Автономный подводный аппарат с бионическими движителями

Полезная модель относится к области робототехники, а именно к подводным роботам, предназначенным для решения задач, возникающих при исследовании тяжело проходимых мест в водоемах, в нефтедобывающей промышленности и подводной археологии.
Известно устройство «Подводный бионический робот» - аналог (Патент RU №187 808, МПК В63С 11/00, B63G 8/08, заявка №2018147649 от 31.12.2018 г., Бюл. №8 от 19.03.2019 г.), включающий корпус, мотор-редуктор, кулачковый механизм, соединенный с хвостом.
Недостатком технического устройства являются малая точность передвижения, высокое взаимовлияние инерционности хвоста на корпус, что делает невозможным установку на подводного робота системы технического зрения.
Известно устройство «Движитель подводного судна» - прототип (Патент RU №2 629 474, МПК B63G 8/00, B63G 8/08, заявка №2016134394 от 22.08.2016 г., Бюл. №25 от 29.08.2017 г.), включающий корпус обтекаемой формы, снаружи которого располагаются ласто- или крылоподобные гидродинамические поверхности, данный подводный аппарат приводится в движении за счет установленного внутри корпуса маховика, который передает вращение на сам корпус.
Недостатком такого устройства является постоянное вращение корпуса при движении, что затрудняет установку системы технического зрения, низкая маневренность, меньший коэффициент полезного действия гидродинамических поверхностей, так как они не объединены в цельную гидродинамическую поверхность, отсутствие унифицированного разъема для дополнительной полезной нагрузки.
Задачами предлагаемого технического решения являются: повышение маневренности подводного аппарата за счет цельной гидродинамической поверхности крылоподобных движителей, а также установки кормовых ластоподобных движителей, улучшение разведки толщи водоема, подводного дна за счет установки системы технического зрения, состоящей из подсветки и стереопары, улучшение навигационных свойств подводного робота за счет установки акселерометров и магнитометрических датчиков, расширение дополнительных возможностей и сфер применения подводного аппарата за счет унифицированного разъема для закрепления различного навесного оборудования и полезного груза.
Решение поставленных задач достигается тем, что в предложенной конструкции подводного аппарата присутствует две крылоподобных гидродинамических поверхностей, расположенных по бортам снаружи корпуса обтекаемой формы и приводимых в движение выходными звеньями привода главного движения, электромоторы которого располагаются поперечно внутри корпуса, и валы электродвигателей находятся в одной плоскости, и две ластоподобных гидродинамических поверхностей, расположенных снаружи на корме корпуса подводного аппарата и приводимых в движение выходными валами привода стабилизации, электромоторы которого располагаются продольно внутри корпуса и валы электродвигателей находятся в одной плоскости. Система технического зрения установлена в передней части подводного аппарата внутри корпуса, снизу корпуса установлена подсветка системы технического зрения. Унифицированный разъем для крепления навесного оборудования располагается снаружи снизу корпуса, для питания и информационного обмена выведен герморазъем снаружи корпуса. Навигационная система установлена внутри корпуса и включает в себя несколько акселерометров и пару магнитометрических датчиков.
Сущность технического решения предложенной полезной модели поясняется чертежами, на которых изображены: на фиг. 1 - общий главный вид автономного подводного аппарата с бионическими движителями, на фиг. 2 - общий вид сверху, на фиг. 3 - общий вид снизу.
Автономный подводный аппарат с бионическими движителями (фиг. 1-3), содержащий корпус обтекаемой формы 1, снаружи которого по бортам располагаются цельные крылоподобные гидродинамические поверхности 2, выполненные из гибкой водоотталкивающей ткани, на корме пара ластообразных гидродинамических поверхностей 3. Внутри корпуса 1 располагаются устройство подсистемы стабилизации, состоящее из сервоприводов 4 и механических передач 5, передающих вращение на выходной вал, на котором закреплены ластообразные гидродинамические поверхности 3, привод главного движения, состоящий из сервоприводов 6 и механических передач 7, передающих вращение на выходные звенья 8, которые соединены между собой гибкой водоотталкивающей тканью 2, система технического зрения, состоящая из стереопары 9, закрепленной на выходном валу привода поворота системы технического зрения, включающего электромотор 10, механическую передачу 11, датчик положения вала электродвигателя 12, блок аккумуляторных батарей 13, система управления 14 автономным подводным аппаратом с бионическими движителями. Сверху корпуса располагается технологический люк 15 и ухо 16 для зацепления буксировочного троса. Снизу корпуса установлены система освещения 17 для системы технического зрения и унифицированный разъем 18 для установки различного навесного оборудования.
Автономный подводный аппарат с бионическими движителями (фиг. 1-3) функционирует следующим образом. Для выполнения различных задач в память робота загружается определенный алгоритм, включающий в себя примитивные маршрут и карту местности в районе поставленной задачи, или ведется дистанционное управление оператором с судна сопровождения. В ходе выполнения загруженного алгоритма обход различных препятствий как стационарных, так динамических, выполняется благодаря системе технического зрения, которая также позволяет следить за объектом интереса, благодаря приводу поворота системы технического зрения. Выходные звенья 8 создают своим перемещением такую форму из крылоподобных гидродинамических поверхностей, образованных гибкой тканью 2, которая задана строго определенной функцией и рассчитывается системой адаптивного управления. Задние ластообразные гидродинамические поверхности 3 приводятся в движение сервоприводами 4 через механические передачи 5, что позволяет изменять вектор тяги подводного аппарата без участия привода главного движения. На выходные звенья 8 привода главного движения передается разнонаправленное вращение с возможностью удержания позиции от сервоприводов 6 через механические передачи 7. Система навигации совместно с системой технического зрения позволяет отслеживать перемещения подводного аппарата и удерживать заданную позицию. Тем самым обеспечивается перемещение автономного подводного аппарата с бионическими движителями в любом направлении в толще водоема, а унифицированный разъем позволяет закрепить на подводном аппарате различное навесное оборудование, что расширяет возможности его применения в различных сферах.
Готовность предложенного технического устройства к опытной проверке рабочего макета подтверждается наличием: чертежей технических решений, необходимых материалов, цифровой вычислительной аппаратуры, а также оптико-электронной аппаратуры.