis N 'will coincide with the normal N to the wall of the HCS. Thus, the carrier sight axis N 'will be perpendicular to the wall of the HCS without using a magnetometer, which is an advantage of this method.

Точность определения расстояний L1 и L2, например, для используемой в заявленном подвижном подводном носителе (1) модели эхолотов СКАТ [https://fort21.ru/oborudovanie/ekholoty-gidrograficheskie] составляет 0.1%. Тогда величинаThe accuracy of determining the distances L1 and L2, for example, for the SKAT echo sounder model used in the claimed mobile underwater carrier (1) [https://fort21.ru/oborudovanie/ekholoty-gidrograficheskie] is 0.1%. Then the quantity

Figure 00000002
Figure 00000002

После преобразований системы уравнения 1 и принимая во внимание, что угол Ω мал, получаем следующее соотношение:After transformations of the system of equation 1 and taking into account that the angle Ω is small, we obtain the following relation:

Figure 00000003
Figure 00000003

Покажем, что угол α (угол между осью измерения каждого эхолота (2 и 3) и осью визирования подвижного подводного носителя (1)) выбран в пределах от 30 до 60 градусов при сохранении высокой точности метода.Let us show that the angle α (the angle between the axis of measurement of each echo sounder (2 and 3) and the axis of sight of the movable underwater carrier (1)) is selected in the range from 30 to 60 degrees while maintaining the high accuracy of the method.

Для угла 30 градусов:For an angle of 30 degrees:

Принимая во внимание, что угол α выбран 30°, соотношение (3) принимает видTaking into account that the angle α is chosen 30 °, relation (3) takes the form

Figure 00000004
Figure 00000004

Принимая во внимание (2) и то, что L1/N=1/cos(30°)=1.155Taking into account (2) and the fact that L1 / N = 1 / cos (30 °) = 1.155

Получаем: Ω≈0.049°We get: Ω≈0.049 °

Для угла 60 градусов:For an angle of 60 degrees:

Принимая во внимание, что угол α выбран 60°, соотношение (3) принимает видTaking into account that the angle α is chosen 60 °, relation (3) takes the form

Figure 00000005
Figure 00000005

Принимая во внимание (2) и то, что L1/N=1/cos(60°)=2Taking into account (2) and the fact that L1 / N = 1 / cos (60 °) = 2

Получаем: Ω≈0.016°We get: Ω≈0.016 °

Для сравнения, точность измерения курсового угла датчиком XSENS MTi-7 [https://ru.mouser.com/datasheet/2/693/mti-1-series-datasheet-rev-e-1358534.pdf] составляет величину 1.5° (1 σ). Очевидно, что в предлагаемом подвижном подводном носителе (1) реализуется значительно лучшая угловая точность.For comparison, the accuracy of measuring the heading angle with the XSENS MTi-7 sensor [https://ru.mouser.com/datasheet/2/693/mti-1-series-datasheet-rev-e-1358534.pdf] is 1.5 ° ( 1 σ). Obviously, in the proposed mobile underwater carrier (1), a much better angular accuracy is realized.

Таким образом, используемый заявленный подвижный подводный носитель, оснащенный системой горизонтального углового позиционирования относительно вертикальных плоскостных гидротехнических сооружений, существенно увеличивает точность углового позиционирования оси визирования подвижного носителя в отличие от используемых магнитометров, так как не зависит от помех магнитного поля, создаваемого арматурой в стенке ГТС. А угол α (угол между осью характеристики направленности каждого эхолота и осью визирования подвижного подводного носителя) в пределах от 30 до 60 градусов (соответственно, угол между осями измерения эхолотов будет от 60 до 120 градусов) обеспечивает сохранение высокой точности углового позиционирования оси визирования подвижного подводного носителя.Thus, the used declared mobile underwater carrier, equipped with a horizontal angular positioning system relative to vertical planar hydraulic structures, significantly increases the angular positioning accuracy of the sighting axis of the movable carrier, in contrast to the used magnetometers, since it does not depend on the magnetic field interference created by the reinforcement in the wall of the hydraulic structure. And the angle α (the angle between the axis of the directivity characteristic of each echo sounder and the axis of sight of the movable underwater carrier) within the range from 30 to 60 degrees (respectively, the angle between the axes of measurement of echo sounders will be from 60 to 120 degrees) ensures that the high accuracy of the angular positioning of the axis of sight of the movable underwater carrier.

Claims (1)

Подвижный подводный носитель, оснащенный системой горизонтального углового позиционирования относительно вертикальных плоскостных гидротехнических сооружений, содержащий герметичный корпус, подвижно соединенный с тросом, предназначенным для его перемещения и через герморазъем с кабель-тросом, предназначенным для передачи информации, в полости герметичного корпуса размещены блок управления движителями, аккумуляторная батарея, соединенная с входом блока управления движителями, и блок определения текущей ориентации, причем на внешней оболочке герметичного корпуса установлена согласованная пара горизонтальных движителей, для горизонтального перемещения подвижного подводного носителя и вертикальный движитель, для его вертикального перемещения, в полости герметичного корпуса с выходом на его внешнюю оболочку также установлены два эхолота, размещенные под углом 60-120 градусов относительно друг друга, причем оси характеристики направленности каждого эхолота расположены под углом 30-60 градусов к оси визирования подвижного подводного носителя, при этом кабель-трос электрически соединен с входом и выходом блока управления движителями, который в свою очередь соединен с входом и выходом блока определения текущей ориентации, с входами двух горизонтальных движителей и входом вертикального движителя, а блок определения текущей ориентации соединен с входами и выходами эхолотов.A movable underwater carrier equipped with a horizontal angular positioning system relative to vertical planar hydraulic structures, containing a sealed casing, movably connected to a cable intended for its movement and through a sealed connector with a cable-cable intended for information transmission, a propulsion control unit is located in the cavity of the sealed casing, a storage battery connected to the input of the propellers control unit, and a unit for determining the current orientation, and a coordinated pair of horizontal propellers is installed on the outer shell of the sealed housing, for horizontal movement of the mobile underwater carrier and a vertical propeller, for its vertical movement, in the cavity of the sealed housing with an exit to its outer shell is also equipped with two echo sounders, placed at an angle of 60-120 degrees relative to each other, and the directional characteristic axes of each echo sounder are located at an angle of 30-60 degrees in to the axis of sight of the movable underwater carrier, while the cable-cable is electrically connected to the input and output of the propulsion control unit, which in turn is connected to the input and output of the unit for determining the current orientation, with the inputs of two horizontal propulsions and the input of the vertical propulsion unit, and the unit for determining the current orientation is connected to the inputs and outputs of the echo sounders.
RU2020121552A 2020-06-29 2020-06-29 Movable underwater carrier equipped with a system of horizontal angular stabilization relative to vertical plane hydraulic structures RU2739871C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020121552A RU2739871C1 (en) 2020-06-29 2020-06-29 Movable underwater carrier equipped with a system of horizontal angular stabilization relative to vertical plane hydraulic structures

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020121552A RU2739871C1 (en) 2020-06-29 2020-06-29 Movable underwater carrier equipped with a system of horizontal angular stabilization relative to vertical plane hydraulic structures

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2739871C1 true RU2739871C1 (en) 2020-12-29

Family

ID=74106451

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020121552A RU2739871C1 (en) 2020-06-29 2020-06-29 Movable underwater carrier equipped with a system of horizontal angular stabilization relative to vertical plane hydraulic structures

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2739871C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2769439C1 (en) * 2021-05-25 2022-03-31 Федеральное государственное казённое военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулева" Министерства обороны Российской Федерации Device for inspection of hydraulic structures

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU102350U1 (en) * 2010-07-06 2011-02-27 Общество с ограниченной ответственностью "Океан-Инвест СПб" UNDERWATER ROBOTIC COMPLEX
RU110065U1 (en) * 2011-05-25 2011-11-10 Общество с ограниченной ответственностью "Океан-Инвест СПб" UNIVERSAL RELEASED SYSTEM FOR THE EXAMINATION AND REPAIR OF HYDROTECHNICAL AND OIL AND GAS INDUSTRY INFRASTRUCTURE
RU2446983C2 (en) * 2010-07-06 2012-04-10 Общество с ограниченной ответственностью "Океан - Инвест СПб" Underwater robotic complex
RU2468960C1 (en) * 2011-05-25 2012-12-10 Общество с ограниченной ответственностью "Океан-Инвест СПб" All-purpose self-propelled submersible system for inspection and repair of waterworks
RU2724156C1 (en) * 2019-12-18 2020-06-22 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Форт XXI" (ООО НПП "Форт XXI") Device for external flaw detection of underwater vertical hydraulic structures

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU102350U1 (en) * 2010-07-06 2011-02-27 Общество с ограниченной ответственностью "Океан-Инвест СПб" UNDERWATER ROBOTIC COMPLEX
RU2446983C2 (en) * 2010-07-06 2012-04-10 Общество с ограниченной ответственностью "Океан - Инвест СПб" Underwater robotic complex
RU110065U1 (en) * 2011-05-25 2011-11-10 Общество с ограниченной ответственностью "Океан-Инвест СПб" UNIVERSAL RELEASED SYSTEM FOR THE EXAMINATION AND REPAIR OF HYDROTECHNICAL AND OIL AND GAS INDUSTRY INFRASTRUCTURE
RU2468960C1 (en) * 2011-05-25 2012-12-10 Общество с ограниченной ответственностью "Океан-Инвест СПб" All-purpose self-propelled submersible system for inspection and repair of waterworks
RU2724156C1 (en) * 2019-12-18 2020-06-22 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Форт XXI" (ООО НПП "Форт XXI") Device for external flaw detection of underwater vertical hydraulic structures

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2769439C1 (en) * 2021-05-25 2022-03-31 Федеральное государственное казённое военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулева" Министерства обороны Российской Федерации Device for inspection of hydraulic structures

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102495420B (en) Underwater object precision positioning system and method
US9223002B2 (en) System and method for determining the position of an underwater vehicle
US8437979B2 (en) Smart tether system for underwater navigation and cable shape measurement
US8004930B2 (en) Methods and systems for determining coordinates of an underwater seismic component in a reference frame
US10248886B2 (en) System and method for underwater distance measurement
Chen et al. Review of AUV underwater terrain matching navigation
Kurowski et al. Automated survey in very shallow water using an unmanned surface vehicle
CN106679662B (en) A kind of underwater robot list beacon Combinated navigation method based on TMA technology
Kinsey et al. Towards in-situ calibration of gyro and doppler navigation sensors for precision underwater vehicle navigation
EP2796901A2 (en) Remotely Operated Modular Positioning Vehicle and Method
US11614331B2 (en) Position tracking inside metallic environments using magneto-electric quasistatic fields
RU2610149C1 (en) Towed underwater vehicle, equipped with sonar equipment for detecting silting facilities and pipelines, and their subsequent monitoring
Troni et al. Advances in in situ alignment calibration of Doppler and high/low‐end attitude sensors for underwater vehicle navigation: Theory and experimental evaluation
RU2739871C1 (en) Movable underwater carrier equipped with a system of horizontal angular stabilization relative to vertical plane hydraulic structures
CN110441736A (en) Multi-joint Underwater nobody move under water device become baseline three dimension location method
Zhang et al. Research on position correction method for AUV large depth navigation based on ranging positioning
CN115930951A (en) Short-term underwater AUV hidden navigation method based on multi-sensor combination
Ridolfi et al. FeelHippo: A low-cost autonomous underwater vehicle for subsea monitoring and inspection
CN113220001B (en) Underwater vehicle and real-time obstacle avoidance method thereof
Pallayil et al. A digital thin line towed array for small autonomous underwater platforms
Van Ballegooijen et al. Measurement of towed array position, shape, and attitude
Kim et al. A study on the UUV docking system by using torpedo tubes
Sakib Implementation of digital IMU for increasing the accuracy of hydrographic survey
Bandyopadhyay et al. Turning of a short-length cable using flapping fin propulsion
Li et al. Magnetic signature measurement of surface ship using a rov-equipped with magnetometer