Многофункциональное устройство для осуществления глубоководного контроля за подводной средой и подводно-техническими работами
Владельцы патента RU 2760985:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВО ИрГУПС) (RU)
Изобретение относится к области водолазного оборудования, а именно к устройствам для видеонаблюдения за подводной средой и контроля проведения подводно-технических работ. Устройство состоит из универсального подводного модуля и управляющего модуля, размещаемого на плавсредстве или по возможности на берегу, соединенных между собой кабель-тросом связи. Подводный модуль имеет шесть инфракрасных видеокамер, обеспечивающих круговой обзор, шесть гидроакустических излучателей, установленных соосно с ними, подводный микрофон, глубинный электрический термометр и тензорезисторный цифровой глубиномер. Сигналы со всех этих приборов поступают на вмонтированный в корпус подводного модуля концентратор информации с приемопередатчиком, далее по кабель-тросу связи информация поступает на приемопередатчик управляющего модуля, содержащего также GPS-приемник. Информация от приемопередатчика и от GPS-приемника выводится на устройство хранения и отображения информации. Достигается обеспечение постоянного кругового обзора. Повышается безопасность и эффективность проведения подводных обследовательских и водолазных работ. 1 ил.
Предлагаемое устройство относится к области водолазного оборудования, в частности к устройствам для видеонаблюдения за подводной средой и контроля проведения подводно-технических работ.
В настоящее время при производстве подводно-технических водолазных работ по обследованию, техническому обслуживанию и ремонту гидротехнических сооружений и разных подводных объектов, в том числе опор автомобильных и железнодорожных мостов, водолаз не имеет полноценной информации о происходящем вокруг него, а применяемые средства визуального контроля не обеспечивают постоянного кругового или сферического обзора, в том числе в условиях плохой видимости [1].
Проведение подводных работ по обследованию гидротехнических сооружений и разных подводных объектов, в том числе опор автомобильных и железнодорожных мостов, также требует обеспечения постоянного кругового обзора в условиях отсутствия видимости, что особенно важно при обследовании внутренней части их конструкций или при работе в мутной воде.
Известен малогабаритный телеуправляемый подводный аппарат (RU 2387570 С1), который содержит раму модульной конструкции, блок плавучести, установленный в верхней части подводного аппарата, движители горизонтального и вертикального хода, светильники, обзорную видеокамеру, установленную посредством кронштейна над поверхностью блока плавучести, стационарную черно-белую видеокамеру [2].
В верхней части подводного аппарата соосно с его вертикальной осью установлен перфорированный контейнер для сбора подводных образцов. Подводный аппарат содержит также снабженный охватом манипулятор и герметичный привод, при этом манипулятор установлен на выходном валу привода. На свободном конце выходного вала привода манипулятора установлена видеокамера таким образом, что ее ось визирования постоянно направлена в центр охвата манипулятора. Повышается эффективность сбора подводных образцов и подъема их на поверхность без ухудшения при этом остойчивости и маневренных качеств самого аппарата.
Таким образом, рассматриваемый аппарат предназначен, в первую очередь, для сбора подводных образцов и подъема их на поверхность. К недостаткам данного аппарата можно отнести сложно-техническое оснащение - множественные узлы технических соединений, большие габариты и вес, что соответственно усложняет его техническое обслуживание и транспортировку. Также недостатком этого аппарата является ограниченный угол обзора и отсутствие контроля «в слепую», то есть в условиях плохой видимости.
Также известно устройство для осуществления внешней дефектоскопии подводных вертикальных гидротехнических сооружений (RU 2724156 С1), близкое к прототипу. Данное изобретение служит для обслуживания и периодического осмотра поверхностей подводной части гидротехнической инфраструктуры, а именно к телеуправляемым подводным робототехническим системам, обеспечивающим высокоточное обследование, в том числе с применением методов неразрушающего контроля, профилирование подводных протяженных, преимущественно вертикально расположенных поверхностей объектов [3].
Рассматриваемое устройство содержит последовательное тросовое соединение якоря, подвижного носителя и плавающего буя, создающее тросовую линию. Якорь и плавающий буй размещены на концах тросовой линии. Плавающий буй снабжен блоком управления, аккумуляторной батареей, согласованной парой горизонтальных движителей, модулем навигации глобальной спутниковой системы позиционирования и антенной Wi-Fi, предназначенной для передачи гидроакустической информации оператору и приема от него управляющих команд.
Подвижный носитель установлен на тросе с возможностью движения по тросовой линии и снабжен гидролокатором с переключаемой рабочей частотой, центральным управляющим компьютером, инерциальной измерительной системой, вертикальным и парой горизонтальных движителей, для ориентирования подвижного носителя.
Таким образом, за счет расширении арсенала технических средств, предназначенных для внешней дефектоскопии подводных вертикальных гидротехнических сооружений с высокой детализацией изображения при выполнении съемки на глубине, а также возможности более точной привязки изображения к объекту, рассматриваемое устройство позволяет решать широкий круг задач. К недостаткам данного изобретения следует отнести ограниченность обзора, что снижает его эффективность и также отсутствие контроля «в слепую», то есть в условиях плохой видимости.
В качестве прототипа рассматривается устройство для осуществления глубоководного контроля за подводной средой и подводно-техническими работами (RU 2728888 С1). Данное изобретение служит для обеспечения и постоянного сферического обзора и контроля проведения подводных обследовательских и водолазных работ по техническому обслуживанию и ремонту гидротехнических сооружений и разных подводных объектов, в том числе опор автомобильных и железнодорожных мостов, и как следствие повышение безопасности и эффективности проведения указанных работ.
Однако существенным недостатком данного изобретения является малая функциональность и отсутствие контроля «в слепую», то есть в условиях плохой видимости. Кроме этого, при перегорании ламп, используемых для освещения одной из шести зон съемки, расположенных по сфере, пропадает освещение в одном или нескольких направлениях.
Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей устройства для осуществления глубоководного контроля за подводной средой и подводно-техническими работами, в том числе обеспечение контроля в условиях плохой видимости и при отсутствии освещения.
Это достигается тем, что предлагаемое многофункциональное устройство, предназначенное для осуществления глубоководного контроля за подводной средой и проведения подводных обследовательских и водолазных работ, состоит из универсального подводного модуля с прочным металлическим корпусом и управляющего модуля, размещаемого на плавсредстве, а при возможности на берегу, соединенных между собой кабель-тросом связи.
Отличие от прототипа состоит в том, что внутри универсального подводного модуля в отсеках установлено шесть инфракрасных видеокамер, что обеспечивает постоянный сферический обзор независимо от условий видимости. Дополнительно установлены подводный микрофон, шесть гидроакустических излучателей, глубинный электрический термометр и тензорезисторный цифровой глубиномер.
Подводный микрофон предназначен для измерительных целей и для прослушивания подводных звуков. Микрофон помогает определить расстояние до объекта, от которого исходит звук (шум). Также микрофон предназначен для прослушивания и записи технических шумов и звуков, например, от работающей техники и другие различные звуки природного происхождения.
Шесть гидроакустических излучателей, установленных рядом с шестью инфракрасными видеокамерами и соосно с ними направленных, предназначены для решения задачи подводной локации.
Глубинный электрический термометр предназначен для определения температуры непосредственно в месте проведения обследования объекта.
Тензорезисторный цифровой глубиномер предназначен для измерения глубины погружения универсального подводного модуля и определения расстояния до обследуемого объекта или выявленного на объекте подозрительного места.
Также отличием от прототипа является то, что в управляющем модуле дополнительно установлен GPS-приемник с целью позиционирования и определения его местоположения.
Принцип действия устройства и способ контроля поясняется фигурой. На фиг. 1 изображена структурная схема устройства.
Универсальный подводный модуль 1 предлагаемого устройства, содержит шесть инфракрасных видеокамер 2, обеспечивающих круговой обзор, подводный микрофон 3, шесть гидроакустических излучателей 4, глубинный электрический термометр 5 и тензорезисторный цифровой глубиномер 6. Сигналы со всех этих приборов поступают на вмонтированный в корпус подводного модуля 1 концентратор информации с приемопередатчиком 7.
Далее по кабель-тросу связи 8 информация от универсального подводного модуля поступает на приемопередатчик 10 управляющего модуля 9, содержащего также GPS-приемник 11. Информация от приемопередатчика и от GPS-приемника выводится на устройство хранения и отображения информации 12 (ноутбук).
На устройстве хранения и отображения информации управляющего модуля в центре экрана выводится панорамное изображение с возможностью вращения во всех плоскостях, а по краям отдельно изображение с каждой из шести инфракрасных видеокамер и от шести гидроакустических излучателей, что позволяет контролировать подводную среду во всех направлениях и при любых условиях видимости. В верхней части экрана выводится информация о глубине и температуре в месте нахождения универсального подводного модуля, а также координаты места нахождения управляющего модуля.
Предлагаемое устройство имеет следующие функциональные возможности:
- дистанционное визуальное и звуковое обследование гидротехнических сооружений и разных подводных объектов, в том числе трубопроводов, опор автомобильных и железнодорожных мостов, за счет обеспечения записи звука и постоянного кругового обзора независимо от условий видимости;
- осуществление подводного технического надзора при проведении водолазных работ, связанных с техническим обслуживанием и ремонтом подводных объектов;
- осуществление контроля температуры непосредственно в месте проведения обследования объекта и определения расстояния до обследуемого объекта или выявленного на объекте места требующего более детального обследования.
Таким образом, применение предлагаемого устройства обеспечивает повышение безопасности и эффективности проведения обследовательских подводных и водолазных работ по техническому обслуживанию и ремонту гидротехнических сооружений и разных подводных объектов, в том числе трубопроводов, опор автомобильных и железнодорожных мостов.
Список использованных источников
1. Справочник водолаза. Вопросы и ответы: 2-е изд. перераб. и. доп. / И.В. Меренов, В.В. Смолин. Л.: Судостроение, 1990. - 400 с.
2. Малогабаритный телеуправляемый подводный аппарат. Патент на изобретение №2387570. РФ: МПК В63С 11/00 / Щербатюк А.Ф., Костенко В.В., Быканова А.Ю. Заявл. 29.12.2008 г. Опубл. 27.04.2010 г. Бюл. №12.
3. Устройство для внешней дефектоскопии подводных вертикальных гидротехнических сооружений. Патент на изобретение №2724156 РФ: МПК G01S 15/88 / Дунчевская С.В., Сторожев П.П., Дьяконов М.В., Оленин А.Л. Заявл. 18.12.2019 г. Опубл. 22.06.2020 г. Бюл. №18.
4. Устройство для осуществления глубоководного контроля за подводной средой и подводно-техническими работами. Патент на изобретение №2728888 РФ: МПК В63С 11/34; В63С 11/48 / Селезнев В.Г., Пультяков А.В. Заявл. 18.11.2019 г. Опубл. 31.07.2020 г. Бюл. №22.
Многофункциональное устройство для осуществления глубоководного контроля за подводной средой и подводно-техническими работами, состоящее из универсального подводного модуля и управляющего модуля, размещенного, например, на плавсредстве, соединенных между собою кабель-тросом связи, отличающееся тем, что внутри универсального подводного модуля установлен концентратор информации и приемопередатчик подводного модуля, в который поступает информация с электрического термометра, тензорезисторного цифрового глубинометра и подводного микрофона, а также с шести инфракрасных видеокамер, соединенных соосно с шестью гидроакустическими излучателями, передаваемая в приемопередатчик управляющего модуля с GPS-приемником и блоком хранения и отображения информации.
