RU56325U1 - Small-sized autonomous uninhabitable underwater vehicle - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к подводной робототехнике, в частности к малогабаритным автономным необитаемым подводным аппаратам (АНПА), предназначенным для выполнения широкого круга исследовательских, поисковых и подводно-технических работ на мелководье.The utility model relates to underwater robotics, in particular to small-sized autonomous uninhabited underwater vehicles (AUV), designed to perform a wide range of research, prospecting and underwater technical work in shallow water.

Устройство модульной конструкции, имеющее выполненный из стеклопластика корпус торпедообразной формы, содержащий носовой, средний и кормовой отсеки, причем в носовом отсеке расположены радиолокационный маяк и датчики эхолокационной системы. Средний отсек имеет единый прочный корпус и соединен с носовым и кормовым отсеками при помощи клиноцанговых соединений, причем внутри среднего и кормового отсеков неподвижно закреплены соответствующие отсекам направляющие, с возможностью движения по ним шасси, в виде полозьев, на которых расположена радиоэлектронная аппаратура, а в кормовом отсеке расположены автономный источник электроэнергии, имеющий семь литий-ионных батарей, соединенных последовательно и размещенных спиралеобразно внутри корпуса источника электроэнергии, безколлекторный электродвигатель постоянного тока, а также горизонтальные и вертикальные рули с электроприводами к ним и трехлопастной гребной винт с остро заточенными металлическими лопастями для разрезания подводной растительности. Бортовой компьютер снабжен накопителем на жестком диске, с возможностью передачи информации через Ethernet-порт.The device is of a modular design, having a torpedo-shaped housing made of fiberglass, containing a bow, middle and aft compartments, and a radar beacon and sensors of an echolocation system are located in the bow compartment. The middle compartment has a single robust housing and is connected to the bow and stern compartments by means of clinocircular connections, and inside the middle and stern compartments the guides corresponding to the compartments are fixedly mounted, with the possibility of chassis movement along them, in the form of runners on which electronic equipment is located, and in the stern the compartment contains an autonomous source of electricity, which has seven lithium-ion batteries connected in series and placed helically inside the body of the electricity source, without DC direct-current electric motor, as well as horizontal and vertical rudders with electric drives to them and a three-blade propeller with sharpened metal blades for cutting underwater vegetation. The on-board computer is equipped with a hard disk drive, with the ability to transfer information through an Ethernet port.

Достоинствами полезной модели являются универсальность применения по физико-географическим и экологическим условиям, возможность модернизации и замены отдельных узлов и систем за счет относительной простоты сборки и технологичности модульной конструкции, а также возможности налаживания массового серийного производства.The advantages of the utility model are its versatility in terms of physical and geographical and environmental conditions, the ability to upgrade and replace individual components and systems due to the relative ease of assembly and manufacturability of the modular design, as well as the possibility of mass production.

Description

Полезная модель относится к судостроению, а более конкретно к подводной робототехнике, в частности к малогабаритным автономным необитаемым подводным аппаратам (АНПА), предназначенным для выполнения широкого круга исследовательских, поисковых и подводно-технических работ на мелководье.The utility model relates to shipbuilding, and more specifically to underwater robotics, in particular to small-sized autonomous uninhabited underwater vehicles (AUV), designed to perform a wide range of research, prospecting and underwater technical works in shallow water.

Известен АНПА «GAVIA» модульной конструкции, торпедообразной формы, корпус которого состоит из носового, среднего и кормового отсеков. Средний отсек состоит из нескольких модулей: модуля навигационной гидроакустической системы, антенно-рулевого модуля, модуля гидролокатора, модуля доплеровского лага, модуля датчиков крена и дифферента, модуля эхолокационной системы, модуля бортового компьютера и автопилота, а также модуля автономного источника электроэнергии. В носовом отсеке расположены радиолокационный датчик, датчики навигационной гидроакустической и эхолокационной систем, а также малогабаритные цифровые видеокамеры. В кормовом отсеке находится двигательно-рулевая система. Датчик CTD (удельная проводимость, температура и глубина) установлен снаружи корпуса АНПА. Отсеки АНПА «GAVIA» и модули в них скреплены между собой стержнями, проходящими вдоль их центральной оси по всей длине аппарата. Каждый модуль среднего отсека имеет прочный цилиндрический корпус с внутренним каркасом, предназначенным для размещения в нем соответствующей аппаратуры, в том числе портативной ЭВМ с комплектом программного обеспечения. Антенный модуль крепится на пилоне к модулю горизонтальных рулей. Система связи «GAVIA» разработана для обеспечения надежного обмена управляющими командами и данными между «GAVIA» и оператором на судне. (Thorhallsson Т. GAVIA - a Modular Compact Known ANPA "GAVIA" modular design, torpedo-shaped, the body of which consists of the bow, middle and aft compartments. The middle compartment consists of several modules: a module for navigation hydroacoustic system, an antenna-steering module, a sonar module, a Doppler log module, a roll and trim sensor module, an echo-location system module, an on-board computer and an autopilot module, as well as an autonomous power source module. In the bow compartment there is a radar sensor, sensors of navigation sonar and echolocation systems, as well as small-sized digital video cameras. In the aft compartment is the engine-steering system. A CTD sensor (conductivity, temperature and depth) is installed outside the AUV housing. The compartments of the ANPA “GAVIA” and the modules in them are fastened together by rods passing along their central axis along the entire length of the apparatus. Each module of the middle compartment has a strong cylindrical case with an internal frame designed to accommodate the appropriate equipment, including a laptop computer with a set of software. The antenna module is mounted on the pylon to the horizontal rudder module. The GAVIA communication system is designed to ensure a reliable exchange of control commands and data between GAVIA and the operator on board. (Thorhallsson T. GAVIA - a Modular Compact

AUV for Deep // International Ocean Systems. - 2003. - January / February. - p.6-10).AUV for Deep // International Ocean Systems. - 2003. - January / February. - p.6-10).

Недостатками АНПА «GAVIA» являются:The disadvantages of AUV "GAVIA" are:

- недостаточная для плавания в условиях течений скорость АНПА;- insufficient for swimming in currents AUV speed;

- осложненная конструкция движительно-рулевого комплекса, обусловленная расположением горизонтальных и вертикальных рулей в различных модулях среднего и кормового отсеков;- complicated design of the propulsion and steering complex, due to the location of horizontal and vertical rudders in various modules of the middle and aft compartments;

- наличие человеческого фактора - оператора, обеспечивающего связь с АНПА, а также доставка аппарата в намеченное место и спуск его на воду осуществляются с помощью обеспечивающего судна;- the presence of the human factor - the operator providing communication with the AUV, as well as the delivery of the device to the intended place and its launching are carried out using the supply vessel;

- датчик удельной проводимости, температуры и глубины, установленный снаружи АНПА, ухудшает его гидродинамические характеристики при движении аппарата под водой;- the conductivity, temperature and depth sensor installed outside the AUV worsens its hydrodynamic characteristics when the apparatus moves under water;

- относительно высокие массогабаритные характеристики АНПА уменьшают его маневренность на мелководье, во внутренних водоемах и в пределах шельфовой зоны при проведении гидрографической разведки.- the relatively high weight and size characteristics of the AUV reduce its maneuverability in shallow water, in inland waters and within the shelf zone when conducting hydrographic exploration.

Известен другой, выбранный в качестве прототипа, малогабаритный АНПА «REMUS».Known for another, selected as a prototype, small-sized AUV "REMUS".

АНПА «REMUS» модульной конструкции, торпедообразной формы, корпус которого состоит из носового, среднего и кормового отсеков. Средний отсек состоит из нескольких модулей: модуля навигационной гидроакустической системы, модуля двухчастотного гидролокатора бокового обзора, модуля доплеровского лага, модуля доплеровского акустического профилографа, модуля датчиков крена и дифферента, модуля эхолокационной системы, модуля бортового компьютера и автопилота, а также модуля автономного источника электроэнергии. Датчик CTD (удельная проводимость, температура и глубина) установлен снаружи корпуса АНПА. В носовом отсеке расположены обтекатель из диэлектрика и контакты для зарядного устройства донного причального сооружения, обеспечивающего подачу электроэнергии на АНПА для перезарядки его аккумуляторной батареи. В кормовом отсеке AUVA "REMUS" of a modular design, torpedo-shaped, the body of which consists of the bow, middle and aft compartments. The middle compartment consists of several modules: a navigation sonar module, a dual-frequency side-scan sonar module, a Doppler log module, a Doppler acoustic profiler module, a roll and trim sensor module, an echo-location system module, an on-board computer and an autopilot module, as well as an autonomous power source module. A CTD sensor (conductivity, temperature and depth) is installed outside the AUV housing. In the bow compartment there is a dielectric cowl and contacts for the charger of the bottom berth structure, which supplies electric power to the AUV to recharge its battery. In the aft compartment

находятся двигательно-рулевая система. Отсеки АНПА «REMUS» и модули в них скреплены между собой винтами. Каждый модуль среднего отсека имеет прочный цилиндрический корпус с внутренним каркасом, предназначенным для размещения в нем соответствующей аппаратуры. (http://www.hydroidinc.com/remus.htm).there are a power steering system. The AEMA “REMUS” compartments and their modules are screwed together. Each module of the middle compartment has a strong cylindrical body with an internal frame designed to accommodate the corresponding equipment. (http://www.hydroidinc.com/remus.htm).

По сравнению с известным аналогом АНПА «GAVIA», выбранный в качестве прототипа АНПА «REMUS» обладает следующими преимуществами:Compared with the well-known analogue of AUV "GAVIA", selected as a prototype AUV "REMUS" has the following advantages:

- компактные размеры и вес;- compact dimensions and weight;

- высокая точность навигации, обеспечивающая восстановление маршрута;- high accuracy of navigation, providing route restoration;

- улучшенная конструкция двигательно-рулевого комплекса. Несмотря на вышеперечисленные преимущества, прототип имеет следующие недостатки:- An improved design of the engine-steering complex. Despite the above advantages, the prototype has the following disadvantages:

- необходимость работы АНПА «REMUS» с обеспечивающим судном;- the need for the ANPA “REMUS” to work with the supply vessel;

- затрудненность движения АНПА в условиях сильных речных течений и проливных зон морей из-за недостаточной мощности электродвигателя, что практически затрудняет, либо вовсе не позволяет проводить исследования и осмотр водных объектов, скорость течения которых превышает 2 м/с;- the difficulty of moving AUVs in conditions of strong river currents and torrential zones of the seas due to insufficient electric motor power, which practically makes it difficult or impossible to conduct research and inspection of water bodies whose flow velocity exceeds 2 m / s;

- датчик удельной проводимости, температуры и глубины, установленный снаружи АНПА, ухудшающий его гидродинамические характеристики при движении аппарата под водой;- a sensor of conductivity, temperature and depth, mounted outside the AUV, impairing its hydrodynamic characteristics when the apparatus moves under water;

- невозможность быстрой замены функциональных модулей из-за множества винтовых соединений;- the inability to quickly replace functional modules due to the many screw connections;

- затрудненность движения аппарата в местах скопления подводной растительности.- the difficulty of movement of the apparatus in places of accumulation of underwater vegetation.

Кроме того, проект АНПА «REMUS», в части касающейся передачи электроэнергии на борт аппарата, предусматривает использование индуктивной связи. В носовой части АНПА размещены катушки индуктивности массой 1,5-2,0 кг (общая масса АНПА «REMUS» около 40 кг). Такое конструктивное In addition, the ANPA REMUS project, regarding the transmission of electricity to the aircraft, provides for the use of inductive coupling. Inductors of inductors with a mass of 1.5-2.0 kg (total mass of AEMA "REMUS" about 40 kg) are placed in the bow of the AUV. So constructive

решение аппарата приводит к необоснованной перегрузке носовой части аппарата, и как следствие, к нарушению его дифферентовки.the decision of the apparatus leads to unreasonable overloading of the bow of the apparatus, and as a result, to a violation of its trim.

Недостатки, присущие выбранным известным аналогу и прототипу, устранены в заявляемой полезной модели «Малогабаритный автономный необитаемый подводный аппарат», технической задачей которой является: создание нового малогабаритного АНПА для подводно-технических работ во внутренних водоемах и на шельфе.The disadvantages inherent in the selected well-known analogue and prototype are eliminated in the claimed utility model “Small-sized autonomous uninhabited underwater vehicle”, the technical task of which is: the creation of a new small-sized AUV for underwater technical work in inland waters and on the shelf.

Реализация указанной технической задачи заявляемой полезной моделью позволяет добиться следующего технического результата:The implementation of the specified technical task of the claimed utility model allows to achieve the following technical result:

- созданный малогабаритный АНПА расширяет арсенал уже имеющихся средств для подводно-технических работ;- the created small-sized AUV expands the arsenal of existing means for underwater technical work;

- снижены массогабаритные характеристики выполненного из стеклопластика АНПА, за счет рационального использования внутреннего объема отсеков и размещения модулей радиоэлектронной аппаратуры на шасси в виде полозьев внутри единого прочного корпуса среднего отсека, а также электродвигателя и автономного источника электроэнергии внутри кормового отсека - соответственно;- reduced overall dimensions made of fiberglass ANPA, due to the rational use of the internal volume of the compartments and the placement of modules of electronic equipment on the chassis in the form of skids inside a single durable housing of the middle compartment, as well as an electric motor and an autonomous source of electricity inside the aft compartment, respectively;

- уменьшение массогабаритных характеристик привело к повышению маневренности аппарата, а использование в аппарате безколлекторного двигателя постоянного тока с микропроцессорным управлением позволило увеличить скоростные характеристики АНПА;- a decrease in weight and size characteristics led to an increase in the maneuverability of the apparatus, and the use of a brushless DC motor with microprocessor control in the apparatus made it possible to increase the speed characteristics of the AUV;

- корректировка угла наклона антенн гидролокатора бокового обзора позволяет увеличивать, либо уменьшать ширину полосы обзора высокочастотного гидролокатора в зависимости от глубины исследуемого водного объекта и поставленных перед аппаратом задач;- adjustment of the angle of inclination of the antennas of the side-scan sonar allows you to increase or decrease the width of the frequency band of the high-frequency sonar, depending on the depth of the investigated water body and the tasks set for the apparatus;

- прочность и герметичность разъемного соединения отсеков достигается благодаря использованию клиноцанговых соединений, которые надежны в эксплуатации и кроме того обеспечивают наиболее быстрый доступ к радиоэлектронной аппаратуре отсеков при техническом обслуживании;- the durability and tightness of the detachable connection of the compartments is achieved through the use of clinocircular connections, which are reliable in operation and in addition provide the fastest access to the electronic equipment of the compartments during maintenance;

- использование гребного винта с остро заточенными металлическими лопастями позволяет разрезать подводную растительность, увеличивая тем самым маневренность АНПА в густо заросших травой водоемах;- the use of a propeller with sharpened metal blades allows you to cut underwater vegetation, thereby increasing the maneuverability of the AUV in densely overgrown with grass ponds;

- использование в бортовом компьютере накопителя на жестком диске большой емкости позволяет сохранять в процессе выполнения подводно-технических работ всю необходимую информацию, а наличие в АНПА входа Ethernet-порта и коаксиального (оптоволоконного) кабеля дает возможность передачи накопленной информации потребителю со скоростью до 1000 Мбит/с;- the use of a large capacity hard disk drive in the on-board computer allows you to save all the necessary information during the underwater technical work, and the presence of an Ethernet port input and a coaxial (fiber-optic) cable in the AUI makes it possible to transfer the accumulated information to the consumer at a speed of up to 1000 Mbps from;

- рациональное размещение выбранного автономного источника электроэнергии внутри кормового отсека АНПА позволяет уменьшить массогабаритные характеристики аппарата в целом, сохранив при этом высокие значения напряжения и разрядной мощности, исключительно малый саморазряд, даже при высокой температуре, и отсутствие потребности в обслуживании литий-ионных батарей в процессе эксплуатации.- rational placement of the selected autonomous source of electricity inside the AUV feed compartment allows to reduce the overall dimensions of the apparatus as a whole, while maintaining high voltage and discharge power, exceptionally low self-discharge, even at high temperatures, and the absence of the need for servicing lithium-ion batteries during operation .

Для достижения указанного технического результата заявлен малогабаритный автономный необитаемый подводный аппарат модульной конструкции, имеющий выполненный из стеклопластика корпус торпедообразной формы, содержащий носовой, средний и кормовой отсеки. В носовом отсеке расположены радиолокационный маяк и датчики эхолокационной системы, а в среднем отсеке расположена радиолокационная аппаратура, включающая доплеровский лаг, интегрированный магнитный компас с датчиками крена и дифферента, датчик глубины, блок эхолокационной системы, блок гидроакустической навигационной системы с антенной, блок гидролокатора бокового обзора с двумя побортно расположенными антеннами, блок бортового компьютера и автопилота. В кормовом отсеке расположены автономный источник электроэнергии, электродвигатель постоянного тока, горизонтальные и вертикальные рули с электроприводами, а также трехлопастной гребной винт.To achieve the specified technical result, a small-sized autonomous uninhabited underwater vehicle of a modular design is claimed, having a torpedo-shaped housing made of fiberglass, containing a bow, middle and aft compartments. The radar beacon and sonar sensors are located in the bow compartment, and the radar equipment is located in the middle compartment, including the Doppler log, integrated magnetic compass with roll and trim sensors, depth sensor, sonar system unit, sonar navigation system unit with antenna, side-scan sonar unit with two outboard antennas, an on-board computer and autopilot unit. In the aft compartment are an autonomous source of electricity, a direct current electric motor, horizontal and vertical electric rudders, as well as a three-blade propeller.

Принципиальным отличием предлагаемого малогабаритного АНПА от выше известного прототипа АНПА «REMUS» является то, что средний отсек в заявляемом устройстве имеет единый прочный корпус и соединен с носовым и кормовым отсеками при помощи клиноцанговых соединений, причем металлические элементы клиноцангового соединения прикреплены к корпусу малогабаритного автономного необитаемого подводного аппарата, выполненного из стеклопластика. Внутри среднего и кормового отсеков неподвижно закреплены соответствующие отсекам направляющие, с возможностью движения по ним шасси, в виде полозьев, на которых расположены радиоэлектронная аппаратура среднего отсека и конструктивные элементы кормового отсека соответственно. Кормовой отсек и гребной винт скреплены между собой резьбовым соединением, кроме того гребной винт имеет остро заточенные металлические лопасти для разрезания подводной растительности.The fundamental difference between the proposed small-sized AUV and the above-known prototype AUV “REMUS” is that the middle compartment in the inventive device has a single, robust housing and is connected to the bow and stern compartments by means of clinocircular connections, and the metal elements of the clinocangal connection are attached to the housing of a small-sized autonomous uninhabited underwater apparatus made of fiberglass. Inside the middle and aft compartments, the guides corresponding to the compartments are fixedly mounted, with the possibility of chassis movement along them, in the form of runners on which the electronic equipment of the middle compartment and the structural elements of the aft compartment are located, respectively. The aft compartment and the propeller are fastened together by a threaded connection, in addition, the propeller has sharpened metal blades for cutting underwater vegetation.

Другими дополнительными отличиями предлагаемого малогабаритного АНПА от известного АНПА «REMUS» является то, что в заявляемом устройстве антенны гидролокатора бокового обзора расположены побортно, с возможностью корректировки угла наклона антенн. Бортовой компьютер снабжен накопителем на жестком диске, с возможностью передачи информации через Ethernet-порт. Электродвигатель постоянного тока выполнен безколлекторным с микропроцессорным управлением. Автономный источник электроэнергии имеет семь литий-ионных батарей, соединенных последовательно и размещенных спиралеобразно внутри корпуса источника электроэнергии.Other additional differences of the proposed small-sized AUV from the well-known AUV "REMUS" is that in the inventive device, the antennas of the side-scan sonar are arranged side-by-side, with the possibility of adjusting the angle of the antennas. The on-board computer is equipped with a hard disk drive, with the ability to transfer information through an Ethernet port. The direct current electric motor is made of brushless microprocessor control. An autonomous source of electricity has seven lithium-ion batteries connected in series and arranged helically inside the body of the source of electricity.

Благодаря наличию всех этих отличительных конструктивных элементов и их взаимному расположению, рационально использованному внутреннему объему всех отсеков, уменьшены массогабаритные характеристики АНПА. Предложенная форма винта, наличие безколлекторного электродвигателя постоянного тока увеличили скоростные характеристики АНПА, его маневренность. Применение в аппарате клиноцанговых соединений повысило надежность в эксплуатации корпуса АНПА.Due to the presence of all these distinctive structural elements and their mutual arrangement, rationally used internal volume of all compartments, the overall dimensions of the AUV are reduced. The proposed form of the screw, the presence of a brushless DC motor increased the speed characteristics of the AUV, its maneuverability. The use of clinocircular joints in the apparatus increased the reliability in operation of the AUV case.

Сущность полезной модели «Малогабаритный автономный необитаемый подводный аппарат» поясняется чертежами: фиг.1 Структурная схема; фиг.2. Автономный источник электроэнергии (поперечный разрез и вид сбоку).The essence of the utility model "Small-sized autonomous uninhabited underwater vehicle" is illustrated by the drawings: figure 1 Block diagram; figure 2. Autonomous source of electricity (cross section and side view).

Фиг.1 Структурная схема, где указаны:Figure 1 Structural diagram, where indicated:

I - носовой отсекI - nose compartment

1 - датчики эхолокационной системы;1 - sensors of the sonar system;

2 - радиолокационный маяк;2 - radar beacon;

3 - клиноцанговые соединения.3 - clinocangal compounds.

II - средний отсекII - middle compartment

4 - блок эхолокационной системы;4 - block echolocation system;

5 - блок навигационной гидроакустической системы;5 - block navigation hydroacoustic system;

6 - антенна навигационной гидроакустической системы;6 - antenna navigation sonar system;

7 - блок доплеровского лага, интегрированного магнитного компаса с датчиком крена и дифферента и датчик глубины;7 - block Doppler log, an integrated magnetic compass with a roll and trim sensor and a depth sensor;

8 - блок гидролокатора бокового обзора;8 - block side-scan sonar;

9 - шасси;9 - chassis;

10 - направляющие;10 - guides;

11 - антенны гидролокатора бокового обзора;11 - side-scan sonar antennas;

12 - блок бортового компьютера и автопилота.12 - block on-board computer and autopilot.

III - кормовой отсекIII - aft compartment

13 - автономный источник электроэнергии;13 - an autonomous source of electricity;

14 - электродвигатель;14 - an electric motor;

15 - электроприводы горизонтальных и вертикальных рулей;15 - electric horizontal and vertical rudders;

16 - вертикальные рули;16 - vertical rudders;

17 - горизонтальные рули;17 - horizontal rudders;

18 - резьбовое соединение;18 - threaded connection;

19 - вал;19 - shaft;

20 - гребной винт;20 - propeller;

21 - прочный корпус.21 - durable housing.

Заявляемый малогабаритный автономный необитаемый подводный аппарат представляет собой техническую систему торпедообразной конструкции. Единый герметичный прочный корпус 21 фиг.1 обтекаемой формы образован отсеками I, II, III фиг.1, жестко сочлененными между собой клиноцанговыми соединениями 3 фиг.1. Выполненный из стеклопластика прочный корпус 21 фиг.1 обеспечивает защиту большинства элементов полезной нагрузки, автономного источника электроэнергии 13 фиг.1 и электродвигателя 14 фиг.1 от воздействия внешних факторов, вызываемых спецификой функционирования АНПА (гидростатическое и гидродинамическое давление, влага, удары о грунт и. т.д.). Корпус подводного аппарата 21 фиг.1 разделен на три отсека: округлый носовой I фиг.1, цилиндрический средний II фиг.1 и конический кормовой III фиг.1. В носовом отсеке аппарата I фиг.1 размещены датчики эхолокационной системы 1 фиг.1 и радиолокационный маяк 2 фиг.1, основной функцией которого является подача радиосигнала для обнаружения подводного аппарата после окончания работ или в случае разряда автономного источника электроэнергии 13 фиг.1. В среднем отсеке II фиг.1 внутри прочного корпуса 21 фиг.1 АНПА размещены блок эхолокационной системы 4 фиг.1, блок навигационной гидроакустической системы 5 фиг.1, антенна навигационной гидроакустической системы 6 фиг.1, блок гидролокатора бокового обзора 8 фиг.1, блок бортового компьютера и автопилота 12 фиг.1. Антенна навигационной гидроакустической системы 6 фиг.1 жестко прикреплена за пределами прочного корпуса 21 фиг.1 и закрыта акустически прозрачным обтекателем. Бортовой компьютер и автопилот входят в состав системы программного управления АНПА и размещены в объединенном блоке бортового компьютера и автопилота 12 фиг.1. В свою очередь, выполняя функцию управления и навигации доплеровский лаг, интегрированный магнитный компас с датчиком крена и дифферента и датчик глубины также объединены в модуле 7 фиг.1. Шасси 9 фиг.1 в виде полозьев с расположенными на них блоками радиоэлектронной аппаратуры среднего отсека свободно перемещаются по жестко закрепленным внутри корпуса АНПА направляющим The inventive small autonomous uninhabited underwater vehicle is a technical system of a torpedo design. A single sealed strong case 21 of a streamlined shape is formed by the compartments I, II, III of FIG. 1, rigidly articulated between each other with clinocangal connections 3 of FIG. 1. A robust housing made of fiberglass 21 of FIG. 1 ensures the protection of most elements of the payload, an autonomous source of electricity of FIG. 1 and FIG. 1 of the electric motor 14 from external factors caused by the specifics of the operation of the AUV (hydrostatic and hydrodynamic pressure, moisture, impacts on the ground and etc.). The body of the underwater vehicle 21 of FIG. 1 is divided into three compartments: a rounded bow I of FIG. 1, a cylindrical middle II of FIG. 1 and a conical aft III of FIG. 1. In the nose compartment of the apparatus I of FIG. 1, the sensors of the echolocation system 1 of FIG. 1 and the radar beacon 2 of FIG. 1 are located, the main function of which is to supply a radio signal for detecting the underwater vehicle after completion of work or in case of discharge of an autonomous electric power source 13 of FIG. 1. In the middle compartment II of FIG. 1, inside the strong housing 21 of FIG. 1, AUVs are placed a block of the echo-tracking system 4 of FIG. 1, a block of navigation hydroacoustic system 5 of FIG. 1, an antenna of a navigation sonar system 6 of FIG. 1, a side-scan sonar unit 8 of FIG. 1 , the on-board computer unit and the autopilot 12 of Fig.1. The antenna of the navigation hydroacoustic system 6 of FIG. 1 is rigidly attached outside the strong housing 21 of FIG. 1 and is closed by an acoustically transparent fairing. The on-board computer and autopilot are part of the AUV software control system and are located in the combined unit of the on-board computer and autopilot 12 of Fig. 1. In turn, performing the control and navigation function, the Doppler log, an integrated magnetic compass with a roll and trim sensor and a depth sensor are also combined in module 7 of FIG. 1. Chassis 9 of figure 1 in the form of runners with blocks of electronic equipment of the middle compartment located on them move freely along the guide rails rigidly fixed inside the AUV housing

10 фиг.1. Антенны гидролокатора бокового обзора 11 фиг.1, жестко закрепление за пределами прочного корпуса 21 фиг.1 и закрытые акустически прозрачными обтекателями, имеют корректируемый угол наклона, что позволяет изменять ширину полосы обзора АНПА при проведении подводно-технических работ. В кормовом отсеке III фиг.1 подводного аппарата находятся автономный источник электроэнергии 13 фиг.1, безколлекторный электродвигатель постоянного тока 14 фиг.1 с микропроцессорным управлением, соединенный посредством вала 19 фиг.1 с гребным винтом 20 фиг.1, электроприводы горизонтальных и вертикальных рулей 15 фиг.1, а также вертикальные рули 16 фиг.1 и горизонтальные рули 17 фиг.1. Гребной винт 20 фиг.1 и кормовой отсек III фиг.1 АНПА скреплены между собой резьбовым соединением 18 фиг.1.10 figure 1. The side-scan sonar antennas 11 of FIG. 1, rigidly fixed outside the strong housing 21 of FIG. 1 and closed by acoustically transparent fairings, have an adjustable tilt angle, which allows you to change the width of the AUV field of view during underwater technical work. In the aft compartment III of FIG. 1 of the underwater vehicle there is an autonomous source of electricity 13 of FIG. 1, a brushless DC motor 14 of FIG. 1 with microprocessor control connected via a shaft 19 of FIG. 1 with a propeller 20 of FIG. 1, electric drives of horizontal and vertical rudders 15 of FIG. 1, as well as vertical rudders 16 of FIG. 1 and horizontal rudders 17 of FIG. 1. The propeller 20 of FIG. 1 and the aft compartment III of FIG. 1 of the AUV are fastened together by a threaded connection 18 of FIG. 1.

Фиг.2 Автономный источник электроэнергии (поперечный разрез и вид сбоку), где указаны:Figure 2 Autonomous source of electricity (cross section and side view), where indicated:

I - поперечный разрез;I - cross section;

II - вид сбоку.II - side view.

1 - литий-ионные батареи;1 - lithium-ion batteries;

2 - соединяющие клеммы;2 - connecting terminals;

3 - коробка распределения электроэнергии;3 - power distribution box;

4 - спицы крепления;4 - mounting spokes;

5 - эбонитовые пластины;5 - ebonite plates;

6 - корпус автономного источника электроэнергии;6 - housing autonomous source of electricity;

7 - корпус АНПА.7 - AUV corps.

Автономный источник электроэнергии 13 фиг.1 состоит из семи литий-ионных батарей 1 фиг.2, соединенных между собой клеммами 2 фиг.2, коробки распределения электроэнергии 3 фиг.2 к узлам и агрегатам аппарата, спиц крепления 4 фиг.2 автономного источника электроэнергии 13 фиг.1, скрепляющих две эбонитовые пластины 5 фиг.2, препятствующих замыканию и разряду литий-ионных батарей 1 фиг.2, находящихся в корпусе автономного источника электроэнергии 6 фиг.2, который в свою очередь находится The stand-alone power source 13 of FIG. 1 consists of seven lithium-ion batteries 1 of FIG. 2, interconnected by terminals 2 of FIG. 2, the power distribution box of 3 of FIG. 2 to the units and assemblies of the apparatus, the mounting spokes 4 of FIG. 2 of the stand-alone power source 13 of Fig. 1, fastening two ebonite plates 5 of Fig. 2, preventing the short circuit and discharge of lithium-ion batteries 1 of Fig. 2, located in the housing of an autonomous power source 6 of Fig. 2, which in turn is located

внутри корпуса АНПА 7 фиг.2. Семь литий-ионных батарей 1 фиг.2 обеспечивают при последовательном соединении номинальное напряжение 27 В, необходимое для работы электродвигателя 14 фиг.1. Спиралеобразное расположение литий-ионных батарей 1 фиг.2, указанное в поперечном разрезе I фиг.2, обусловлено рациональным использованием внутреннего объема цилиндрического модуля автономного источника электроэнергии 13 фиг.1.inside the case of AUV 7 of figure 2. Seven lithium-ion batteries 1 of FIG. 2 provide, when connected in series, a nominal voltage of 27 V, necessary for the operation of the electric motor 14 of FIG. 1. The spiral-shaped arrangement of lithium-ion batteries 1 of FIG. 2, indicated in cross section I of FIG. 2, is due to the rational use of the internal volume of the cylindrical module of an autonomous power source 13 of FIG. 1.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Включается аппарат и загружается через вход Ethernet-порта АНПА программа-задание в зависимости от выбранного вида подводно-технических работ. Аппарат доставляется к урезу воды места проведения работ любым транспортным средством и спускается на воду с лодки или непосредственно с берега.The device turns on and the task program is loaded through the input of the AUV Ethernet port, depending on the selected type of underwater technical work. The device is delivered to the water edge of the place of work by any vehicle and is launched into the water from a boat or directly from the shore.

Малогабаритный автономный необитаемый подводный аппарат осуществляет движение по заданной траектории за счет работы электродвигателя 13 фиг.1, передающего крутящий момент от вала 19 фиг.1 на гребной винт 20 фиг.1. Изменение режимов и скорости движения осуществляется по управляющему сигналу бортового компьютера, расположенного в блоке бортового компьютера и автопилота 12 фиг.1, поступающему в безколлекторный электродвигатель постоянного тока 14 фиг.1, способного самостоятельно регулировать частоту вращения путем изменения подводимого к нему напряжения с автономного источника электроэнергии 13 фиг.1.A small-sized autonomous uninhabited underwater vehicle moves along a predetermined path due to the operation of the electric motor 13 of Fig. 1, which transmits torque from the shaft 19 of Fig. 1 to the propeller 20 of Fig. 1. Changing the modes and speed of movement is carried out by the control signal of the on-board computer located in the on-board computer and autopilot unit 12 of Fig. 1, supplied to the brushless DC motor 14 of Fig. 1, capable of independently adjusting the speed by changing the voltage supplied to it from an autonomous source of electricity 13 of Fig. 1.

Маневрирование АНПА по курсу, глубине и углу дифферента осуществляется путем изменения положения рулей 16 фиг.1 и 17 фиг.1 по командам бортового компьютера, размещенного в блоке бортового компьютера и автопилота 12 фиг.1, вырабатываемым на основании заданной программы или адаптивно к сложившимся условиям (появление препятствия, отклонение от траектории). Высокая точность движения по заданной траектории и ориентирования АНПА под водой достигается за счет комплексного использования данных, вырабатываемых гидроакустической навигационной системой 5 фиг.1 с длинной базой (географические координаты, курс, скорость, AUV maneuvering according to the course, depth and angle of the trim is carried out by changing the position of the rudders 16 of FIGS. 1 and 17 of FIG. 1 according to the commands of the on-board computer located in the on-board computer and autopilot block of 12 of FIG. (appearance of an obstacle, deviation from the trajectory). High accuracy of movement along a given trajectory and orientation of the AUV under water is achieved through the integrated use of data generated by the hydroacoustic navigation system 5 of Fig. 1 with a long base (geographical coordinates, course, speed,

углы крена и дифферента, угловые скорости), корректируемых блоком доплеровского лага, интегрированного магнитного компаса с датчиком крена и дифферента и датчиком глубины, объединенных в единый блок 7 фиг.1. Такой подход к навигационному обеспечению позволяет осуществлять сбор информации под водой без всплытий для обсерваций и, таким образом, повысить общую продолжительность и непрерывность широкого круга исследовательских, поисковых и подводно-технических работ на мелководье. Эхолокационная система 4 фиг.1 излучает в нескольких направлениях зондирующие импульсы и по времени прихода сигналов, отраженных от подводных объектов и границ разделения сред, определяет расстояния до препятствий. Полученные данные поступают в блок бортового компьютера и автопилота 12 фиг.1, которые при необходимости корректируют траекторию движения АНПА для уклонения от столкновения. Это позволяет малогабаритному АНПА безопасно плавать в мелководных районах внутренних водоемов и шельфовой зоны. Наличие гребного винта 20 фиг.1 с остро заточенными лопастями, разрезающими траву, позволяет подводному аппарату беспрепятственно осуществлять движение в густой растительности мелких водоемов. Гидролокатор бокового обзора 8 фиг.1 зондирует дно акватории с целью обнаружения подводных объектов на расстояниях, значительно превышающих дальность видимости под водой. Принятые гидролокатором бокового обзора 8 фиг.1 сигналы, отраженные и излучаемые обнаруженными объектами, обрабатываются и анализируются с целью выделения характерных признаков, которые затем транслируются в бортовой компьютер блока бортового компьютера и автопилота 12 фиг.1 для классификации, путем сравнения с эталонными параметрами. Использование в составе малогабаритного АНПА гидролокатора бокового обзора 8 фиг.1 с антеннами 11 фиг.1 с корректируемым углом наклона позволяет предварительно распознавать подводные объекты и многократно увеличивать поисковую производительность в зависимости от поставленных задач. Наличие у бортового компьютера, блока бортового компьютера и автопилота 12 фиг.1, накопителя большой емкости позволяет roll and trim angles, angular velocities), corrected by the Doppler log block, an integrated magnetic compass with a roll and trim sensor and a depth sensor, combined into a single block 7 of Fig. 1. Such an approach to navigation support allows collecting information under water without surfacing for observations and, thus, increasing the overall duration and continuity of a wide range of research, prospecting and underwater technical work in shallow water. The echolocation system 4 of FIG. 1 emits sounding pulses in several directions and determines the distance to obstacles from the time of arrival of signals reflected from underwater objects and the boundaries of the separation of media. The data obtained is transmitted to the on-board computer and autopilot unit 12 of FIG. 1, which, if necessary, correct the AUV trajectory to avoid collision. This allows the small-sized AUV to swim safely in the shallow areas of inland waters and the shelf zone. The presence of the propeller 20 of FIG. 1 with sharpened blades cutting the grass allows the underwater vehicle to freely move in dense vegetation of shallow ponds. The side-scan sonar 8 of FIG. 1 probes the bottom of the water area in order to detect underwater objects at distances significantly exceeding the range of visibility under water. The signals reflected and emitted by the detected objects received by the side-scan sonar 8 of FIG. 1 are processed and analyzed in order to extract characteristic features, which are then transmitted to the on-board computer of the on-board computer unit and autopilot 12 of FIG. 1 for classification, by comparison with reference parameters. The use of a side-scan sonar 8 of FIG. 1 with antennas 11 of FIG. 1 with an adjustable angle of inclination as part of a small-sized AUV allows preliminary recognition of underwater objects and repeatedly increases search performance depending on the tasks. The presence of the on-board computer, the on-board computer unit and the autopilot 12 of FIG. 1, a high-capacity drive allows

сохранять на нем всю необходимую информацию при проведении подводно-технических работ, а затем передавать ее через Ethernet-порт аппарата потребителю.save on it all the necessary information during the underwater technical work, and then transmit it through the Ethernet port of the device to the consumer.

Заявляемая полезная модель - малогабаритный автономный необитаемый подводный аппарат обладает следующими достоинствами:The inventive utility model is a small-sized autonomous uninhabited underwater vehicle has the following advantages:

- универсальность применения по физико-географическим и экологическим условиям;- universality of application according to physical-geographical and environmental conditions;

- возможность модернизации и замены отдельных узлов и систем за счет относительной простоты сборки и технологичности модульной конструкции;- the ability to upgrade and replace individual components and systems due to the relative ease of assembly and manufacturability of a modular design;

- возможность налаживания массового серийного производства.- the possibility of establishing mass mass production.

Заявляемая полезная модель промышленно применима, так как для ее реализации используются широко распространенные компоненты и изделия промышленности.The inventive utility model is industrially applicable, since widespread components and products of industry are used for its implementation.

Claims (7)

1. Малогабаритный автономный необитаемый подводный аппарат модульной конструкции, имеющий корпус торпедообразной формы, содержащий носовой, средний и кормовой отсеки, причем в носовом отсеке расположены радиолокационный маяк и датчики эхолокационной системы, а в среднем отсеке расположена радиоэлектронная аппаратура, включающая доплеровский лаг, интегрированный магнитный компас с датчиками крена и дифферента, датчик глубины, блок эхолокационной системы, блок гидроакустической навигационной системы с антенной, блок гидролокатора бокового обзора с двумя побортно расположенными антеннами, бортовой компьютер и автопилот, а в кормовом отсеке расположены автономный источник электроэнергии и электродвигатель постоянного тока, а также горизонтальные и вертикальные рули с электроприводами к ним и трехлопастной гребной винт, отличающийся тем, что средний отсек имеет единый прочный корпус и соединен с носовым и кормовым отсеками при помощи клиноцанговых соединений, причем внутри среднего и кормового отсеков неподвижно закреплены, соответствующие отсекам направляющие, с возможностью движения по ним шасси, в виде полозьев, на которых расположены радиоэлектронная аппаратура среднего отсека и автономный источник электроэнергии, а также электродвигатель постоянного тока кормового отсека соответственно, а кормовой отсек и гребной винт скреплены между собой резьбовым соединением, кроме того гребной винт имеет остро заточенные металлические лопасти для разрезания подводной растительности.1. A small-sized autonomous uninhabited underwater vehicle of modular design, having a torpedo-shaped body containing a bow, middle and aft compartments, with a radar beacon and sensors of an echo-location system located in the bow compartment, and electronic equipment including a Doppler log, an integrated magnetic compass located in the middle compartment with roll and trim sensors, depth sensor, sonar unit, sonar block with antenna, sonar unit bo a new survey with two outboard antennas, an on-board computer and an autopilot, and in the aft compartment there is an autonomous source of electricity and a direct current electric motor, as well as horizontal and vertical rudders with electric drives to them and a three-blade propeller, characterized in that the middle compartment has a single durable the hull and is connected to the bow and stern compartments with the help of clinocircular joints, and inside the middle and stern compartments are fixedly fixed, guides corresponding to the compartments, with the possibility of movement of the chassis along them, in the form of runners on which the electronic equipment of the middle compartment and an autonomous source of electricity are located, as well as the direct current electric motor of the aft compartment, respectively, and the aft compartment and the propeller are fastened together by a threaded connection, in addition, the propeller has sharpened metal blades for cutting underwater vegetation. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус малогабаритного автономного необитаемого подводного аппарата выполнен из стеклопластика.2. The device according to claim 1, characterized in that the housing of a small-sized autonomous uninhabited underwater vehicle is made of fiberglass. 3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что металлические элементы клиноцангового соединения прикреплены к корпусу малогабаритного автономного необитаемого подводного аппарата.3. The device according to claims 1 and 2, characterized in that the metal elements of the clinocangal connection are attached to the housing of a small-sized autonomous uninhabited underwater vehicle. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что антенны гидролокатора бокового обзора побортно расположены с возможностью корректировки угла наклона антенн.4. The device according to claim 1, characterized in that the side-scan sonar antennas are positioned on-board with the possibility of adjusting the angle of the antennas. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что бортовой компьютер снабжен накопителем на жестком диске, с возможностью передачи информации через Ethernet-порт.5. The device according to claim 1, characterized in that the on-board computer is equipped with a hard disk drive, with the ability to transmit information through an Ethernet port. 6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что электродвигатель постоянного тока выполнен безколлекторным с микропроцессорным управлением.6. The device according to claim 1, characterized in that the DC motor is made of brushless microprocessor-controlled. 7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что автономный источник электроэнергии имеет семь литий-ионных батарей, соединенных последовательно и размещенных спиралеобразно внутри корпуса источника электроэнергии.

7. The device according to claim 1, characterized in that the autonomous source of electricity has seven lithium-ion batteries connected in series and arranged helically inside the body of the source of electricity.