Устройство для удержания подводного аппарата на заданном расстоянии от дна

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УДЕРЖАНИЯ ПОДВОДНОГО АППАРАТА НА ЗАДАНРЮМ РАССТОЯНИИ ОТ ДНА, содержащее задатчик заданного расстояния от дна, датчик дифферента, эхолот, суммирующий усилитель, схему управления исполнительными органами, исполнительные органы, причем к входу суммиру- J .ющего усилителя подключены выход задатчика заданного расстояния от дна и выход датчика дифферента.выход суммирующего усилителя подключен ко входу схемы управления исполнительными органами, выход которой связан с иcпoлнитeльнымIi органами, отличающееся тем, что, с целью обеспечения безопасного огибания препятствий при движении аппарата вблизи дна со сложным рельефом, в устройство дополнительно введены два эхолота, пороговый элемент и' трехканальный коммутатор на два положения, при этом выход эхолота, измеряющего расстояние до препятствия вдоль продольной оси аппарата в направлении движения, соединен с первым входом коммутатора и управляюгр1м входом порогового элемента, вькод которого соединен с управляющим входом коммутатора, а выходы эхолотов, измеряющих расстояния до дна под разными углами к продольной оси аппарата, подключены к второму и третьему входам коммутатора, выходы которого соединены с входами суммирующего усилителя.§ ^О»оо toND0005Изобретение относится" к области гидроакустических навигационных устройств и может быть использовано в системах управления автономными подводными аппаратами.,Известно устройство обхода препятствий для буксируемого подводного аппарата. Расстояние до дна в нем определяется с помощью эхолокатора. ' Исполнительным органом, обесдечива-ющим вертикальное перемещение аппарата, является лебедка, находящаяся на буксирующем судне»Известно также устройство для удержания подводного аппарата на заданном расстоянии от дна, содержащее задатчик заданного расстояния от дна, датчик дифферента, суммирующий усилитель, схему управления исполнительными органами, исполнитель-

632236 А 1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИ К

РЕСПУБЛИК

1191 (11) (У1)5 G 01 S 15/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧИРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 2419718/23 (22) 15.11.76 (46) 30.04.92. Вюл. Р 16 (71) Институт автоматики и процессов управления с вычислительным центром Дальневосточного научного центра

АН CCCP (72) JI.Â.Êèñåëåâ и В.В.Никифоров (53) 629.127.4(088.8) (56) Патент США У 3.656.095, кл. G 01 S 9/66, 19?2.

Патент США М 3.646.507, кл. С 01 S 9/66, 1972.

r (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УДЕРЖАНИЯ

ПОДВОДНОГО АППАРАТА НА ЗАДАННОМ

РАССТОЯНИИ ОТ ДНА, содержащее задатчик заданного расстояния от дна, датчик дифферента, эхолот, суммирующий усилитель, схему управления исполнительными органами, исполнительные органы, причем к входу суммиру- ,ющего усилителя подключены выход задатчика заданного расстояния от дна и выход датчика дифферента, Изобретение относится к области гидроакустических навигационных устройств и может быть использовано в системах управления автономными подводными аппаратами, Известно устройство обхода препятствий для буксируемого подводного аппарата. Расстояние до дна в нем определяется с помощью эхолокатора.

Исполнительным органом, обеспечивавыход суммирующего усилителя подключен ко входу схемы управления исполнительными органами, выход которой связан с исполнительными органами, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения безопасного огибания препятствий при движении ànïàрата вблизи дна со сложным рельефом, в устройство дополнительно введены два эхолота, пороговый элемент и трехканальный коммутатор на два положения, при этом выход эхолота, измеряющего расстояние до препятствия вдоль продольной оси аппарата в направлении движения, соединен с первым входом коммутатора и управляющим входом порогового элемента, вьгход которого соединен с управляющим входом коммутатора, а выходы эхолотов, измеряющих расстояния до дна под разными углами к продольной оси аппарата, подключены к второму и третьему входам коммутатора, выходы которого соединены с входами суммирующего усилителя. ющим вертикальное перемещение аппарата, является лебедка, находящаяся на буксирующем судне.

Известно также устройство для удержания подводного аппарата на заданном расстоянии от дна, содержащее задатчик заданного расстояния от дна, датчик дифФерента, суммирующий усилитель, схему управления исполнительными органами, исполнительн! и: opl-ërtr, !!ричсм к входу суммиру-! от1!его ус илителу! !!Одк1поче!!ь! выход задатчика заданного расстояния от

0 дна и зыход датчика дифферента, выход суммирующего усилитезся подключен ко входу схемы управления ис!!олнительными органами, выход которой связан с исполнительными органами.

Недостатком известного устройства является то, что такое устройстго не обеспечивает обхода. резко выступающих препятствий, особенно

ll !! таких, которые имеют вид козырька

Цель!о изобретения является обеспечение безопасности огибания препятствий при движении аппарата вблизи дна со сложным рельефом.

Цель достигается тем, что в устройство дополнительно введены два эхолота, пороговый элемент и трехканальный коммутатор на два положения, при этом выход эхолота, измеряющего расстояние до препятствия вдоль продольной оси аппарата в направлении движения, соединен с первым входом коммутатора и управляющим входом порогового элемента, выход которого соединен с улравля!ощим входом коммутатора, а выходы эхолотов, измеряющих расстояния до дна под разными углами к продольной оси аппарата, подкл!очены ко второму и третьему входам коммутатора, выходы которого соединены со входами суммирующего усилителя,.

На чертеже изображена блок»схема устройс ва для удержания подводного аппарата на заданном расстоянии от дна.

Устройство содержит три эхолота

1, 2, 3. Главный максимум диаграммы направленности эхолота 1 направлен вперед вдоль продольной оси аппарата, линия визирования эхолота 2 направлеь на вперед под углом, например, 45 к поперечной оси, а линия визирования эхолота 3 в данном примере совпадает с поперечной осью в вертикальнопродольной плоскости. Выходы первого, второго и третьего эхолотов подсоединены к первому и третьему входам трехканального электронного коммутатора (переключателя) 4. Управляющий вход коммутатора соединен с выходом порогового элемента 5, вход которого подключен к выходу эхолота 1, Уст- ройство содержит также суммирующий усилчтель 6, предназначенный для выработки напряжения, пропорциональствии с формулой".

35, + (" + H<ã)d2 + (naÇ)dз

Р 1 1

А(" + -- + --)d + CV, (1)

at а> а5 5 4

@) где U

deal (t сигнал управления; заданное расстояние до дна; измеренные эхолотом расстояния, причем индексу — 1 соответствует направление, совпадающее с продольной осью аппарата, угол дифферента; параметры регулирования, обусловленные гидродинамическими свойствами аппараV

АВС— та; а, — коэффициент, равный отношению заданного расстояния к предельно максимальному расстоянию; а - угловые коэффициенты.

Напряжение на выходе порогового элемента 5, например триггера Шмитта, с

236 ного сигttasry управзсе!и!я. Суммирующий усилите !ь 6 содержит операционный усиз!итель 7, охваченный отрицательной обратной связью (соцратив !ение

8), и имеет восемь входов с переменными сонротивле!!иями по каждому входу 91-9, Первые шесть входов соединены с шестью выходами коммутатора 4..

Седьмой вход усилителя соединен с выходом задатчика 10 заданного расстояния до дна, а восьмой — с выходом датчика дифферента 11. Коммутатор 4 предназначен для подключения в первом реж>в!е выхода эхолота 1 к первому входу суммирующего усилителя, выхода эхолота 2 — к третьему входу,, а выхода эхолота 3 — к пятому входу, а во втором ре!!жме, когда дальность уО до препятствия, измеренная эхолотом меньше критической — для подкл!очения выхода 1-го эхолота по второму входу суммирующего усилителя, 2-ro эхолота — к четвертому, а третьего— к шестому входам. Выход у-силителя 6 соединен с входом схемы 12 управления рулями, которая связана с рулями 13.

Рассмотрим работу устройства в том режиме, когда на выходе эхолота

1 имеется напряжение, соответствующее значению дальности, больше критической. Сигнал! управления при этом режиме формируется в соответ имеет высокий уровень и удерживает коммутатор в положении, как показано на чертеже; напряжения, пропорциональные измеренным эхолотами расстояниями, подаются на 1-й, 3-й и 5-й входы суммирующего усилителя 6. КоэфАициенты передачи по этим входам, обусловленные сопротивлением обратной связи 8 и сопротивлениями входных цепей 94, 9>, 9 -, соответствуют весовым коэффициентам в Аормуле .(1), а именно: по 1-му входу соответствует коэфАициенту А, по 3-му входу— коэффициенту (А + Ва ), по 5-му входу — коэффициенту (А-Ва ), Коэффициенты передачи по 7-му

) и по 8-му входам обусловлены весами

1 1 1 соответственно А(- + — + — ) и С.

B. Bg а"3

В суммирующем уси а теле 6 формируется сигнал управления согласно Формуле (1), который поступает затем через схему 12 управления рулями на исполнительные механизмы рулей 13.

Как только перед аппаратом появляется крутой подъем или резко выступающее препятствие на расстоянии, равном

IofH меньшем критическс го, устр йство переходит во второй режим, При этом срабатывает пороговый лемент 5, н;— пряжение на его выходе принимае r низкий уровень, и коммутатор 4 переключается Во второе положение. Bhl— ходы эхолотов подсоединяются к 2-му, к 4-му и 6-му входам суммирующего усилителя. КоэААициенты передачи усилителя по этим входам выбраны в соответствии с формулой: (А + Га ) d + (А — Ва )с1 +

+ Ad — А(-. + — + -)d + СЧ, (2) 1 1 1

3 а1 аг аэ Эл* а именно: по 2-му входу козАфициент (А + Ва,), по 4-му — (А — Ва ) и по 6-му входу коэффициент А.

И В этом случае, как видНо из формулы (2), сигнал первого эхолота участвует в формировании сигнала управления с наибольшим весом, а сигнал второго эхолота — с наимень25 шим. Такое соотношение весовых коэффициентов позволяет аппарату совершить маневрирование для обхода препятствия.