БЕЗЭКИПАЖНОЕ ПАРУСНОЕ СУДНО

Полезная модель относится к области судостроения, в частности, к конструкции безэкипажных парусных судов, предназначенных для выполнения и обеспечения работ в любом районе мирового океана в области морских инженерных изысканий, обеспечения мультиагентского взаимодействия и морских телекоммуникаций, а также экологического мониторинга окружающей среды, на реке и в море.
Известно парусное судно, содержащее корпус, снабженный рулем, соединенную с корпусом мачту, установленную с возможностью ее осевого поворота, и оснащенную парусом в виде жесткого крыла (патент SU №1625779 А1, 1991 г.). Однако, данное парусное судно обладает малой автономностью и ограниченным районом плавания, требует обязательного наличия экипажа.
Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемой полезной модели является парусное судно (прототип), содержащее корпус, снабженный рулем, соединенную с корпусом мачту, установленную с возможностью ее осевого поворота, и оснащенную парусом в виде жесткого крыла, снабженное килем с перемещающимся балластом, при этом мачта закреплена внутри корпуса, а корпус выполнен обтекаемой формы, полым и герметичным из условия обеспечения возможности размещения корпуса при передвижении судна под поверхностью воды с расположением ватерлинии на уровне сопряжения корпуса с мачтой, киль содержит два трубчатых элемента, установленных под углом друг к другу с возможностью регулирования угла при передвижении судна, при этом каждый из элементов соединен с емкостью для размещения балласта, трубчатые элементы киля размещены с возможностью сообщения их полостей и перемещения по ним балласта, жесткий парус состоит из основного крыла и размещенного над ним вспомогательного крыла, в верхней части корпуса размещена площадка для выхода экипажа, мачта выполнена полой с возможностью перемещения в ней экипажа, мачта оснащена установленным в ее верхней части блоком локационной связи (патент RU №65017, 2007 г.).
Недостатками данного плавсредства являются малая автономность плавания, отсутствие возможности перемещения полезных грузов и исследовательского оборудования, обязательное присутствие экипажа, а также ограниченные район плавания и климатические условия.
Техническая задача - создание безэкипажного парусного судна для выполнения и обеспечения работ во внутренних водоемах и акваториях морей и океанов в области морских инженерных изысканий, обеспечения мультиагентского взаимодействия и морских телекоммуникаций, а также экологического мониторинга окружающей среды.
Технический результат - повышение автономности и расширение функциональности парусного судна за счет совершенствования конструкции.
Он достигается тем, что в известном парусном судне, содержащем корпус, снабженный рулем и килем и выполненный полым, герметичным, обтекаемой формы, снабженный парусом в виде жесткого крыла и блоком локационной связи, корпус выполнен из композита на смоляной матрице, армированной стекловолокном, и имеет ряд герметичных отсеков с техническим оборудованием, блок управления судном с интегрированным искусственным интеллектом и модулем интеллектуального телематического комплекса, парус в виде жесткого крыла состоит из секций, установлен и подвижно закреплен в середине верхней части корпуса с возможностью свободного осевого вращения и выполнен из композитного материала на смоляной матрице, армированной стекловолокном, снабжен управляемыми флаперонами и закрылками, в нижней внутренней части паруса жестко закреплены блок управления и механизм управления парусом и его элементами, связанные электрически с блоком управления судном, на внешних поверхностях паруса жестко закреплены солнечные батареи, выполненные в виде панелей, киль из аналогичного композитного материала жестко закреплен в нижней части корпуса, выполнен в виде съемного модуля и снабжен гидроакустическим оборудованием, руль подвижно закреплен на корпусе с возможностью его осевого вращения на 360°, в кормовой внутренней части корпуса размещен блок управления рулем, электрически связанный с блоком управления судном.
Выполнение корпуса, паруса и киля предлагаемого судна из композитных материалов обеспечивает наиболее долговечную и надежную эксплуатацию, повышенную прочность и износостойкость конструкции, а также способствует снижению общей массы судна.
Герметичные отсеки необходимы для перемещения грузов, комплекса научно-исследовательского оборудования, а также блоков управления и механизмов управления парусом и рулем.
Наличие блока управления безэкипажного парусного судна (БПС), снабженного искусственным интеллектом, который оснащен логикой для принятия самостоятельных решений, не противоречащих международным конвенциям и правилам по безопасному мореплаванию и судовождению, необходимо для сбора и обработки информации с целью правильного позиционирования БПС относительно заданных точек маршрута, а также управления и вычисления углов положения паруса и руля. Блок управления БПС имеет возможность самодиагностики за счет встроенного модуля интеллектуального телематического комплекса (НТК). В случае появления неисправностей или сбоев в работе контроллеров имеется возможность диагностики всех систем и перезагрузки программного обеспечения без вмешательства человека. ИТК записывает все подобные сбои и их периодичность по отношению к устройствам, модулям и агрегатам, а в дальнейшем передает их через средства связи на наземный сервер и подает сигнал удаленному капитану.
Парус в виде жесткого крыла состоит из секций, за счет которых, в зависимости от условий эксплуатации, можно изменять площадь парусности и, таким образом, оперативно изменять характеристики БПС.
Управление парусом происходит за счет применения средств механизации в виде рулевых машинок для управления флаперонами и закрылками. Это необходимо для достижения необходимых аэродинамических свойств паруса и улучшения характеристик полярной диаграммы скоростей. Аэродинамический профиль паруса и флапероны с щелевой обдувкой позволяют статически сбалансировать парус в автоматическом режиме относительно его оси вращения.
Размещение солнечных батарей на парусе необходимо для питания основных органов и систем управления БПС.
Руль вращается на 360° вокруг своей оси, что позволяет в безветренную погоду придать ход БПС, а также удерживать точную позицию при проведении исследований.
На чертеже изображено безэкипажное парусное судно.
Устройство содержит корпус 1, установленный и подвижно закрепленный на нем парус 2 в виде жесткого крыла, состоящий из секций 3, снабженный флаперонами 4 и закрылками 5, киль 6, жестко закрепленный в нижней части корпуса 1, руль 7, подвижно закрепленный в кормовой части корпуса 1. В герметичном отсеке (не показан на чертеже) корпуса 1 размещен блок управления судном (не показан на чертеже) с интегрированным искусственным интеллектом и модулем интеллектуального телематического комплекса. В нижней внутренней части паруса 2 жестко закреплены блок управления (не показан на чертеже) и механизм управления (не показан на чертеже) парусом 2 и его элементами 4 и 5, а также блок локационной связи (не показан на чертеже), на внешних поверхностях паруса 2 жестко закреплены солнечные батареи 8. В кормовой внутренней части корпуса 1 размещен блок управления (не показан на чертеже) руля 7.
Устройство работает следующим образом. БПС может спускаться на воду с помощью подъемного крана грузоподъемностью не более 3 тонн или на специальных тележках с кильблоками. После спуска судна на воду, парус 2 разворачивается во флюгерное положение с помощью флапперонов 4 и закрылок 5. Затем оператор дистанционно настраивает и калибрует все необходимые приборы и датчики, участвующие в исследованиях и управлении безэкипажным судном. После программных тестов и калибровки оборудования, безэкипажное судно отходит от причала самостоятельно или буксируется до места старта или точки начала исследований. Солнечные батареи 8 подают питание на штатные блоки и оборудование, необходимое для управления безэкипажным судном и работы технического оснащения. Во время движения судна блоки управления с помощью специальных программ на основе нейросетей управляют безэкипажным судном и принимают решение для соблюдения правил безопасного судоходства. Обнаружение препятствий и помех происходит с помощью оборудования, входящего в состав системы машинного зрения и расположенного в киле 6, Управление движением судна происходит с учетом взаимного положения руля 7 и паруса 2. Курс безэкипажного судна определяется дистанционно оператором или заранее заложенной программой исследований. По окончании исследований или выполнения программы, заданной оператором, безэкипажное судно самостоятельно возвращается в заданную точку или в зону подбора. Информация о выполнении задач исследований, а также о месте положения передается с помощью блока локационной связи.
Судно может выполнять исследование в течение 12 месяцев. Этот период обусловлен необходимостью осмотра корпуса и оборудования безэкипажного судна, а также удаления последствий обрастания корпуса и очистки датчиков от биологической массы. Кроме того, предлагаемое судно может нести подводный автономный аппарат для дополнительных исследований различных параметров подводных объектов и окружающей среды.
Положительный эффект предлагаемого устройства - предлагаемое устройство позволяет повысить автономность парусного судна и расширить его функциональные возможности.