RU2751733C1 - Underwater glider with moving acoustic module - Google Patents

Underwater glider with moving acoustic module Download PDF

Info

Publication number
RU2751733C1
RU2751733C1 RU2020141658A RU2020141658A RU2751733C1 RU 2751733 C1 RU2751733 C1 RU 2751733C1 RU 2020141658 A RU2020141658 A RU 2020141658A RU 2020141658 A RU2020141658 A RU 2020141658A RU 2751733 C1 RU2751733 C1 RU 2751733C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
acoustic
module
sensor
acoustic sensor
underwater glider
Prior art date
Application number
RU2020141658A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Владимирович Костенко
Анна Юрьевна Быканова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН)
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 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН)
Priority to RU2020141658A priority Critical patent/RU2751733C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2751733C1 publication Critical patent/RU2751733C1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63C—LAUNCHING, HAULING-OUT, OR DRY-DOCKING OF VESSELS; LIFE-SAVING IN WATER; EQUIPMENT FOR DWELLING OR WORKING UNDER WATER; MEANS FOR SALVAGING OR SEARCHING FOR UNDERWATER OBJECTS
    • B63C11/00—Equipment for dwelling or working underwater; Means for searching for underwater objects
    • B63C11/48—Means for searching for underwater objects
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63G—OFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
    • B63G8/00—Underwater vessels, e.g. submarines; Equipment specially adapted therefor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO 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
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

FIELD: shipbuilding.
SUBSTANCE: invention relates to shipbuilding, creation of unmanned gliding-type underwater vehicles with increased autonomy. The underwater glider is comprised of a body and a fairing installed in the nose thereof. A movable acoustic module with a horizontal acoustic sensor, upper and lower acoustic sensors, a float and a weight mounted on a shaft is placed in the fairing. The upper and lower acoustic sensors are installed on a vertical axis at an angle of 90 degrees relative to the axis of the horizontal acoustic sensor and the axis of rotation of the movable acoustic module. The float placed under the upper acoustic sensor and the weight placed above the lower acoustic sensor provide the movable acoustic module with a pendulum momentum stabilising the angular position thereof in space throughout the entire range of operating trims of the underwater glider. The vertical distances to obstacles both above and below the underwater glider, as well as the horizontal distance to obstacles in the water in the direction of movement of the glider are simultaneously estimated.
EFFECT: safety of maneuvering in the water is increased.
2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к судостроению, конкретно к созданию необитаемых подводных аппаратов планирующего типа с повышенной автономностью (подводных планеров), и может быть использовано для увеличения безопасности движения в толще воды. The invention relates to shipbuilding, specifically to the creation of unmanned underwater vehicles of the planning type with increased autonomy (underwater gliders), and can be used to increase the safety of movement in the water column.

Одним из существенных ограничений применения подводных планеров в условиях реального моря является частая невозможность выполнения своевременного обнаружения и обхода подводных препятствий. Это обстоятельство напрямую влияет на обеспечение безопасности движения подводного планера. One of the significant limitations of the use of underwater gliders in real sea conditions is the frequent impossibility of timely detection and avoidance of underwater obstacles. This circumstance directly affects the safety of the underwater glider.

Известен подводный планер (Zhou M., Bachmayer R., de Young B. Working towards seafloor and underwater iceberg mapping with a Slocum glider //2014 IEEE/OES Autonomous Underwater Vehicles (AUV). – IEEE, 2014. – С. 1-5), содержащий корпус с размещенным на нем эхолотом. В ходе выполнения рабочей миссии подводный планер движется по пилообразной траектории, которая практически всегда происходит со значительными углами дифферента ±20÷30 градусов, в связи с чем диаграмма направленности эхоприбора ориентирована под некоторым углом в пространстве, а не в горизонтальном плоскости или вертикальном направлении относительно дна или поверхности воды. С учетом достаточной узкой диаграммы направленности эхолота возможны случаи, в которых не происходит своевременного обнаружения подводного объекта, а также отсутствует возможность производить непрерывную оценку реальной высоты аппарата над донной поверхностью, что является основным недостатком данного технического решения. Кроме того, недостатком использования эхолотов в составе подводных планеров является то, что они жестко связаны с их корпусом, что не позволяет подводному планеру своевременно обнаружить и совершить обход подводных препятствий.Known underwater glider (Zhou M., Bachmayer R., de Young B. Working towards seafloor and underwater iceberg mapping with a Slocum glider // 2014 IEEE / OES Autonomous Underwater Vehicles (AUV). - IEEE, 2014. - P. 1- 5), containing a body with an echo sounder placed on it. During the execution of the working mission, the underwater glider moves along a sawtooth trajectory, which almost always occurs with significant trim angles of ± 20 ÷ 30 degrees, and therefore the directivity diagram of the echo device is oriented at a certain angle in space, and not in the horizontal plane or vertical direction relative to the bottom or the surface of the water. Taking into account the sufficiently narrow directivity pattern of the echo sounder, there may be cases in which the timely detection of an underwater object is not possible, and it is also impossible to continuously assess the real height of the device above the bottom surface, which is the main disadvantage of this technical solution. In addition, the disadvantage of using echo sounders as part of underwater gliders is that they are rigidly connected to their hull, which does not allow the underwater glider to timely detect and bypass underwater obstacles.

Известно также техническое решение подводный планер для определения траектории и способ его использования (патент KR № 1019941050000, МПК B63C 11/48, G01S 14/04, G01S 7/52, G05D 1/10, опубл. 28.06.2019 г.). Подводный планер содержит корпус и установленный в его носовой части обтекатель из звукопрозрачного материала. В обтекателе размещен модуль с акустическим датчиком для обнаружения подводного объекта по излученному и принятому акустическому сигналу, при этом модуль с акустическим датчиком установлен на валу подвижного подвеса в горизонтальной плоскости подводного планера. В корпусе размещены модуль регулирования плавучести, датчик плавучести, датчик глубины погружения, датчик угла дифферента. В режиме планирования с заглублением за счет отрицательной плавучести и дифферента на нос заданный угол поворота модуля обнаружения препятствий от продольной оси планера составляет -60 градусов, что обеспечивает излучение акустического сигнала вертикально к донной поверхности. В режиме планирования с всплытием за счет положительной плавучести и дифферента на корму заданный угол поворота модуля обнаружения препятствий от продольной оси планера составляет +60 градусов, что обеспечивает излучение акустического сигнала вертикально к поверхности воды. В режимах горизонтального движения планера под маршевым движителем придонном слое и приповерхностном слое воды заданный угол поворота модуля обнаружения составляет 0°, что обеспечивает излучение акустического сигнала и обнаружение препятствий по ходу движения аппарата. Тем самым обеспечена возможность изменения угла поворота акустического датчика относительно продольной оси аппарата в соответствие с режимом движения подводного планера, за счет которой реализуется корректное измерение или высоты над дном в режиме погружения, или расстояния до препятствий у поверхности воды при всплытии, или обнаружение препятствия в горизонтальной плоскости по ходу движения. Подводный планер реализует возможность ориентировать ось излучения эхолокационного прибора в продольно-вертикальной плоскости аппарата для измерения расстояния над грунтом или обнаружения препятствия, расположенного по курсу движения подводного планера и препятствия над ним. Данное техническое решение является наиболее близким по технической сущности и выбрано за прототип.There is also known a technical solution for an underwater glider for determining the trajectory and a method of using it (patent KR No. 1019941050000, IPC B63C 11/48, G01S 14/04, G01S 7/52, G05D 1/10, publ. 28.06.2019). The underwater glider contains a body and a fairing made of sound-transparent material installed in its nose. A module with an acoustic sensor is placed in the fairing for detecting an underwater object by the emitted and received acoustic signal, while the module with an acoustic sensor is installed on the shaft of the movable suspension in the horizontal plane of the underwater glider. The housing contains a buoyancy control module, a buoyancy sensor, a diving depth sensor, and a trim angle sensor. In the gliding mode with penetration due to negative buoyancy and trim to the bow, the set angle of rotation of the obstacle detection module from the longitudinal axis of the glider is -60 degrees, which ensures the emission of an acoustic signal vertically to the bottom surface. In the gliding mode with ascent due to positive buoyancy and trim to the stern, the specified angle of rotation of the obstacle detection module from the longitudinal axis of the glider is +60 degrees, which ensures the emission of an acoustic signal vertically to the surface of the water. In the modes of horizontal movement of the glider under the propulsion unit, the bottom layer and the near-surface layer of water, the specified angle of rotation of the detection module is 0 °, which ensures the emission of an acoustic signal and detection of obstacles in the direction of the vehicle. Thus, it is possible to change the angle of rotation of the acoustic sensor relative to the longitudinal axis of the vehicle in accordance with the mode of movement of the underwater glider, due to which the correct measurement of either the height above the bottom in the immersion mode, or the distance to obstacles near the water surface during ascent, or the detection of an obstacle in the horizontal plane in the direction of travel. The underwater glider realizes the ability to orient the axis of the echolocation device radiation in the longitudinal-vertical plane of the device to measure the distance above the ground or detect an obstacle located along the course of movement of the underwater glider and obstacles above it. This technical solution is the closest in technical essence and was chosen as a prototype.

Однако известное техническое решение имеет существенный недостаток, который заключаются в том, что при погружении подводного планера невозможно одновременно решить задачи корректной оценки расстояния до поверхности дна вместе с обнаружением препятствий в горизонтальном направлении движения подводного планера, а при всплытии отсутствует возможность одновременной оценки вертикальной дальности до возможных объектов на поверхности моря с обнаружением препятствий в горизонтальном направлении движения. К недостаткам известного устройства следует отнести и то, что для перемещения акустического модуля используется шаговый электродвигатель. However, the known technical solution has a significant drawback, which consists in the fact that when the underwater glider is immersed, it is impossible to simultaneously solve the problem of correctly estimating the distance to the bottom surface together with the detection of obstacles in the horizontal direction of movement of the underwater glider, and upon ascent there is no possibility of simultaneous assessment of the vertical range to possible objects on the sea surface with obstacle detection in the horizontal direction of movement. The disadvantages of the known device include the fact that a stepper motor is used to move the acoustic module.

Задачей изобретения является разработка конструкции подводного планера, которая обеспечит безопасность его эксплуатации при одновременном наличии препятствий в толще воды, как по горизонтальному ходу движения, так и в вертикальном направлении в ходе всплытия или заглубления, а также стабилизацию углового положения акустического модуля без использования энергозатратного электропривода. The objective of the invention is to develop a design for an underwater glider, which will ensure the safety of its operation with the simultaneous presence of obstacles in the water column, both along the horizontal course of movement and in the vertical direction during ascent or deepening, as well as stabilization of the angular position of the acoustic module without using an energy-consuming electric drive.

Сущность изобретения заключается в том, что подводный планер с подвижным акустическим модулем содержит корпус и установленный в его носовой части обтекатель из звукопрозрачного материала, в обтекателе размещен модуль с акустическим датчиком для обнаружения подводного объекта по излученному и принятому акустическому сигналу, при этом модуль с акустическим датчиком установлен на валу подвижного подвеса в горизонтальной плоскости подводного планера, в корпусе размещены модуль регулирования плавучести, датчик плавучести, датчик глубины погружения, датчик угла дифферента. В модуле с акустическим датчиком перпендикулярно валу подвижного подвеса дополнительно установлены верхний и нижний акустические датчики на вертикальной оси под углом 90 градусов относительно оси первого акустического датчика, поплавок, размещенный на вертикальной оси под верхним акустическим датчиком, и груз, размещенный над нижним акустическим датчиком, обеспечивающие модулю с акустическими датчиками стабилизирующий угловое положение в пространстве маятниковый момент, в диапазоне рабочих дифферентов планера первым акустическим датчиком измеряется горизонтальное расстояние до препятствий, расположенных по курсу движения планера на глубине его погружения, нижним акустическим датчиком измеряется вертикальное расстояние до дна или донных предметов и верхним акустическим датчиком измеряется вертикальное расстояние до надводных предметов, расположенных на поверхности воды в направлении перпендикулярном зеркалу воды.The essence of the invention lies in the fact that an underwater glider with a movable acoustic module comprises a body and a fairing made of sound-transparent material installed in its nose part, a module with an acoustic sensor is placed in the fairing for detecting an underwater object by the emitted and received acoustic signal, while the module with an acoustic sensor is installed on the shaft of the movable suspension in the horizontal plane of the underwater glider; the buoyancy control module, the buoyancy sensor, the immersion depth sensor, and the trim angle sensor are located in the housing. In the module with the acoustic sensor, perpendicular to the shaft of the movable suspension, upper and lower acoustic sensors are additionally installed on the vertical axis at an angle of 90 degrees relative to the axis of the first acoustic sensor, a float placed on the vertical axis under the upper acoustic sensor, and a weight placed above the lower acoustic sensor, providing a module with acoustic sensors, the pendulum moment stabilizes the angular position in space, in the range of the glider's working trims, the first acoustic sensor measures the horizontal distance to obstacles located along the course of the glider's movement at the depth of its immersion, the lower acoustic sensor measures the vertical distance to the bottom or bottom objects and the upper acoustic the sensor measures the vertical distance to surface objects located on the water surface in the direction perpendicular to the water mirror.

Кроме того, в качестве акустического датчика используется эхолот. In addition, an echo sounder is used as an acoustic sensor.

Технический результат изобретения заключается в том, что проводится одновременное оценивание вертикальных дальностей до препятствий как над, так и под подводным планером, а также горизонтальной дальности до препятствий в толще воды по ходу движения подводного планера. The technical result of the invention lies in the fact that the simultaneous assessment of the vertical distances to obstacles both above and below the underwater glider, as well as the horizontal distance to obstacles in the water column in the direction of movement of the underwater glider.

Это стало возможно благодаря дополнительным нижнему и верхнему акустическим датчикам и размещению акустического модуля на подвижном валу, ось вращения которого расположена параллельно поперечной оси аппарата, а также наличию груза, расположенного под осью вращения устройства, и поплавка, расположенного выше оси вращения модуля, которые создают необходимый момент остойчивости.This became possible thanks to the additional lower and upper acoustic sensors and the placement of the acoustic module on a movable shaft, the axis of rotation of which is parallel to the transverse axis of the apparatus, as well as the presence of a load located under the axis of rotation of the device, and a float located above the axis of rotation of the module, which create the necessary moment of stability.

Предлагаемое техническое устройство позволяет обнаружить потенциально опасные объекты на пути движения подводного планера, оценить расстояние до дна и произвести обследование в предполагаемом районе его всплытия на поверхность с целью дальнейшей коррекции траектории движения и гарантированного обхода обнаруженных препятствий.The proposed technical device makes it possible to detect potentially dangerous objects on the path of the underwater glider, to estimate the distance to the bottom and to conduct a survey in the expected area of its ascent to the surface in order to further correct the trajectory of movement and guarantee bypassing the detected obstacles.

На основании изложенного можно заключить, что совокупность существенных признаков заявленного изобретения имеет причинно-следственную связь с достигнутым техническим результатом.Based on the foregoing, it can be concluded that the set of essential features of the claimed invention has a causal relationship with the achieved technical result.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показано размещение подвижного акустического модуля в составе подводного планера, где OнXнYнZн – неподвижная система; на фиг.2 – состав акустического модуля, где ρ – плотность воды, g – ускорение свободного падения; на фиг.3 - компоновка акустического модуля в обтекателе подводного планера; на фиг. 4 приведена схема работы подвижного акустического модуля при движении подводного планера.The essence of the invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows the placement of a movable acoustic module as part of an underwater glider, where O n X n Y n Z n is a stationary system; figure 2 - the composition of the acoustic module, where ρ is the density of water, g is the acceleration of gravity; figure 3 - the layout of the acoustic module in the fairing of the underwater glider; in fig. 4 shows a diagram of the operation of the movable acoustic module during the movement of the underwater glider.

В составе акустического модуля (фиг.2) поплавок с массой mп и объемом Vп расположен выше оси вращения модуля OmZm, а груз с массой mг и объемом Vг расположен ниже этой оси, при этом ось вращения модуля OmZm ориентирована в пространстве параллельно поперечной оси OпZп связанной системы координат подводного планера OпXпYпZп. As part of the acoustic module (Fig. 2), a float with mass m p and volume V p is located above the axis of rotation of the module O m Z m , and a load with mass m g and volume V g is located below this axis, while the axis of rotation of the module O m Z m is oriented in space parallel to the transverse axis O p Z p of the associated coordinate system of the underwater glider O p X p Y p Z p.

В схеме работы (фиг. 4) показаны: режим 1 - погружение с горизонтальным скольжением, режим 2 – всплытие с горизонтальным скольжением, где S1 – фиксируемое минимальное расстояние до дна, S2 – расстояние до подводного препятствия по курсу движения подводного планера и S3 – минимальное расстояние от планера до надводного препятствия.The scheme of work (Fig. 4) shows: mode 1 - diving with horizontal sliding, mode 2 - ascent with horizontal sliding, where S1 is the fixed minimum distance to the bottom, S2 is the distance to the underwater obstacle along the course of movement of the underwater glider and S3 is the minimum distance from the glider to the surface obstacle.

Заявленный подводный планер с подвижным акустическим модулем содержит корпус 1 и установленный в его носовой части обтекатель 2 из звукопрозрачного материала (фиг. 1). В обтекателе размещен подвижный акустический модуль 3 с первым (горизонтальным) акустическим датчиком 4, верхним акустическим датчиком 5, нижним акустическим датчиком 6, поплавком 7 и грузом 8, который установлен на валу 9 (фиг. 2). В корпусе 1 подводного планера также размещены модуль регулирования плавучести, датчик плавучести, датчик глубины погружения и датчик дифферента (на чертежах не показаны). Верхний акустический датчик 5 и нижний акустический датчик 6 установлены на вертикальной оси 10 под углом 90 градусов относительно оси OmXm горизонтального акустического датчика 4 и оси вращения 11 подвижного акустического модуля 3 (фиг. 3). Поплавок 7, размещенный под верхним акустическим датчиком 5, и груз 8, размещенный над нижним акустическим датчиком 6, обеспечивают подвижному акустическому модулю 3 маятниковый момент, стабилизирующий его угловое положение в пространстве во всем диапазоне рабочих дифферентов подводного планера, за счет чего горизонтальным акустическим датчиком 4 измеряется расстояние S2 до препятствий по курсу движения на глубине его погружения, нижним акустическим датчиком 6 измеряется вертикальное расстояние S1 до дна и придонных предметов, а верхним акустическим датчиком 5 определяется вертикальное расстояние S3 до поверхности воды и препятствий в приповерхностном слое воды (фиг. 4). The claimed underwater glider with a movable acoustic module comprises a housing 1 and a fairing 2 of sound-transparent material installed in its nose part (Fig. 1). The fairing houses a movable acoustic module 3 with the first (horizontal) acoustic sensor 4, the upper acoustic sensor 5, the lower acoustic sensor 6, the float 7 and the weight 8, which is mounted on the shaft 9 (Fig. 2). The housing 1 of the underwater glider also houses a buoyancy control module, a buoyancy sensor, a diving depth sensor and a trim sensor (not shown in the drawings). The upper acoustic sensor 5 and the lower acoustic sensor 6 are installed on the vertical axis 10 at an angle of 90 degrees relative to the axis O m X m of the horizontal acoustic sensor 4 and the axis of rotation 11 of the movable acoustic module 3 (Fig. 3). The float 7, located under the upper acoustic sensor 5, and the weight 8, located above the lower acoustic sensor 6, provide the movable acoustic module 3 with a pendulum moment that stabilizes its angular position in space throughout the entire range of operating trims of the underwater glider, due to which the horizontal acoustic sensor 4 the distance S 2 to obstacles along the course of movement at the depth of its immersion is measured, the lower acoustic sensor 6 measures the vertical distance S 1 to the bottom and bottom objects, and the upper acoustic sensor 5 determines the vertical distance S 3 to the water surface and obstacles in the near-surface layer of water (Fig. . 4).

Заявленный подводный планер с подвижным акустическим модулем работает следующим образом. The declared underwater glider with a movable acoustic module operates as follows.

При движении по пилообразной траектории (фиг. 4) подводный планер 1 находится преимущественно в двух положениях: в дифференте на нос при погружении с горизонтальным скольжением (режим 1) или в дифференте на корму при всплытии с горизонтальным скольжением (режим 2). Существуют также незначительные по длительности промежуточные состояния без хода при изменении направления дифферента и знака плавучести. При наклоне подводного планера на некоторый угол дифферента А ось 10 крепления акустических датчиков 5 и 6 продолжает оставаться в вертикальном положении, параллельной вертикальной оси ОнYн неподвижной системы координат благодаря действию на подвижный акустический модуль 3 результирующего стабилизирующего момента остойчивости от силы тяжести груза 8 и силы Архимеда поплавка 7, а также возможности вращения оси 11, установленной в подшипники 12. Ось вращения 11 подвижного акустического модуля 3 ориентирована параллельно поперечной оси ОпZп системы координат, связанной с подводным планером (фиг. 3). Горизонтальная направленность излучения горизонтального акустического датчика 4 обусловлена тем, что его ось ОмXм расположена перпендикулярно оси 10. В результате этого, при движении подводного планера по пилообразной траектории излучение горизонтального акустического датчика 4 всегда будет происходить параллельно плоскости OнXнZн неподвижной системы координат. Излучение верхнего акустического датчика 5 будет направлено по вертикали к поверхности воды (параллельно оси OнYн неподвижной системы координат), а излучение нижнего акустического датчика 6 будет направлено по вертикали ко дну (параллельно оси OнYн неподвижной системы координат). When moving along a sawtooth trajectory (Fig. 4), the underwater glider 1 is predominantly in two positions: in the differential to the bow when diving with horizontal slip (mode 1) or in the differential to the stern when ascending with horizontal slip (mode 2). There are also intermediate states, insignificant in duration, without a stroke when the direction of trim and the buoyancy sign is changed. When the underwater glider is tilted by a certain trim angle A, the axis 10 of the acoustic sensors 5 and 6 continues to remain in a vertical position parallel to the vertical axis O n Y n of the fixed coordinate system due to the effect on the movable acoustic module 3 of the resulting stabilizing moment of stability from the gravity of the load 8 and the Archimedes force of the float 7, as well as the possibility of rotation of the axis 11 installed in the bearings 12. The axis of rotation 11 of the movable acoustic module 3 is oriented parallel to the transverse axis O n Z p of the coordinate system associated with the underwater glider (Fig. 3). The horizontal directivity of the radiation of the horizontal acoustic sensor 4 is due to the fact that its axis О m X m is located perpendicular to the axis 10. As a result, when the underwater glider moves along a sawtooth trajectory, the radiation of the horizontal acoustic sensor 4 will always occur parallel to the plane O n X n Z n stationary coordinate systems. Radiation upper acoustic sensor 5 will be directed vertically to the surface (parallel to the axis O N N Y fixed coordinate system), and the radiation of the lower acoustic sensor 6 will be directed vertically to the bottom (parallel to the axis O N N Y fixed coordinate system).

Заявленное техническое решение позволяет:The claimed technical solution allows:

- повысить безопасность эксплуатации подводного планера при одновременном наличии препятствий в толще воды, как по горизонтальному ходу движения, так и в вертикальном направлении в ходе всплытия или заглубления;- to increase the safety of operation of an underwater glider with the simultaneous presence of obstacles in the water column, both along the horizontal course of movement and in the vertical direction during ascent or deepening;

- обеспечить строгую вертикальную и горизонтальную направленности излучения соответствующих акустических датчиков вне зависимости от углового положения подводного планера по дифференту;- to provide strict vertical and horizontal directivity of radiation of the corresponding acoustic sensors, regardless of the angular position of the underwater glider in trim;

- стабилизировать направленность излучения акустических датчиков за счет восстанавливающего момента, обусловленного наличием груза, расположенного под осью вращения и поплавка, расположенного выше оси вращения акустического модуля.- to stabilize the direction of radiation of acoustic sensors due to the restoring moment due to the presence of a load located under the axis of rotation and a float located above the axis of rotation of the acoustic module.

Claims (2)

1. Подводный планер с подвижным акустическим модулем, состоящий из корпуса и установленного в его носовой части обтекателя из звукопрозрачного материала, в обтекателе размещен модуль с акустическим датчиком для обнаружения подводного объекта по излученному и принятому акустическому сигналу, при этом модуль с акустическим датчиком установлен на валу подвижного подвеса в горизонтальной плоскости подводного планера, в корпусе размещены модуль регулирования плавучести, датчик плавучести, датчик глубины погружения, датчик угла дифферента, отличающийся тем, что в модуле с акустическим датчиком перпендикулярно валу подвижного подвеса дополнительно установлены верхний и нижний акустические датчики на вертикальной оси под углом 90 градусов относительно оси первого акустического датчика, поплавок, размещенный на вертикальной оси под верхним акустическим датчиком, и груз, размещенный над нижним акустическим датчиком, обеспечивающий модулю с акустическими датчиками стабилизирующий угловое положение в пространстве маятниковый момент, в диапазоне рабочих дифферентов планера первым акустическим датчиком измеряется горизонтальное расстояние до препятствий, расположенных по курсу движения планера на глубине его погружения, нижним акустическим датчиком измеряется вертикальное расстояние до дна или донных предметов и верхним акустическим датчиком измеряется вертикальное расстояние до надводных предметов, расположенных на поверхности воды в направлении, перпендикулярном зеркалу воды.1. An underwater glider with a movable acoustic module, consisting of a body and a fairing made of sound-transparent material installed in its nose; a module with an acoustic sensor is placed in the fairing for detecting an underwater object by an emitted and received acoustic signal, while the module with an acoustic sensor is installed on the shaft a movable suspension in the horizontal plane of the underwater glider, the housing contains a buoyancy control module, a buoyancy sensor, a diving depth sensor, a trim angle sensor, which is different the fact that in the module with the acoustic sensor, perpendicular to the shaft of the movable suspension, upper and lower acoustic sensors are additionally installed on the vertical axis at an angle of 90 degrees relative to the axis of the first acoustic sensor, a float placed on the vertical axis under the upper acoustic sensor, and a weight placed above the lower acoustic a sensor that provides the module with acoustic sensors with a stabilizing angular position in space, a pendulum moment, in the range of operating trims of the airframe, the first acoustic sensor measures the horizontal distance to obstacles located along the course of the airframe at its immersion depth, the lower acoustic sensor measures the vertical distance to the bottom or bottom objects and the upper acoustic sensor measures the vertical distance to surface objects located on the water surface in a direction perpendicular to the water surface. 2. Подводный планер с подвижным акустическим модулем по п. 1, отличающийся тем, что в качестве акустического датчика используется эхолот.2. An underwater glider with a movable acoustic module according to claim 1, characterized in that an echo sounder is used as an acoustic sensor.
RU2020141658A 2020-12-17 2020-12-17 Underwater glider with moving acoustic module RU2751733C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020141658A RU2751733C1 (en) 2020-12-17 2020-12-17 Underwater glider with moving acoustic module

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020141658A RU2751733C1 (en) 2020-12-17 2020-12-17 Underwater glider with moving acoustic module

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2751733C1 true RU2751733C1 (en) 2021-07-16

Family

ID=77019753

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020141658A RU2751733C1 (en) 2020-12-17 2020-12-17 Underwater glider with moving acoustic module

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2751733C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106904260A (en) * 2017-03-21 2017-06-30 哈尔滨工程大学 A kind of underwater dish aerodone
RU176835U1 (en) * 2017-06-05 2018-01-30 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук (ТОИ ДВО РАН) UNDERWATER PLANER
RU2681415C1 (en) * 2018-05-22 2019-03-06 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) Compact multi-functional autonomous uninhabited underwater vehicle -carrier vehicle for replaceable actual load
KR101994105B1 (en) * 2018-11-14 2019-06-28 엘아이지넥스원 주식회사 Underwater glider for determining driving path and method using the same
RU2722258C1 (en) * 2019-10-21 2020-05-28 Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ Autonomous unmanned underwater vehicles

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106904260A (en) * 2017-03-21 2017-06-30 哈尔滨工程大学 A kind of underwater dish aerodone
RU176835U1 (en) * 2017-06-05 2018-01-30 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук (ТОИ ДВО РАН) UNDERWATER PLANER
RU2681415C1 (en) * 2018-05-22 2019-03-06 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) Compact multi-functional autonomous uninhabited underwater vehicle -carrier vehicle for replaceable actual load
KR101994105B1 (en) * 2018-11-14 2019-06-28 엘아이지넥스원 주식회사 Underwater glider for determining driving path and method using the same
RU2722258C1 (en) * 2019-10-21 2020-05-28 Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ Autonomous unmanned underwater vehicles

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108698677B (en) Method for setting path of underwater vehicle, method for optimally controlling underwater vehicle using the same, and underwater vehicle
US9223002B2 (en) System and method for determining the position of an underwater vehicle
US20170365175A1 (en) Watercraft navigation safety system
JP3949932B2 (en) Autonomous underwater vehicle navigation control system
WO2014152068A1 (en) Autonomous sailing vessel
EP3015940B1 (en) Position-locking for a watercraft using an auxiliary water vessel
KR20150140172A (en) Dron flight and sea floor scanning exploration system using the same
Vaganay et al. Ship hull inspection by hull-relative navigation and control
KR101987655B1 (en) Unmanned boat for measuring underwater geographical feature
WO2018181959A1 (en) Operation method for plurality of underwater craft and operation system for plurality of underwater craft
KR101827742B1 (en) Asv(autonomous surface vehicle) for shallow water survey competent movement and horizontal maintenance using drone
KR102177191B1 (en) Autonomous vessel lidar system for detection of marine objects
RU2751733C1 (en) Underwater glider with moving acoustic module
JP2001247085A (en) Depth measuring method by diving machine
JP2006248477A (en) Navigation controlling method of underwater vehicle, and underwater vehicle
CN112666936B (en) Intelligent obstacle avoidance system and method for semi-submersible unmanned ship
JP2015217882A (en) Underwater vehicle floating position selection method and underwater vehicle floating position selection device
Hover et al. A vehicle system for autonomous relative survey of in-water ships
Praczyk et al. Report on research with biomimetic autonomous underwater vehicle—navigation and autonomous operation
JP2019177832A5 (en)
JPH0457559B2 (en)
Itoh et al. Development of an underwater robot for detecting shallow water in a port
RU2664971C1 (en) Autonomous undefined underwater vehicle for measuring differential characteristics of the vector sound field
JP6755677B2 (en) Underwater altitude detection device, underwater vehicle, and underwater altitude detection method
JP2018181166A (en) Mobile body control method and mobile body control system