Подводные аппараты

Находят применение при изготовлении легких и прочных корпусов. Оборудование . 1. Первичные измерители и датчики физических параметров: -крена и дифферента, -линейных и угловых перемещений, скоростей и ускорений, -температуры воды, -скорости течений, -электропроводности воды, -гидростатического давления, -растворенного в воде кислорода, -кислотности, -содержания сульфидов и сульфатов, -радиоактивности, -содержания нефтепродуктов . 2.Магнитометрические измерители и датчики: -поисковые магнитометры, -указатели азимута 3.Гравиметрические датчики . Оборудование исследовательских гидролокационных систем: -локаторы секторного обзора, -локаторы бокового обзора, -локаторы кругового обзора, -эхолоты, -профилографы низкочастотные, -приборы ультразвукового изображения, -многолучевые эхолоты Энергетическая установка (СЭУ)1. Оборудование телевизионных систем: -черно-белые ТВК, -цветные ТВК, -оптические приборы, -лазеры 2. Осветительные приборы и лампы: -с герметичным корпусом, -с герметичной лампой. -лампы накаливания, -газоразрядные лампы 3. Манипуляторные устройства: -элементы рабочих органов, -приводы электрические, -приводы гидравлические, -сенсорные датчики, -датчики силового взаимодействия (тензодатчики) 4. Пробоотборники: -взятия проб грунта, ила и песка, -взятия проб скальных пород, -взятия керна, -взятия проб воды 5. Устройства: -контроля фильтрации воды, -контроля температуры и влажности в герметичных корпусах, -сброса с подводного аппарата навесного оборудования, -регулирования остаточной плавучести, -регулирования крена и дифферента,-швартовки 6. Подводный инструмент: -резки, -сварки, -очистки поверхностей, -покраски, -механообработки (образивные круги, проволочные щетки, сверла, мечики, плашки, зубила, торцевые ключи, гидравлические резаки, стяжные домкраты, пилы, молоты, гайковерты) 7. Фото и кинокамеры 8. Детали движительно-рулевого комплекса: валы, -кронштейны, -подшипники, -сальники, -рули, -винты, -насадки, -электодвигатели, -силовая управляющая аппаратура, -датчики оборотов, моментов, упоров 9. Оборудование хранения и передачи информации: -аппаратура уплотнения линий связи, -кабель-тросы, -гидроакустические передатчики и приемники, -радиотехнические передатчики и приемники 10. Кабельные линии с усилителями против затухания сигналов 11. Гермовводы (герметичные штепсельные разъемы) 12. Стандартные изделия: насосы, компрессоры, гидропневмоаккумулятоы, электроаккумуляторы, редукторы, устройства возвратно-поступательного движения, узлы и модули манипуляторов, трубопроводы, трубопроводная арматура, компенсаторы трубопроводов, уплотнительные прокладки.13. Стандартные прочные емкости 6. Судовые электроэнергетические системы (СЭЭС). Основной тип энергетической установки подводного аппарата – электрическая. В ее составе – источники питания, преобразователи, электродвигатели, , аккумуляторные батареи, кабель с силовым и информационным каналами для связи с базовым судном. Изолированное от воды электрооборудование заключается в прочные корпуса и снабжается герметичными штепсельными разъемами. Часть электрооборудования имеет погружное исполнение (заполняется жидким диэлектриком) и открыто действию воды. 7.Автоматизация судна Подводные манипуляторы представляют часть обширного семейства промышленных роботов. Они устанавливаются на обитаемых и необитаемых подводных аппаратах, самоподъемных платформах, устьевом оборудовании морских скважин. В совокупности манипулятора и подводного аппарата рождается понятие подводного аппарата-робота. До 80% обитаемых подводных аппаратов и 50% необитаемых вооружены, как минимум, одним манипулятором, а значительная часть их числа имеет по два и больше манипуляторов. В связи с проблемой автоматизации различных производственных процессов из-за труднодоступности и опасностей для человека решается задача автоматической ориентации (манипулирования) рабочего органа, изделия или инструмента. В полной мере это относится к целому ряду работ под водой, чем и объясняется широкое внедрение манипуляторов в подводную технику и подводные технологии. Эпоха роботов началась в 80-х годах двадцатого столетия в Японии [10 ]. Эта страна и сегодня является ведущей робототехнической державой. В те времена по сравнению с автомобилем робот переживал период становления, но современная робототехника далеко ушла от своей первоначальной примитивности. Она примитивна лишь по отношению к своему великому будущему, но ее потенциальные возможности предсказуемы и даже граничат с фантастикой, так как функциональная ориентация, структура, интеллектуальные возможности, сенсорика робота уже позволяют ему конкурировать с высокоразвитыми живыми существами и, в частности, с человеком. Поэтому будущее роботов представляется сегодня беспредельным. В своем развитии робот прошел следующие этапы: -манипулятора с ручным управлением, -робота с фиксированной последовательностью выполнения операций, -робота с изменяемой последовательностью выполнения операций, -робота с обучением по первому циклу, -робота с числовым программным управлением, -робота с интеллектом. Достигнутый уровень техники позволяет находить роботам практическое применение и делать их работу эффективной и полезной для человека. С позиций кинематики манипулятор – это пространственный механизм, звенья которого связаны вращательными или поступательными кинематическими парами, и каждая такая пара обеспечивает одну степень подвижности. Таких пар может быть неограниченное разумное множество в отличие от степеней свободы, число которых не более шести. Чем больше звеньев в манипуляторе, тем больше степеней подвижности. В целом робот с позиций функционирования и управления – это управляемая машина с присущими ей свойствами: -универсальностью применения, т.е. способностью выполнять различные механические действия во времени и пространстве, -адаптивностью к внешней среде, т.е. способностью самостоятельно или по команде менять свое поведение при изменении состояния среды. Первое свойство предполагает необходимость некоторой механической структуры с изменяемой геометрией звеньев (механизм имеет пространственный объемный характер). Любая по конфигурации такая структура в виде разомкнутой кинематической цепи есть манипулятор. Манипулятор – это устройство, предназначенное для имитации двигательных и рабочих функций руки человека, управляемое оператором или действующее автоматически, т.е. так или иначе способное адаптироваться к окружающей среде. Давая общую характеристику понятию манипулятора, приведем некоторые пояснения и термины, связанные с его частями. Объект манипулирования представляет тело, покоящееся или перемещаемое целиком или по частям в пространстве посредством вошедшего с ним в контакт манипулятора. Это может быть корпус судна, трос, труба, свая, арматура, донное оборудование, образец породы, рыбы, коралла и т.д. В структуре манипуляторного устройства присутствуют следующие элементы: -задающий орган – средство, воспринимающее и анализирующее информацию об объекте манипулирования и состоянии окружающей среды, вырабатывающее сигнал на изменение положения активного исполнительного органа. Другими словами - система управления. В любом случае это орган – либо автомат, либо человек, вооруженный соответствующими техническими средствами и участвующий в телеметрическом режиме управления; -исполнительный орган – функциональная часть манипуляторного устройства, предназначенная для выполнения команды, сформированной задающим органом. Это исполнительный механизм с его приводом; -связующий орган – средство передачи сигналов управления и другой информации между задающим и исполнительным органами. Иначе, это система связи – кабель, аппаратура уплотнения линий связи, труба с рабочей жидкостью или иной передающей средой; -рабочий орган – часть исполнительного органа, предназначенная для выполнения технологической операции. Он представляет устройство для захвата объекта манипулирования - обрабатываемого изделия или обрабатывающего инструмента. Это инструментальный комплекс. Если операция захвата выполняется относительным перемещением частей захвата, он называется схватом. В качестве рабочего органа может выступать схват, расширитель, ударный инструмент (молоток, зубило), гайковерт, режущий инструмент (сверло, фреза, образивный круг, пила, электродуговой или газовый резак, гидропушка, гидронасос, эжектор). Часто элементы исполнительного органа называют по аналогии с человеческой рукой кистью, предплечьем, плечом, а движения вращательным или поступательным для каждого из звеньев кинематической цепи. Приводы исполнительного органа – это силовые элементы-пневматические, гидравлические, электрические или их комбинации. Основные составные части привода: усилитель мощности, исполнительный двигатель, передача. Кроме этих основных частей, имеются дополнительные элементы, реализующие внутренние обратные связи – тахогенераторы, датчики сил и моментов, корректирующие устройства. При наличии внешних обратных связей (например, по положению) говорят о так называемых следящих приводах или следящих системах. Типичной следящей автоматической системой является система динамического позиционирования. Различают две основные системы управления – позиционную и контурную [25, 27]. Впозиционной программируется только последовательность точек, в которых должен останавливаться рабочий орган, взаимодействующий с объектом работы, и порядок прохождения этих точек. Движение между ними происходит по случайным траекториям. При малом числе точек позиционирования и остановок и закрепления в них рабочего органа с помощью упоров управление называют цикловым. В контурной системе управления программируется и обеспечивается траектория движения любой заданной формы. В роботах с позиционным или контурным управлением используются следящие приводы: Для робота с цикловым управлением – разомкнутые приводы ( т.е. выполняющие команду однажды и до упора, например, в виде конечных выключателей), для контурного - непрерывного действия. Требования к приводам с их управлением сводятся к следующему: -обладание необходимой мощностью и усилиями, -обеспечение точности управляющего воздействия, -обладание необходимыми кинематическими характеристиками. Общим требованием для следящих приводов всех типов является обеспечение, устойчивость и качество переходных процессов.ЗаключениеСегодня подводные роботы успешно справляются со многими задачами, которые раньше выполняли водолазы - чистка и ремонт трубопроводов, замена задвижек и проверка их герметичности. Нефтяная и газовая промышленность способствовали совершенствованию подводных роботов. Причина их развития - экономичность и практичность. Менеджеры нефтяных компаний поняли, что использование АДУ сэкономит затраты на содержание водолазов а также спасет множество жизней. Применение современных технологий сделало подводные аппараты надежнее. Современные морские машины это мощные и эффективные инструменты, но их эффективность зависит от таланта их операторов. Многие из них опытные видео-геймеры. Они используют свои уникальные умения в управлении этими замечательными морскими машинами. Хорошие операторы умеют двухмерное изображение с экрана мысленно преобразовать в трёхмерное.Некоторые инженеры вообще пытаются исключить присутствие человека в подводных работах. Их детище автономный глубоководный аппарат (АГА). В морскую машину задают программу, и она самостоятельно направляется к месту и выполняет работы. И они уже существуют.Накопленный опыт работы с подводными судами самых различных конструкций , с одной стороны доказал возможность их применения для решения различных научных и технических вопросов, а с другой стороны , показал, что ещё много проблем нужно разрешить, прежде чем подводные суда станут универсальным вспомогательным средством океанографии. Возможная область их применения охватывает не только работы по физической океанологии, например, исследование глубинных течений, измерение многочисленных океанологических параметров и отбор проб воды, но и задачи морской геологии, такие, как подробное обследование топографии морского дна, фотосъемка микрорельефа, картографо - геодезические работы, разведка полезных ископаемых на морском дне. Широкие возможности их применения открываются также в биологической, в частности, в рыбопромысловой сфере, начиная с исследования поведения рыб и других морских животных, и кончая развитием методов лова и наблюдением за орудиями лова.Современные подводные аппараты, управляемые человеком или дистанционно - это воплощение многолетних усилий человеческого ума.Список использованной литературыКонвенция МАРПОЛ 73/78, издание 2008 г.;Правила классификации и постройки морских судов, т.1, 2008Унифицированные требования МАКО Z10.1, Z10.4;Международный кодекс постройки и оборудования судов, перевозящих сжиженные газы наливом;Протокол № 50 от 01.01.2001 г. Совещания узам. министра транспорта РФ;Письмо Ространснадзора № ВП-24/344 от 01.01.2001 г.;Письмо Минтранса России № АМ-18/5010 от 01.01.2001 г.;Письмо Роморречфлота № 000-27/6712 от 01.01.2001.В.П.Шостак. Подводные аппараты-роботы и их манипуляторы. Чикаго, Мегатрон, 2011, 134сЯстребов В.С. (ред.) Системы и элементы глубоководной техники подводных исследований. СправочникИллюстрированная энциклопедия. Пер. с англ. М. Новыша под ред. А. и О. Степашкиных. — М.: Эксмо, 2004. — 256 с.Агеев М.Д., Киселев Л.В., Матвиенко Ю.В. и др. Автономные подводные роботы. Системы и технологии / под общ.ред. М.Д. Агеева. – М.: Наука, 2005. – 400 с.Матвиенко Ю.В., Рылов Н.И., Рылов Р.Н., Каморный А.В. Гидроакустическая навигационная система подводного робота без опорных навигационных маяков // Подводные исследования и робототехника. – 2009. – № 1. – C. 15-21.Киселев Л.В. Управление движением автономного подводного робота при траекторном обследовании физических полей океана // Автоматика и телемеханика. – 2009. – № 4. – C. 141-148Кушнерик А.А., Михайлов Д.Н., Сергеенко Н.С., Щербатюк А.Ф., Гой В.А., Туфанов И.Е., Дубровин Ф.С. Морской робототехнический комплекс, включающий автономные необитаемые подводный и водный аппараты // Мехатроника, автоматизация, управление. – 2014. – № 3. – С. 67-72.