Спускаемый подводный дрон с надводной станцией передачи данных

Полезная модель относится к области подводной техники, а именно к телеуправляемым необитаемым подводным аппаратам (ТНПА), и может быть применена для любительской и профессиональной видеосъемки подводного и надводного мира.
Известно управляемое устройство для проведения поисковых, спасательных, мониторинговых работ под водой (патент RU 206765 U1 опубл. 28.09.2021, МПК B63C 11/48, B63G 8/00). Управляемое устройство для проведения поисковых, спасательных, мониторинговых работ под водой, включающее надводную часть устройства, содержащую источник питания, блок электрооборудования с размещенным в нем радиомодулем, блоком спутниковой системы навигации, подводную часть устройства, представляющую собой телеуправляемый необитаемый подводный аппарат, надводная часть устройства связана с подводной частью кабель-тросом, отличающееся тем, что надводная часть устройства выполнена в виде плавучей платформы с размещенными на ней якорными лебедками, включающей в себя съемный водонепроницаемый корпус, блоки плавучести, лебедку с кабель-тросом, блок стыковки, обеспечивающий жесткое соединение подводной и надводной частей при движении устройства к месту проведения работ, подводная часть устройства, представляющая собой телеуправляемый необитаемый подводный аппарат, выполнена с поворотными движителями.
Недостатком устройства являются лебедка, которая имеет роторную схему вращения, в данной схеме имеется риск намотки органических растений на катушку лебедки и заклинивание при повторном использовании. Недостатком при застревании дрона является нагрузка, которая происходит непосредственно на конструкционный кабель, что может привести к поломке аппарата, это снижает надежность. Недостатком лебедок с якорями является схема, не имеющая систему позиционирования касания дна, тем самым вызывая риск излишней размотки лебедки, что может  привести к запутыванию троса лебедки. Недостатком при использовании устройства является высокая вероятность запутывания кабеля-канала подводного аппарата вокруг тросов якорей при маневрировании.
Известна мобильная надводная платформа для базирования автономного необитаемого аппарата (патент RU 205927 U1 опубл. 12.08.2021, МПК B63G 8/00, B63C 11/48). Мобильная надводная платформа для базирования автономного необитаемого подводного аппарата, содержащая раму, аккумуляторы для накопления заряда, герметичный бокс, в котором расположены блок управления электронным оборудованием, блок спутниковой системы навигации и система беспроводной связи, обеспечивающая удаленное управление платформой, отличающаяся тем, что 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 два и более движителя, модуль автоматической зарядки автономного необитаемого подводного аппарата, блоки плавучести платформы, обеспечивающие положительную плавучесть, устройство стыковки с автономным необитаемым подводным аппаратом.
Недостатками данной платформы являются: отсутствие возможности исследовать подводную среду во время движения надводной станции по определенному курсу, система стыковки подводного аппарата с надводной станцией требует дополнительных временных затрат.
Известен модульный автономный необитаемый подводный аппарат «Океаника» (патент RU 193 287 U1, опубл. 22.10.2019, МПК B63G 8/00, B63H 25/00, B63C 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.
Недостатком данного аппарата является нерегулируемая лебедка, которая при маневрировании может привести к застреванию подводного аппарата в органических растениях подводного мира, что снижает надёжность конструкции аппарата.
Решаемой технической задачей является создание эффективного для применения в видеосъемке надводного и подводного мира устройства, которое обеспечивает необходимые качественные параметры кинематографической видеосъемки.
Технический результат достигается схемой конструкции, в которой подводный дрон 1 выполнен в виде конструкции с гидродинамическим крылом, которое обеспечивает плавную стабилизацию подводной видеосъемки в движении и имеющий рулевую систему для изменения угла видеосъемки. Надводная станция 2 выполнена по схеме тримарана с аэродинамической формой для обеспечения устойчивости в заданном положении при порывах ветра, включающая в свою функциональность обеспечение хранения запаса энергии, обеспечение передвижения в надводном пространстве, обеспечение передачи видеосвязи и сигналов управления, обеспечение крепления подводного дрона методом соединения леской 3 и осуществление смотки и размотки лески для обеспечения всплытия и погружения подводного дрона и складывания кабеля-канала на конструкционные хомуты. Для обеспечения функциональной видеосъемки надводной окружающей среды в конструкции надводной станции расположен унифицированный кронштейн 4, который позволяет устанавливать различные модели экшен камер с функцией встроенной цифровой стабилизацией изображения.
Для пояснения технической сущности устройства предоставляются следующие чертежи:
на Фиг.1 - показан общей вид конструкции,
на Фиг.2 - показаны основные узлы, входящие в конструкцию подводного дрона,
на Фиг.3 - показаны основные узлы, входящие в конструкцию кабеля-канала с леской и хомутами,
на Фиг.4 - показаны основные узлы, входящие в конструкцию надводной станции,
на Фиг.5 - показана пояснительная схема руления подводного дрона,
на Фиг.6 - показана общая схема полезной модели
Конструкция подводного дрона выполнена в виде схемы, в которой применена форма гидродинамического обтекания по ходу движения и обеспечения боковой стабилизации при помощи конструкции боковых крыльев. В конструкции подводного дрона рулевая система выполнена в виде распределительных сопел с входными и входными отверстиями, данная конструкция обеспечивает распределение воды под давлением, создаваемым насосами 5, 6 внутри корпуса подводного дрона с последующим выбросом воды под давлением в горизонтально расположенные выходные сопла, что обеспечивает радиальное руление вправо и влево вокруг центра точки поворота. В корпус подводного дрона установлена видеокамера 7. Параметры конструкции позволяют обеспечивать перемещение с отсутствием эффекта поднятия органических природных компонентов со дна, которые препятствуют качественной видеосъемки, позволяет значительно снизить энергопотребление и получить миниатюрный размер подводного дрона для видеосъемки труднодоступных мест. Преимуществом данной конструкции является отсутствие классических винтов, которые подвергаются риску повреждения при движении в органической среде подводного мира, отсутствие поворотных механизмов двигателей, что позволяет упростить и повысить надежность конструкции, отсутствие стыковочного узла с надводной станцией, что позволяет упростить и повысить надежность конструкции. Для перемещения в пространстве подводный дрон использует двигательную установку надводной станции.
Конструкция лебедки выполнена в виде схемы, в которой имеется леска 8, которая соединяет надводную станцию и подводный дрон, леска пропущена через отверстия конструкционных хомутов 9, которые обеспечивают обхват кабеля-канала связи 10. Данная конструкция позволяет обеспечить смотку и размотку лески, которая обеспечивает всплытие и погружение подводного дрона, в процессе смотки и размотки лески происходит скольжение лески в отверстиях конструкционных хомутов, закрепленных на кабеле-канале, тем самым обеспечивается натяжение хомутов и складывание кабеля-канала между промежутками конструкционных хомутов. Параметры конструкции позволяют обеспечить надежную систему складывания и втягивания кабеля-канала, которая исключает прекращение работы при попадании органических компонентов подводного мира на кабель-канал. Данная схема в случае застревания подводного дрона обеспечивает передачу нагрузки непосредственно на леску, исключая нагрузку на функциональный кабель-канал и дальнейшую поломку кабеля-канала из-за нагрузки. Схема конструкции лебедки позволяет обеспечить всплытие и погружение подводного дрона на полном ходу без предварительной остановки надводной станции, данный функционал расширяет возможности и качество подводной видеосъемки.
Конструкция надводной станции выполнена в виде схемы классического тримарана, в которой расположены левая двигательная установка 11, правая двигательная установка 12, отсек с электронными компонентами и лебедкой 13, кронштейн с видеокамерой 14, аналоговый передатчик видеоизображения с подводной камеры дрона 15, аналоговый передатчик видеоизображения с камеры надводной станции 16. Конструкция надводной станции обеспечивает: запас энергии, перемещение в надводном пространстве, беспроводную передачу сигналов управления, беспроводную передачу видеопотока, всплытие и погружение подводного дрона. Преимуществом конструкции является размещение большей части электронной компонентной базы на борте станции в надводном положении, данная схема упрощает конструкцию, исключает необходимость профессиональной герметизации, как в случае расположения электронной компонентной базы непосредственно на борту подводного аппарата в подводной среде. В конструкции расположен унифицированный кронштейн с видеокамерой, который позволяет устанавливать профессиональные экшен камеры с цифровой стабилизацией, которая исключает дрожание изображения во время волнения воды, таким образом, конструкция позволяет использовать различное видеооборудование на выбор пользователя с дальнейшим получением профессионального видеоматериала. Функционал надводной станции обеспечивает двухканальную передачу видеопоток, при помощи передатчиков с подводной камеры и камеры надводной станции одновременно, и предоставляет пользователю переключение между каналами видеосвязи во время записи видео в реальном времени.
Заявляемое техническое решение позволяет организовать любительскую и профессиональную видеосъемку подводного и надводного мира посредством управляемой конструкции подводного дрона, с достижением необходимых кинематографических характеристик видеосъемки.