PL227519B1 - Urządzenie samobieżne do badania środowiska wodnego, zwłaszcza do badania dna morskiego - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie samobieżne do badania środowiska wodnego, zwłaszcza do badania dna morskiego, przeznaczone do eksploracji środowiska wodnego.

Z japońskiego opisu zgłoszeniowego wynalazku JP2012245944 znane jest urządzenie do badania dna morskiego, które składa się z kulistego korpusu oraz systemu balastowego umożliwiającego regulowanie zanurzenia w wodzie. Urządzenie zaopatrzone jest w elektroniczne oprzyrządowanie do celów badawczych oraz urządzenie do transmisji i odbierania sygnałów.

Z japońskiego opisu patentowego JPH03271092 znany jest samobieżny robot do badania dna morskiego, który połączony jest ze statkiem-matką, służącym do przewożenia robota w miejsce prowadzenia prac badawczych dna morskiego. Robot zaopatrzony jest w śmigła. Kontrola położenia robota pod wodą i jego poruszania się po dnie jest zapewniona przez układ balastowy oraz urządzenia holownicze. W przypadku uruchomienia sterowania samobieżnego, śmigła są wyłączone, a podwodna głębokość ustawienia robota jest zapewniona przez balast, który jest przemieszczany wzdłuż, co zapewnia ruch robota w przód i w tył.

Z polskiego opisu patentowego numer 200173 znane jest urządzenie do badania środowiska wodnego, które składa się z urządzenia obserwacyjnego połączonego liną nośną z pływakiem, a lina nośna zamocowana jest na bębnie wciągarki pokładowej zainstalowanej na pływaku. Urządzenie obserwacyjne obciążone jest elementami obciążeniowymi. Ciężar urządzenia obserwacyjnego przekracza jego własną wyporność, zaś za pomocą elementów obciążeniowych ustalona jest relacja między pływakiem a urządzeniem obserwacyjnym w taki sposób, aby utworzony układ obserwacyjny zapewniał niewielką dodatnią pływalność. Pływak połączony jest holem z jednostką badawczą. Podczas holowania układu obserwacyjnego stałą odległość urządzenia obserwacyjnego od dna reguluje się przy pomocy wciągarki pokładowej, a sygnały z urządzenia obserwacyjnego przekazuje się do jednostki badawczej. Niedogodnością znanych rozwiązań jest to, że uzyskanie równoległego do dna morskiego toru holowania lub stabilnego położenia urządzenia do badania dna morskiego jest utrudnione ze względu na występujące prądy morskie, które sprawiają trudności z uzyskaniem prostoliniowego toru i ustaleniem dokładnej pozycji holowanego urządzenia obserwacyjnego.

Urządzenie samobieżne do badania środowiska wodnego, zwłaszcza do badania dna morskiego, zaopatrzone z zespół balastowy, charakteryzuje się według wynalazku tym, że dynamiczny zespół balastowy składa się ze zbiornika balastowego przedniego, który zamontowany jest w części dziobowej, a którego środek objętości usytuowany jest ponad osią podłużną kadłuba, oraz zbiornika balastowego tylnego usytuowanego w części rufowej, a którego środek ciężkości w stanie napełnionym usytuowany jest w osi podłużnej kadłuba. Na dziobie kadłuba zamocowany jest pierwszy pojemnik, w którym przesuwnie osadzony jest wspornik dziobowy, którego długość korzystnie wynosi co najmniej 1/5 długości urządzenia. Na rufie kadłuba zamocowany jest drugi pojemnik, w którym przesuwnie zamocowany jest wspornik rufowy, którego długość korzystnie wynosi co najmniej 1/3 długości urządzenia. Na wsporniku dziobowym zamontowany pierwszy zespół czujników, a na wsporniku rufowym zamocowany jest drugi zespół czujników.

Korzystnie, w kadłubie umieszczone jest wewnętrzne źródło energii dla zespołu napędowego, w postaci baterii akumulatorów, zaś na wsporniku rufowym zamontowany jest zespół anten radiowych.

Urządzenie według wynalazku umożliwia precyzyjne przeprowadzenie badania środowiska wodnego, zwłaszcza dna akwenu wodnego zarówno podczas swobodnego pływania, jak również podczas zamocowania urządzenia do dna, na wskazanej pozycji. Wynalazek zapewnia uzyskanie pożądanego toru ruchu urządzenia, stabilne położenie w miejscu badań, jak również ustalenie dokładnej pozycji lokalizacji także podczas występowania prądów morskich.

Przedmiot wynalazku pokazany jest w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urządzenie płynące w stanie zrównoważenia, w którym oś wzdłużna urządzenia usytuowana jest w płaszczyźnie poziomej, fig. 2 przedstawia urządzenie zrównoważone do wykonania zadań, w którym oś wzdłużna urządzenia pokrywa się z ustawieniem tego urządzenia w pozycji pionowej, a urządzenie opiera się o dno akwenu wodnego, fig. 3 przedstawia urządzenie zrównoważone, gotowe do nawiązania łączności radiowej, przy czym oś wzdłużna urządzenia pokrywa się z ustawieniem tego urządzenia w pozycji pionowej, a urządzenie zanurzone jest swobodnie w wodzie, natomiast fig. 4 przedstawia zasadę pływalności urządzenia.

PL 227 519 B1

P r z y k ł a d

Urządzenie samobieżne składa się z kadłuba 1 o kształcie wydłużonym, zaopatrzonego w elektryczny zespół napędowy 3. W kadłubie 1 umieszczone jest wewnętrzne źródło energii 4, w postaci baterii akumulatorów, którego środek ciężkości 5 położony jest poniżej osi podłużnej 2.

Urządzenie zaopatrzone jest w dynamiczny zespół balastowy, który składa się ze zbiornika balastowego przedniego 6, który zamontowany jest w części dziobowej, a którego środek objętości 7 usytuowany jest ponad osią podłużną 2 kadłuba 1, oraz ze zbiornika balastowego tylnego 11 usytuowanego w części rufowej, a którego środek ciężkości 12 w stanie napełnionym usytuowany jest w osi podłużnej 2 kadłuba 1. Zespół balastowy pozwala zarówno na zanurzenie, jak i wynurzenie urządzenia samobieżnego.

Urządzenie zaopatrzone jest w stabilizator żyroskopowy 8 o znanej konstrukcji połączony trwale z konstrukcją kadłuba 1, urządzenia sterownicze 10 sterujące pracą urządzenia, które umieszczone są w pojemniku urządzeń sterowniczych 9.

W tylnej części kadłuba 1 zamocowany jest pojemnik 13, w którym suwliwie osadzony jest wspornik rufowy 14, o długości równej 1/3 długości urządzenia, na którym zamocowany jest pierwszy zespół czujników 15 i zespół anten radiowych 16. Z przodu urządzenia zamocowany jest pojemnik 17, w którym suwliwie osadzony jest wspornik dziobowy 18, o długości równej 1/5 długości urządzenia, na którym zamocowany jest drugi zespół czujników 19.

Środek ciężkości 20 urządzenia znajduje się poniżej osi podłużnej 2 w odległości ZMu. Pływalność urządzenia w pozycji poziomej, gdy zbiornik balastowy tylny 11 napełniony jest wodą jest uzyskiwana, gdy spełniony jest warunek:

Mwb x ZMb = Mu x ZMu gdzie:

Mwb - pojemność zbiornika balastowego przedniego 6 wyrażona w jednostkach masy wody mieszczącej się w zbiorniku 6,

ZMb - odległość między środkiem objętości 7 zbiornika balastowego przedniego 6 a osią podłużną 2,

ZMu - odległość między środkiem ciężkości 20 urządzenia a osią podłużną 2,

Mu - masa całkowita urządzenia.

Urządzenie samobieżnie dopływa do miejsca pomiaru parametrów środowiska wodnego, pobiera i nadaje sygnały, a następnie ustawia się w pozycji pionowej, w której następuje unieruchomienie i wykonywanie zadań w taki sposób, aby drugi zespół czujników 19 pomiarowych i transmisyjnych stosowanych do badania środowiska i przesyłania sygnałów nie był zasłonięty przez nierówności dna akwenu wodnego lub zakopany w osadach dennych.

Urządzenie zrównoważone jest za pomocą opróżnionego zbiornika balastowego przedniego 6 oraz napełnionego zbiornika balastowego tylnego 11, w taki sposób, że jego pływalność jest nieznacznie dodatnia lub nieznacznie ujemna, a oś podłużna 2 zorientowana jest poziomo. Wykorzystując działanie zespołów napędowych 3, zasilanych ze źródła energii 4, urządzenie płynie do miejsca, gdzie realizuje zadania w ruchu. Po dopłynięciu napełnia się wodą zbiornik balastowy przedni 6, co powoduje zmianę pływalności urządzenia na silnie ujemną i przesunięcie środka ciężkości 20 urządzenia, aż do znalezienia się tego środka ciężkości 20 w osi podłużnej 2 i ustawienie urządzenia w pozycji pionowej. Wówczas opiera się przednią część urządzenia na dnie akwenu wodnego, po czym dokonuje się penetracji osadów dennych za pomocą wspornika dziobowego 18. W czasie obserwacji przestrzeni oraz odbierania i nadawania sygnałów akustycznych ustala się pozycję geograficzną urządzenia za pomocą pierwszego zespołu czujników 15.

W celu nawiązania łączności radiowej opróżnia się zbiornik balastowy tylny 11, co powoduje zmianę pływalności urządzenia na dodatnią oraz wypłynięcie urządzenia na powierzchnię wody i wynurzenie zespołu anten radiowych 16 nad powierzchnię wody, jak pokazano na fig. 3. Stabilizator żyroskopowy 8 oraz zespół napędowy 3 zapewniają stabilną pracę i położenie urządzenia w miejscu badań.

Claims (2)

1. Urządzenie samobieżne do badania środowiska wodnego, zwłaszcza do badania dna morskiego, składające się z kadłuba, zespołu napędowego, układu sterowniczego i dynamicznego zespołu balastowego utworzonego ze zbiorników balastowych oraz stabilizatora żyroskopowego, znamienne tym, że dynamiczny zespół balastowy składa się ze zbiornika balastowego przedniego (6), który zamontowany jest w części dziobowej, a którego środek objętości (7) usytuowany jest ponad osią podłużną (2) kadłuba (1), oraz zbiornika balastowego tylnego (11) usytuowanego w części rufowej, a którego środek ciężkości (12) w stanie napełnionym usytuowany jest w osi podłużnej (2) kadłuba (1), zaś na dziobie kadłuba (1) zamocowany jest pierwszy pojemnik (17), w którym przesuwnie osadzony jest wspornik dziobowy (18), którego długość korzystnie wynosi co najmniej 1/5 długości urządzenia, zaś na rufie kadłuba (1) zamocowany jest drugi pojemnik (13), w którym przesuwnie zamocowany jest wspornik rufowy (14), którego długość korzystnie wynosi co najmniej 1/3 długości urządzenia, przy czym na wsporniku rufowym (14) zamocowany jest pierwszy zespół czujników (15), a na wsporniku dziobowym (18) zamocowany jest drugi zespół czujników (19).

2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że w kadłubie (1) umieszczone jest wewnętrzne źródło energii dla zespołu napędowego (3), w postaci baterii akumulatorów (4), zaś na wsporniku rufowym (14) zamontowany jest zespół anten radiowych (16).