Маневровый телеуправляемый подводный аппарат
Владельцы патента RU 2751727:
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН (RU)
Изобретение относится к телеуправляемому подводному аппарату (ТПА) для обнаружения объектов под водой. Подводный аппарат содержит корпус, двигатели, кабель управления и передачи телевизионной и телеметрической информации, микропроцессор управления движением, береговой блок управления и питания. Вместо 4 двигателей используют два, установленных на оси вращения перпендикулярно главной продольной строительной оси подводного аппарата и имеющих возможность вращаться независимо друг от друга, управляемых микропроцессором, и с приводом от микроэлектродвигателей с помощью червячных передач или иного понижающего редуктора, так что вектор упора каждого двигателя может занимать независимое пространственное положение, а векторная сумма векторов упоров обеих двигателей позволяет виртуально управлять движением аппарата, выстраивая траектории предварительным вычислением положения суммарного вектора. Увеличивается маневренность. 3 ил.
Маневровый телеуправляемый подводный аппарат (ТПА) предназначен для целей поиска на донном грунте геологических и биологических продуктов разрушения слоев седиментации и визуального обследования поверхности грунта в районе остатков потопленных судов. К настоящему времени создано несколько видов и типов ТПА, снабженных телекамерой, позволяющие оператору-пилоту визуально управлять процессом поиска и направлением движения аппарата.
Известен ТПА патент [1], содержащий корпус, катушку с кабелем, электродвигатель. Аппарат снабжен электронным блоком управления, соединенным с кабелем, а также электродвигателем с винтом, обеспечивающим движение.
Недостатком устройства является одно направленность движения и зависимость от катушки кабеля.
Известен привязной ТПА ГНОМ-ИД, имеющий удаленный доступ через Интернет, снабженный четырьмя двигателями [2], телекамерой и блоком плавучести, рабочая глубина до 120 м, маршевая скорость до 3 узлов. Совокупная мощность потребления 150 Вт, вес аппарата 3 кг. Недостатком данного ТПА является наличие 4-х реверсивных двигателей, которые увеличивают массу и потребляемую мощность, что уменьшает автономность аппарата, а также увеличивает сопротивление воды движению аппарата. Для движения в вертикальной плоскости используются два других реверсивных двигателя. В совокупности энергопотребления двигателями аппарата возрастает, что ограничивает автономность.
Цель изобретения в том, чтобы, не увеличивая энергопотребление, увеличить маневренность, а так же уменьшить вес. Достичь этого можем другой кинематической схемой привода в движении аппарата. Указанная цель достигается тем, что используют только 2 реверсивных двигателя а не 4-е. При этом каждый двигатель установлен на своей оси, перпендикулярно главной продольной строительной оси.
Их установочное вращение осуществляется червячной парой (или низкооборотным редуктором), приводимой в движение микро электрическими двигателями, выполненными из антифрикционных материалов типа полиамидных материалов (капралактан, полиацеталь и др.), обладающих низким трением. Такая кинематическая схема позволяет независимо управлять вектором упора винта каждого двигателя на 180°. Оба двигателя независимо меняют ориентацию упоров, что позволяет свободно управлять общим вектором движения. При этом, позволяя управлять креном и тангажом, обеспечивать вращение аппарата вокруг вертикальной и горизонтальной оси используя, вместо 4-х двигателей (2-х вертикальных и 2-х горизонтальных), используют только два, установленных на оси вращения перпендикулярно главной продольной строительной оси подводного аппарата и имеющих возможность вращаться независимо друг от друга под управлением микропроцессора и приводами от микроэлектродвигателей с червячной передачей, так что вектор упора каждого двигателя может занимать независимое пространственное положение, а векторная сумма векторов упора обоих двигателей позволяет виртуально управлять движением аппарата, выстраивая траектории предварительным вычислением положения суммарного вектора упора. При этом движение может быть вращательным сразу относительно двух осей и не зависимо линейным.
Сущность изобретения разъясняется чертежами Фиг. 1-3. Здесь на Фиг. 1: общий вид аппарата с двумя маршевыми двигателями 1, ориентация которых параллельна главной строительной оси О-О. На Фиг. 2 показано сечение в плоскости поперечной главной строительной оси Х-Х. Здесь 2 - прочный несущий корпус, 3 - плавучесть, обеспечивающая, необходимую метацентрическую высоту аппарата, 4 - два вращающих поперечных привода с микродвигателем и червячным редуктором, для ориентации маршевых двигателей - 1, которые снабжены реверсивными винтами в насадках 5. Управление по кабелю 6. По нему же передача теле изображений от камеры 7.
Возможности управления представленной кинематической схемой показаны на всех трех изображениях: Фиг 1-3 разнообразным положением двигателей 1, которые работают независимо и управляются микропроцессором, который передает команды движению и получает телеметрию по кабелю 6, по нему же одновременно передается и телевизионное изображение от телекамеры 7.
Обычно для поисковых работ на шельфе где, гидростатическое давление не велико для изготовления носителей видеоаппаратуры которым требуется проникать в узкости и закоулки отверстия и кривые пути требуются именно виртуально подвижные аппараты, способные проникать в тесные полости. С другой стороны не требуются прочные конструкции. Обычно используют для изготовления корпусов глубоко анодированный АМГ-6, а для плавучестей пенопласт ПС-100 и т.п. Для управления приводами могут быть использованы без коллекторные электродвигатели типа: "Turnigy Trackstar 12Т 3300kv" [3] для машин и игрушек. Основные технические характеристики используемые в настоящей заявке в основном приведены и используются в прототипе и мало влияют на функциональные свойства предлагаемого технического решения.
Источники информации использованные при составлении заявки.
1. Утяков Л.Л., Комаров B.C. Патент RU №2127207 6В 63 С11/48
2. Ёлкин А.В., Комаров B.C., Розман Б.Я. История развития телеуправляемого микроробота ГНОМ. ИОРАН им. П.П. Ширшова Нахимовский пр-кт, д. 36. Москва, РФ.
3. Kateremre.com, TurnigyTrackstar, 12T3300kv.
Маневровый телеуправляемый подводный аппарат, содержащий корпус, двигатели, кабель управления и передачи телевизионной и телеметрической информации, микропроцессор управления движением, береговой блок управления и питания, отличающийся тем, что вместо 4 двигателей (2 вертикальных и 2 горизонтальных) используют только два, установленных на оси вращения перпендикулярно главной продольной строительной оси подводного аппарата и имеющих возможность вращаться независимо друг от друга, управляемых микропроцессором, и с приводом от микроэлектродвигателей с помощью червячных передач или иного понижающего редуктора, так что вектор упора каждого двигателя может занимать независимое пространственное положение, а векторная сумма векторов упоров обеих двигателей позволяет виртуально управлять движением аппарата, выстраивая траектории предварительным вычислением положения суммарного вектора упора.
