RU205927U1

RU205927U1 - MOBILE ABOVE PLATFORM FOR BASING AN AUTONOMOUS UNHABITABLE UNDERWATER VEHICLE

Info

Publication number: RU205927U1
Application number: RU2021112048U
Authority: RU
Inventors: Александр Леонидович Гусев; Нияз Дамирович Валиуллин; Даниил Александрович Перепелкин; Иван Борисович Шмыров
Priority date: 2021-04-27
Filing date: 2021-04-27
Publication date: 2021-08-12

Abstract

Полезная модель относится к области морской техники, в частности к платформам для автономных необитаемых подводных аппаратов (АНПА), и может быть применима в мониторинговых, исследовательских и поисковых работах, предполагающих нахождение АНПА на большом удалении от берега. Предложена мобильная надводная платформа для базирования автономного необитаемого подводного аппарата, содержащая раму, аккумуляторы для накопления заряда, герметичный бокс, в котором расположен блок управления электронным оборудованием, блок спутниковой системы навигации и систему беспроводной связи, обеспечивающую удаленное управление платформой, в верхней части мобильной надводной платформы на поддерживающей раме расположена солнечная панель, заряжающая аккумуляторы, в герметичном боксе дополнительно расположена система позиционирования платформы, обеспечивающая точное взаимное расположение автономного необитаемого подводного аппарата и мобильной надводной платформы, под рамой мобильной надводной платформы на стойках расположены 2 и более движителя, модуль автоматической зарядки автономного необитаемого подводного аппарата, блоки плавучести платформы, обеспечивающие положительную плавучесть, устройство стыковки с автономным необитаемым подводным аппаратом. Техническим результатом является увеличение продолжительности времени автономной работы мобильной надводной платформы для базирования автономных необитаемых подводных аппаратов при проведении мониторинговых, исследовательских и поисковых подводных работ.The utility model relates to the field of marine technology, in particular to platforms for autonomous unmanned underwater vehicles (AUVs), and can be applied in monitoring, research and prospecting operations involving the location of the AUV at a great distance from the coast. A mobile surface platform for basing an autonomous unmanned underwater vehicle is proposed, containing a frame, batteries for accumulating charge, a sealed box in which an electronic equipment control unit, a satellite navigation system unit and a wireless communication system providing remote platform control are located in the upper part of the mobile surface platform a solar panel is located on the supporting frame, charging the batteries; in the sealed box, the platform positioning system is additionally located, which ensures the exact relative position of the autonomous unmanned underwater vehicle and the mobile surface platform; underwater vehicle, platform buoyancy blocks providing positive buoyancy, a docking device with an autonomous unmanned underwater vehicle. The technical result is to increase the duration of the autonomous operation of a mobile surface platform for basing autonomous unmanned underwater vehicles during monitoring, research and search underwater work.

Description

Полезная модель относится к области морской техники, в частности к платформам для автономных необитаемых подводных аппаратов (АНПА), и может быть применима в мониторинговых, исследовательских и поисковых работах, предполагающих нахождение АНПА на большом удалении от берега.The utility model relates to the field of marine technology, in particular to platforms for autonomous unmanned underwater vehicles (AUVs), and can be applied in monitoring, research and prospecting operations involving the location of the AUV at a great distance from the coast.

Известен аналог технологический комплекс «Абиссаль - 3» для морских глубоководных геологоразведочных работ (патент RU 106965 U1, опубл. 27.07.2011, МПК G01V 11/00, G05D 27/00), содержащий размещенную на судне-носителе бортовую часть, соединенную кабель-тросом с буксируемой забортной частью комплекса, причем бортовая часть связана с судовым спуско-подъемным устройством, судовой аппаратурой спутниковой радионавигационной системы и судовой аппаратурой гидроакустической навигационной системы и включает блок управления работой забортной частью комплекса, блок сбора данных измерений и блок обработки и регистрации информации.Known analogue technological complex "Abyssal - 3" for deep sea geological exploration (patent RU 106965 U1, publ. 27.07.2011, IPC G01V 11/00, G05D 27/00) a cable with a towed outboard part of the complex, and the side part is connected to the ship's launching and lifting device, the ship's satellite radio navigation system equipment and the ship's hydroacoustic navigation system equipment and includes a control unit for the outboard part of the complex, a measurement data collection unit and a data processing and recording unit.

Недостатком данного технического решения является низкая энергоэффективность эксплуатации комплекса вследствие размещения бортовой части на энергозатратном судне-носителе, другим недостатком является сложность эксплуатации комплекса при ухудшении погодных условий вследствие соединения аппарата с бортовой частью с помощью гибкого кабель-троса.The disadvantage of this technical solution is the low energy efficiency of the operation of the complex due to the placement of the onboard part on an energy-consuming carrier vessel, another disadvantage is the complexity of the operation of the complex when the weather conditions deteriorate due to the connection of the apparatus with the onboard part using a flexible cable-rope.

Известен аналог способ производства промысловых работ на глубоководном шельфе (патент RU 2702470 C1, опубл. 08.10.2019, МПК E21C 50/00, B63B 21/50). Техническое решение содержит, надводную часть, которая включает транспортное судно, подводную часть, которая включает оборудование для добычи полезных ископаемых, плот с переменной плавучестью, который поддерживается тросом с надводным судном, и отделяемый контейнер для сбора и временного хранения добытых полезных ископаемых. Плот представляет собой облегченную конструкцию, собранную из полых труб и приспособленную для эксплуатации на сверхбольших глубинах. Плот в рабочем состоянии находится в толще воды, оснащен техническим оборудованием, назначение которого связано с выполняемыми производственными работами. Плот связан электрическими кабелями с надводным транспортным судном, которое в свою очередь снабжено приводом для приведения в движение троса. Плот снабжен натяжными опорами с балластным грузом. Натяжные опоры могут быть выполнены вертикальными и/или наклонными в виде многозвенных цепей, и/или канатов, и/или телескопических элементов. Балластные грузы не касаются грунта. Натяжные опоры снабжены датчиками для измерения силы натяжения. Устройство управления плавучестью контейнеров может представлять собой объем, связанный с контейнером и заполненный средой, или баллон с воздухом.A known analogue of the method for the production of commercial operations on the deep-sea shelf (patent RU 2702470 C1, publ. 08.10.2019, IPC E21C 50/00, B63B 21/50). The technical solution contains, a surface part, which includes a transport vessel, an underwater part, which includes equipment for mining, a raft with variable buoyancy, which is supported by a cable with a surface ship, and a detachable container for the collection and temporary storage of the extracted minerals. The raft is a lightweight structure made of hollow tubes and adapted for operation at extra-deep depths. The raft is in working order in the water column, equipped with technical equipment, the purpose of which is related to the production work performed. The raft is connected by electrical cables to a surface transport vessel, which in turn is equipped with a drive for propelling a cable. The raft is equipped with tensioning legs with ballast weight. Tension supports can be made vertical and / or inclined in the form of multi-link chains and / or ropes and / or telescopic elements. Ballast weights do not touch the ground. The tensioning feet are equipped with sensors for measuring the tensile force. The buoyancy control device for containers can be a volume associated with the container and filled with medium, or an air cylinder.

Недостатком данного технического решения является низкая энергоэффективность эксплуатации комплекса вследствие размещения бортовой части на энергозатратном судне-носителе, другим недостатком является низкая мобильность комплекса при выполнении работ вследствие использования поддерживающего троса, соединяющую подводную часть комплекса с надводной.The disadvantage of this technical solution is the low energy efficiency of the operation of the complex due to the placement of the side part on an energy-consuming carrier vessel, another disadvantage is the low mobility of the complex when performing work due to the use of a supporting cable connecting the underwater part of the complex with the surface.

Наиболее близким по технической сущности взятым в качестве прототипа является модульный автономный необитаемый подводный аппарат "Океаника" (патент RU 193 287 U1, опубл. 22.10.2019, МПК B63G 8/00, B63H 25/00, B63С 11/48). Модульный автономный необитаемый подводный аппарат, содержащий пластиковый корпус с размещенными в нем герметичными модулями, корпуса которых выполнены из радиопрозрачного материала, при этом упомянутые модули снабжены собственными источниками электроэнергии и электронной аппаратурой с радиомодулями, объединяющими электронную аппаратуру всех модулей в единую беспроводную информационно-управляющую сеть, с возможностью взаимосвязи аппарата с пультом управления, расположенным на транспортном средстве сопровождения или непосредственно у оператора, отличающийся тем, что в него дополнительно введены надводный модуль, содержащий источник электроэнергии, блок проводной связи, радиомодуль, блок спутниковой системы навигации, электромеханическую аппаратуру для перемещения модуля по водной поверхности, причем надводный модуль связан с подводной частью аппарата проводной линией связи, а с упомянутым пультом управления связан радио модуль надводной части аппарата.The closest in technical essence taken as a prototype is a modular autonomous unmanned underwater vehicle "Oceanica" (patent RU 193 287 U1, published 10/22/2019, IPC B63G 8/00, B63H 25/00, B63C 11/48). A modular autonomous unmanned underwater vehicle containing a plastic case with sealed modules placed in it, the cases of which are made of radio-transparent material, while these modules are equipped with their own power sources and electronic equipment with radio modules that combine the electronic equipment of all modules into a single wireless information and control network, with the possibility of interconnection of the apparatus with a control panel located on the escort vehicle or directly at the operator, characterized in that a surface module is additionally introduced into it, containing a power source, a wired communication unit, a radio module, a satellite navigation system unit, electromechanical equipment for moving the module along water surface, and the surface module is connected to the underwater part of the apparatus by a wired communication line, and the radio module of the surface part of the apparatus is connected to the above-mentioned control panel.

Недостатком является низкая мобильность комплекса при выполнении работ вследствие использования проводной линии связи, соединяющей подводную часть комплекса с надводной, другим недостатком технического решения является ограниченный район выполнения подводных работ вследствие привязки подводного аппарата к расположению бортовой части, а также зависимость охвата территории выполняемых работ от длины кабеля проводной линии связи.The disadvantage is the low mobility of the complex when performing work due to the use of a wire communication line connecting the underwater part of the complex with the surface, another disadvantage of the technical solution is the limited area of underwater work due to the binding of the underwater vehicle to the location of the onboard part, as well as the dependence of the coverage of the work performed on the length of the cable wired communication line.

Технической проблемой является создание мобильной надводной платформы для базирования автономного необитаемого подводного аппарата с возможностью удаленного управления посредством беспроводной связи для выполнения мониторинговых, исследовательских и поисковых подводных работ на большом удалении от берега.A technical problem is the creation of a mobile surface platform for basing an autonomous unmanned underwater vehicle with the possibility of remote control via wireless communication to perform monitoring, research and search underwater operations at a great distance from the coast.

Техническим результатом является увеличение продолжительности времени автономной работы мобильной надводной платформы для базирования автономных необитаемых подводных аппаратов при проведении мониторинговых, исследовательских и поисковых подводных работ.The technical result is to increase the duration of the autonomous operation of the mobile surface platform for basing autonomous unmanned underwater vehicles during monitoring, research and search underwater work.

Технический результат достигается тем, что мобильная надводная платформа для базирования автономного необитаемого подводного аппарата, содержит раму, аккумуляторы для накопления заряда, герметичный бокс, в котором расположен блок управления электронным оборудованием, блок спутниковой системы навигации и система беспроводной связи, обеспечивающая удаленное управление платформой, в верхней части мобильной надводной платформы на поддерживающей раме расположена солнечная панель, заряжающая аккумуляторы, в герметичном боксе дополнительно расположена система позиционирования платформы, обеспечивающая точное взаимное расположение автономного необитаемого подводного аппарата и мобильной надводной платформы, под рамой мобильной надводной платформы на стойках расположены 2 и более движителя, модуль автоматической зарядки автономного необитаемого подводного аппарата, блоки плавучести платформы, обеспечивающие положительную плавучесть, устройство стыковки с автономным необитаемым подводным аппаратом.The technical result is achieved by the fact that a mobile surface platform for basing an autonomous unmanned underwater vehicle contains a frame, batteries for accumulating charge, a sealed box in which an electronic equipment control unit, a satellite navigation system and a wireless communication system providing remote control of the platform are located. On the upper part of the mobile surface platform, a solar panel is located on the supporting frame, charging the batteries; in the sealed box, the platform positioning system is additionally located, which ensures the exact relative position of the autonomous unmanned underwater vehicle and the mobile surface platform; module for automatic charging of an autonomous unmanned underwater vehicle, platform buoyancy units providing positive buoyancy, a docking device with an autonomous unmanned underwater vehicle ohm.

Автономность мобильной надводной платформы определяется максимально допустимым временем нахождения в море без пополнения энергии и запасов.The autonomy of a mobile surface platform is determined by the maximum allowable time at sea without replenishment of energy and reserves.

Предлагаемая полезная модель позволит получить мобильную надводную платформу для базирования АНПА за счет возможности использования мобильной надводной платформы на больших расстояниях от берега, которая позволяет достигать место назначения, за счет движителей установленных на стойках, что в свою очередь позволяет отказаться от судна носителя, что приводит к уменьшению затрат на его обеспечение, приводит к увеличению области применения, применение солнечных батарей позволяет использовать солнечную энергию для восполнения запасов электроэнергии, необходимой для функционирования мобильной надводной платформы и АНПА.The proposed utility model will make it possible to obtain a mobile surface platform for basing the AUV due to the possibility of using a mobile surface platform at long distances from the coast, which allows reaching the destination, due to the propellers installed on the racks, which in turn makes it possible to abandon the carrier vessel, which leads to a decrease in the cost of providing it, leads to an increase in the field of application, the use of solar panels allows the use of solar energy to replenish the reserves of electricity necessary for the functioning of the mobile surface platform and the AUV.

Для пояснения технической сущности мобильной надводной платформы для базирования автономного необитаемого подводного аппарата рассмотрим чертежи, на которых изображено:To clarify the technical essence of a mobile surface platform for basing an autonomous unmanned underwater vehicle, consider the drawings, which show:

на фиг.1 - вид спереди;figure 1 is a front view;

на фиг.2 - вид справа;figure 2 is a right side view;

на фиг.3 - вид слева.figure 3 is a left side view.

где 1 - рама; 2 - движители; 3 - стойки движителей; 4 - блоки плавучести платформы; 5 - герметичный бокс; 6 - солнечная панель; 7 - аккумуляторы; 8 - автономный необитаемый подводный аппарат; 9- устройство стыковки с автономным необитаемым подводным аппаратом; 10 - поддерживающая рама; 11 - модуль автоматической зарядки автономного необитаемого подводного аппарата, 12 - блок управления электронным оборудованием; 13- блок спутниковой системы навигации, 14 - системы беспроводной связи, 15 - система позиционирования платформы.where 1 is the frame; 2 - movers; 3 - propeller stands; 4 - blocks of platform buoyancy; 5 - sealed box; 6 - solar panel; 7 - batteries; 8 - autonomous unmanned underwater vehicle; 9- device for docking with an autonomous unmanned underwater vehicle; 10 - supporting frame; 11 - module for automatic charging of an autonomous unmanned underwater vehicle, 12 - electronic equipment control unit; 13 - satellite navigation system unit, 14 - wireless communication systems, 15 - platform positioning system.

Мобильная надводная платформа для базирования автономного необитаемого подводного аппарата, содержащая раму 1, движители 2, установленные на стойках 3, которые установлены на краях передней и задней частях платформы, пару блоков плавучести 4, расположенные параллельно диаметральной плоскости и обеспечивающие положительную плавучесть платформы, герметичный бокс 5 закреплен на раме 1 и предназначен для герметичного хранения блока управления электронным оборудованием 12, блока спутниковой системы навигации 13, системы беспроводной связи 14, системы позиционирования платформы 15, солнечную панель 6, установлена на поддерживающей раме 10 и располагается по всей площади надводной платформы, что обеспечивает максимальную его эффективность, аккумуляторы 7, закреплены также на раме 1. Устройство стыковки 9 с автономным необитаемым подводным аппаратом 8, располагается под рамой 1 в центре величины платформы, что позволяет при стыковки транспортировки аппарата не изменять центр величины платформы, модуль автоматической зарядки автономного необитаемого подводного аппарата 11, закреплен на устройстве стыковки с автономным необитаемым подводным аппаратом 9.A mobile surface platform for basing an autonomous unmanned underwater vehicle, containing a frame 1, propellers 2 mounted on racks 3, which are installed on the edges of the front and rear parts of the platform, a pair of buoyancy blocks 4, located parallel to the center plane and providing positive buoyancy of the platform, a sealed box 5 fixed on the frame 1 and designed for hermetic storage of the electronic equipment control unit 12, the satellite navigation system unit 13, the wireless communication system 14, the platform positioning system 15, the solar panel 6, is installed on the supporting frame 10 and is located over the entire area of the surface platform, which provides its maximum efficiency, accumulators 7, are also fixed on the frame 1. The docking device 9 with the autonomous unmanned underwater vehicle 8, is located under the frame 1 in the center of the platform size, which makes it possible not to change the center of the platform size when docking the vehicle transportation , the module for automatic charging of the autonomous unmanned underwater vehicle 11, is attached to the device for docking with the autonomous unmanned underwater vehicle 9.

Мобильная надводная платформа для базирования АНПА работает следующим образом:A mobile surface platform for AUV basing works as follows:

Мобильная надводная платформа спускается на воду с берега, либо судна носителя. После чего мобильная надводная платформа с помощью установленных под рамой 1 на стойках 3 движителей 2 достигает места назначения. Определения места назначения осуществляется при помощи блока спутниковой навигации 13, направление движения к месту назначения, а также удержание в месте работы выполняется с помощью движителей 2. После того как мобильная надводная платформа достигла места назначения, с помощью устройство стыковки с автономным необитаемым подводным аппаратом 9 происходит процесс отстыковки АНПА 8 от платформы, затем АНПА 8 производит исследовательские работы в автономном режиме. По окончанию работ с помощью системы позиционирования платформы 15, АНПА производит стыковку путем использования устройства стыковки с автономным необитаемым подводным аппаратом 9 и зарядку посредством модуля автоматической зарядки автономного необитаемого подводного аппарата 11. Удаленное управление платформой осуществляется посредством системы беспроводной связи 14, установленная в герметичном боксе 5. С помощью системы беспроводной связи 14 происходит загрузка программы для АНПА 8, после чего АНПА 8 после отстыковки производит работу по ранее загруженной программе. Система питания электронного оборудования платформы основана на работе солнечной панели 6, которая в свою очередь так же заряжает аккумуляторы мобильной надводной платформы 7, в которых накапливается заряд для последующей зарядки АНПА 8 после проведенных работ. Накопленный заряд в аккумуляторах 7 позволяют работать платформе даже в ночное время суток, после разрядки аккумуляторов, в дневное время солнечные панели 6 заново производят зарядку аккумуляторов 7.A mobile surface platform is launched from the shore or from a carrier vessel. After that, the mobile surface platform with the help of propellers 2 installed under the frame 1 on the racks 3 reaches its destination. Determination of the destination is carried out using a satellite navigation unit 13, the direction of movement to the destination, as well as retention in the place of work is performed with the help of propellers 2. After the mobile surface platform has reached its destination, using a docking device with an autonomous unmanned underwater vehicle 9 occurs the process of undocking the AUV 8 from the platform, then the AUV 8 performs research work in an autonomous mode. At the end of the work, using the platform positioning system 15, the AUV makes docking by using a docking device with an autonomous unmanned underwater vehicle 9 and charging by means of an automatic charging module of an autonomous unmanned underwater vehicle 11. Remote control of the platform is carried out by means of a wireless communication system 14 installed in a sealed box 5 With the help of the wireless communication system 14, the program for the AUV 8 is loaded, after which the AUV 8, after undocking, performs work according to the previously loaded program. The power supply system of the platform electronic equipment is based on the operation of the solar panel 6, which in turn also charges the batteries of the mobile surface platform 7, in which the charge is accumulated for subsequent charging of the AUV 8 after the work carried out. The accumulated charge in the batteries 7 allows the platform to work even at night, after the batteries are discharged, in the daytime the solar panels 6 recharge the batteries 7.

По своим технико-экономическим возможностям по сравнению с известными аналогами, заявляемое техническое решение позволяет получить эффективную мобильную надводную платформу для базирования АНПА за счет упрощения конструкции, а именно отказа от использования кабель-троса, что позволяет увеличить надежность, безопасность, а использование беспроводной связи позволяет увеличить радиус проведения работ, что в свою очередь увеличивает функциональность и эффективность, а в результате повышает время автономной работы мобильной надводной платформы в целом.In terms of its technical and economic capabilities in comparison with known analogues, the proposed technical solution allows you to obtain an effective mobile surface platform for basing the AUV by simplifying the design, namely, refusal to use a cable-rope, which allows increasing reliability, safety, and the use of wireless communication allows to increase the radius of the work, which in turn increases the functionality and efficiency, and as a result, increases the battery life of the mobile surface platform as a whole.

Claims

A mobile surface platform for basing an autonomous unmanned underwater vehicle, containing a frame, batteries for accumulating a charge, a sealed box in which the electronic equipment control unit, a satellite navigation system unit and a wireless communication system providing remote control of the platform are located, characterized in that in the upper part of the mobile surface platform, a solar panel is located on the supporting frame, charging the batteries, the platform positioning system is additionally located in the sealed box, which provides the exact relative position of the autonomous unmanned underwater vehicle and the mobile surface platform, two or more propellers are located under the frame of the mobile surface platform on racks, an automatic charging an autonomous unmanned underwater vehicle, platform buoyancy blocks providing positive buoyancy, a docking device with an autonomous unmanned underwater vehicle.