Системы, технологии и эксперименты. Рубрика в журнале - Подводные исследования и робототехника

Публикации в рубрике (12): Системы, технологии и эксперименты
все рубрики
Гидроакустические модемы с интегрированными цезиевыми часами для задач подводного позиционирования автономных необитаемых подводных аппаратов

Гидроакустические модемы с интегрированными цезиевыми часами для задач подводного позиционирования автономных необитаемых подводных аппаратов

Кебкал К.Г., Кебкал А.Г., Глушко Е.В., Кебкал В.К., Себастьяо Л., Паскоаль А., Рибейро дЖ., Сильва Г., Рибейро М., Индивери дЖ.

Статья научная

Точная временная синхронизация узлов цифровой (сенсорной) гидроакустической сети является необходимой предпосылкой для эффективного использования информации, получаемой разнообразными подводными сенсорами, распределенными в обширной акватории моря. Одной из наиболее сложных задач является синхронизация мобильных узлов гидроакустической сети, например, в составе группы автономных необитаемых подводных аппаратов (АНПА), выполняющих совместные согласованные действия. В статье представлены результаты экспериментов по позиционированию АНПА с использованием гидроакустического модема, оснащенного миниатюрными цезиевыми часами (chip-scale clock, CSAC) и способного оценивать задержки (дальности) распространения гидроакустического сигнала от геопривязанных источников этих сигналов. Представлены экспериментальные результаты о точности работы миниатюрных цезиевых часов в различных ситуациях практического интереса, экспериментальные результаты по точности позиционирования АНПА с использованием гидроакустических модемов с интегрированными цезиевыми часами, а также практические рекомендации по «дисциплинированию» CSAC и их фазовой синхронизации с источником хронометрических сигналов.

Бесплатно

Интегрированная система навигации и связи АНПА «ММТ-3000» и опыт её использования в работах на глубоководных протяженных трассах

Интегрированная система навигации и связи АНПА «ММТ-3000» и опыт её использования в работах на глубоководных протяженных трассах

Ю.В. Ваулин, Ф.С. Дубровин, А.Ф. Щербатюк

Статья научная

Дано описание навигационной системы АНПА «ММТ-3000», модернизированной при подготовке АНПА для инженерно изыскательских работ на протяженных глубоководных трассах. Новая интегриро‑ ванная система связи и навигации построена на базе гидроакустических модемов серии S2C от компании EvoLogics. На борту АНПА использован модем модели EvoLogics S2C M 18/34, а на борту судна – ком‑ бинированная система цифровой гидроакустической связи и навигации с ультракороткой базой Evologics USBL S2C 18/34. Приводятся материалы, отражающие результаты работы навигационной системы АНПА при проведении съемки дна в акватории Охотского моря в 2017 г. Полученные в ходе выполнения глубоко‑ водных инженерно-исследовательских работ результаты подтвердили высокую эффективность модернизи‑ рованной системы навигации и связи АНПА «ММТ-3000». Показана высокая точность измерения времени распространения акустических сигналов при помощи данных модемов и возможность их использования в качестве основы для построения системы одномаяковой мобильной навигации с синтезированной длинной базой.

Бесплатно

К вопросу о взаимном влиянии гидролокационных устройств  при выполнении обзорно-поисковых работ группой автономных подводных роботов

К вопросу о взаимном влиянии гидролокационных устройств при выполнении обзорно-поисковых работ группой автономных подводных роботов

В.В. Золотарёв, А.В. Инзарцев, М.С. Ходоренко

Статья

На примере гидролокатора бокового обзора (ГБО) даны оценки возможного взаимного влияния дистанционно действующих акустических устройств при выполнении обзорно-поисковых работ группой автономных подводных роботов (АПР). Рассмотрены два типа помех: мощные помехи, обусловленные прямым проникновением зондирующих посылок одного ГБО на приёмный тракт другого ГБО из группы АПР, и реверберационные помехи, обусловленные отражениями от дна в направлениях, близких к зеркальному. Показано, что несмотря на высокий уровень помех первого типа они относительно просто могут быть устранены правильным выбором параметров ГБО-съёмки. Задача выявления или минимизации помех второго типа представляется задачей гораздо более сложной, поскольку они по своим характеристикам практически неотличимы от полезного сигнала.

Бесплатно

Методика расчета конструктивных параметров трансформатора бесконтактной системы заряда аккумуляторных батарей подводного аппарата

Методика расчета конструктивных параметров трансформатора бесконтактной системы заряда аккумуляторных батарей подводного аппарата

В.А. Герасимов, А.В. Комлев, М.В. Красковский, А.Ю. Филоженко

Статья обзорная

Объектом исследования в статье является специальный высокочастотный силовой трансформатор с разделяющимися первичной и вторичной частями. В качестве задачи исследования поставлено обоснование и разработка методики расчета конструктивных параметров трансформатора, удовлетворяющего заданным условиям эксплуатации. В основу исследований положено математическое моделирование электромагнитных процессов в трансформаторе в программном пакете ANSYS Maxwell в сочетании с натурным экспериментом. Выделены характеризующие параметры в виде коэффициента магнитной связи и удельной индуктивности витка обмотки и предложена система относительных единиц, в которой эти параметры имеют постоянное значение для любых сердечников одного типоразмера, Предложена методика расчета основных конструктивных параметров трансформатора, отвечающего требуемым электрическим характеристикам и допустимой ошибке автоматического причаливания подводного аппарата к средству подводного базирования. Экспериментальные натурные исследования убедительно подтверждают достоверность приведенных результатов, которые могут найти применение в системе бесконтактного заряда аккумуляторных батарей автономных необитаемых подводных аппаратов.

Бесплатно

Методика расчёта трансформатора с плоскими экранами для бесконтактной системы заряда аккумуляторных батарей подводного аппарата

Методика расчёта трансформатора с плоскими экранами для бесконтактной системы заряда аккумуляторных батарей подводного аппарата

Герасимов В.А., Красковский М.В., Филоженко А.Ю.

Статья научная

Эффективность работы системы заряда аккумуляторных батарей автономного необитаемого подводного аппарата с использованием бесконтактного способа передачи в значительной степени зависит от конструктивных особенностей силового высокочастотного трансформатора. В работе представлена методика расчета конструктивных параметров трансформатора, удовлетворяющего заданным условиям эксплуатации. Для полной идентификации свойств системы используются параметры, определяющие эффективность передачи энергии: коэффициент магнитной связи и относительная магнитная проницаемость обмотки. Предложена система относительных единиц, в которой данные параметры имеют постоянное значение для плоских сердечников, связанных определенными геометрическими соотношениями. Это позволяет легко выполнять масштабирование результатов полученных технических решений при изменении требований по передаваемой электрической мощности. Достоверность разработанной методики расчета подтверждается результатами натурного эксперимента.

Бесплатно

Об использовании групп морских роботов для охраны водных акваторий: краткий обзор

Об использовании групп морских роботов для охраны водных акваторий: краткий обзор

Спорышев М.С., Щербатюк А.Ф.

Статья научная

Морское наблюдение требуется для обнаружения, локализации и классификации посторонних объектов в указанном подводном пространстве с помощью стационарных или мобильных разнородных датчиков. Посторонние объекты могут быть подвижными или стационарными. Разные задачи возникают при решении задач охраны портов, критически важных объектов морской инфраструктуры или судов. Развитие морской робототехники привело к созданию комплексов разнородных автономных необитаемых подводных и водных (перемещающихся по поверхности моря) аппаратов, которые обеспечивают непрерывное присутствие и решение поставленных задач более надежно и существенно экономичнее. Рассмотрены связанные с охраной водных акваторий задачи и методы их решения с использованием групп морских роботов. Описаны некоторые предназначенные для этого морские робототехнические комплексы, а также приведены примеры выполнения операций по охране водных акваторий в реальных морских условиях.

Бесплатно

Особенности координирования донных источников навигационных сигналов с использованием буксируемого антенного модуля

Особенности координирования донных источников навигационных сигналов с использованием буксируемого антенного модуля

Ваулин Ю.В., Костенко В.В., Мокеева И.Г., Матвиенко Ю.А., Рылов Н.И.

Статья научная

Предложен способ осуществления оптимальной траектории буксировки антенного модуля, обеспечивающей экономию времени координирования донных гидроакустических маяков без существенной потери точности. Разработана методика определения координат буксируемой антенны без использования гидроакустических навигационных систем. В соответствии с результатами моделирования гибкой нерастяжимой нити в стационарном потоке определены аналитические зависимости координат буксируемой антенны от длины линии связи и скорости движения. Разработаны алгоритмы определения координат буксируемой антенны относительно носителя, основанные на данных о его скорости движения по спутниковой навигационной системе, угле курса антенного модуля и длине кабеля связи.

Бесплатно

Оценка производительности двухканальной цифровой гидроакустической связи на фоне импульстных помех излучающего спаркера

Оценка производительности двухканальной цифровой гидроакустической связи на фоне импульстных помех излучающего спаркера

Кебкал К.Г., Кебкал А.Г., Кебкал В.К., Себастьао Л., Паскоаль А., Рибейро Дж., Индивери Дж, Келхолт Э., Джизус С., Мантуока А.

Статья научная

Представлены результаты работ по развитию комбинированной системы позиционирования и связи в составе разрабатываемого мобильного комплекса подводной сейсмоакустической (геотехнической) разведки в рамках проекта H2020 WiMUST (Widely scalable Mobile Underwater Sonar Technology). Рассмотрены результаты передачи потоков данных по двум одновременно работающим каналам гидроакустической (г/а) связи – высокоскоростными и низкоскоростными г/а модемами. Высокоскоростная г/а связь использовалась для доставки данных полезной нагрузки от сейсмокос, буксируемых автономными необитаемыми подводными аппаратами (АНПА), на борт сопровождающего судна (на терминал оператора). Низкоскоростная г/а связь использовалась для передачи сопровождающим плавсредством сервисных и навигационных данных, предназначенных для позиционирования АНПА. Кроме одновременной работы устройств г/а связи дополнительным условием, усложняющим передачу данных, являлось присутствие в составе комплекса сейсмоакустической разведки постоянно работающих источников широкополосных зондирующих импульсов. Представлены результаты натурных экспериментов по передаче данных на небольшое расстояние (сотни метров) с использованием одновременно двух разнотипных г/а модемов: модели S2CR18/34 (для обмена сервисными и навигационными данными) и модели S2CR42/65 (для доставки данных полезной нагрузки от сейсмокос АНПА на судно сопровождения). Эксперименты проведены в условиях фоновых импульсных помех излучающего спаркера Geo-Source 400 компании Geo Marine Survey. Влияние межканальной интерференции и импульсных помех выразилось в умеренном снижении эффективной скорости передачи данных и умеренном снижении вероятности доставки пакетов данных по каждому из двух г/а каналов связи.

Бесплатно

Применение автономного необитаемого подводного аппарата для гидрографических исследований в Охотском море

Применение автономного необитаемого подводного аппарата для гидрографических исследований в Охотском море

Д.Н. Михайлов, Р.Н. Сенин, Ф.С. Дубровин, А.А. Борейко, Р.И. Стыркул, О.А. Храмов

Статья научная

Летом 2017 г. АНПА «ММТ‑3000» использовался в гидрографических исследованиях для проектных работ по прокладке подводных коммуникаций в Охотском море. Особенности применения АНПА для выполнения гидрографических работ заключаются в повышенных требованиях к точности определения планово-высотного положения, курса и углов наклона измерительного оборудования на аппарате во время его движения. С этой целью потребовалась модернизация в структуре аппарата и функциональных характеристиках его систем. Особые требования предъявлялись к работе навигационной системы с ультракороткой базой и гидроакусти‑ ческого канала связи (ГАНС УКБ и ГАСС). В ходе глубоководных погружений получены материалы, отвечающие требованиям задания на инженерно-изыскательские работы. Приобретенный практический опыт эксплуатации АНПА позволил повысить производительность проводимых работ в сложных условиях подводной среды. Осо‑ бые проблемы связаны с резко изменчивым рельефом дна, подводными течениями, магнитными аномалиями и изменениями плавучести аппарата при длительном нахождении на глубине, управлением в режиме букси‑ ровки внешнего объекта. Результаты использования гидроакустического комплекса при работе АНПА вдоль протяженных глубоководных трасс позволяют уточнить требования к методике проведения гидрографических исследований.

Бесплатно

Разработка и натурные испытания системы интеллектуальной поддержки деятельности операторов ТНПА

Разработка и натурные испытания системы интеллектуальной поддержки деятельности операторов ТНПА

Филаретов В.Ф., Коноплин А.Ю., Коноплин Н.Ю.

Статья научная

Обсуждаются результаты разработки системы интеллектуальной поддержки деятельности операторов (СИПДО) телеуправляемых необитаемых подводных аппаратов (ТНПА) и ее практической реализации для ТНПА Comanche 18. Предлагаемая система реализует алгоритмы управления согласованными перемещениями ТНПА и его блока-заглубителя для одновременного точного и безаварийного перемещения по протяженным маршрутам. В реальном масштабе времени формируются наглядные рекомендации и предупреждения для операторов на основе экспертной оценки информации, получаемой с различных датчиков и навигационных систем. В разработанной системе реализованы возможности планирования маршрутов перемещений ТНПА и его судна-носителя, ввода целевых точек, а также сохранения карт, треков и местоположений обнаруженных подводных объектов. Приведены результаты испытаний, выполненных в глубоководной научно-исследовательской экспедиции Национального научно-исследовательского центра морской биологии в Беринговом море в 2018 году с базированием на НИС «Академик М.А.Лаврентьев». Созданная система значительно расширила возможности ТНПА в процессе выполнения многих уникальных работ, сокращая время выполнения подводных операций.

Бесплатно

Управление глубиной погружения необитаемого подводного аппарата, оснащенного системой регулирования плавучести

Управление глубиной погружения необитаемого подводного аппарата, оснащенного системой регулирования плавучести

Костенко В.В., Толстоногов А.Ю.

Статья научная

Динамические свойства и энергозатраты на движение необитаемого подводного аппарата (НПА) в режимах позиционирования существенно зависят от переменной величины остаточной плавучести, которая определяется также водоизмещением аппарата и плотностью воды. В связи с этим актуальна задача разработки комбинированных методов управления глубиной погружения НПА, оснащенных движительно-рулевым комплексом (ДРК) и системой регулирования плавучести (СРП). Эффективность предлагаемых методов сравнивается по двум параметрам: времени переходного процесса в системе стабилизации глубины и энергии, затрачиваемой на движение. Дан анализ величины электрической мощности, необходимой для стабилизации глубины погружения после завершения переходного процесса. Для управления глубиной погружения используется ПИД-регулятор с нелинейной интегральной компонентой. Исследование алгоритмов управления проведено на основе результатов бассейновых испытаний АНПА, оснащенного ДРК и СРП.

Бесплатно

Численное моделирование укладки растяжимого кабеля на дно моря с движущегося судна с учетом гидродинамических сил сопротивления воды

Численное моделирование укладки растяжимого кабеля на дно моря с движущегося судна с учетом гидродинамических сил сопротивления воды

Керестень И.А., Михайлов А.А., Войнов И.Б., Боровков А.И.

Статья научная

Статья посвящена численному моделированию укладки кабеля на дно моря в постановке задачи, известной как задача Рауса-Аппеля. Целью работы является определение формы и натяжения кабеля при его укладке под водой на постоянную глубину. Рассматривается установившееся движение кабеля при его сматывании с катушки, установленной на движущемся с постоянной скоростью судне. В качестве модели кабеля рассматривается математическая модель абсолютно гибкой растяжимой однородной нити. Основными задачами работы являются: вывод дифференциальных уравнений установившегося движения кабеля с учетом влияния растяжимости на погонный вес и гидродинамических сил сопротивления воды; разработка численной модели укладки кабеля и выполнение серии расчетов по определению формы провисающей части кабеля и его натяжения при различных параметрах укладки кабеля. Результаты моделирования представлены в безразмерном виде для удобства использования результатов при анализе различных глубин укладки кабеля. Проведена верификация разработанной модели на примере нерастяжимого кабеля...

Бесплатно

Журнал