Jest to pierwsza cześć materiału dotyczącego analizy układów napędowych zdalnie sterowanych bezzałogowych pojazdów głębinowych. W niniejszym materiale omówiono problematykę klasyfikacji bezzałogowych pojazdów głębinowych, głównie zdalnie sterowanych, ze wskazaniem na cztery różne podejścia do tego zagadnienia. Ponadto omówiono kwestię stosowanego nazewnictwa w zakresie poszczególnych części składowych omawianych układów napędowych oraz pędnika pojazdu i wskazano funkcję celu dla takiego układu napędowego, a także wady i zalety analizowanych rozwiązań konstrukcyjnych. Sposób przeprowadzenia analizy układów napędowych, jej metodyka i wyniki będą przedmiotem kolejnej publikacji autorów.
EN
This is the first part of the material concerned with the analysis of drive systems in remotely controlled unmanned underwater vehicles. The paper discusses the problem of classification of UUVs, mainly remotely controlled, with an indication of four different approaches to this issue. Moreover, the article discusses the nomenclature used in relation to various components of the discussed drive systems and thrusters, as well as indicates the functionality of such systems along with the advantages and disadvantages of the analysed design solutions. The method of analysis of drive systems, its methodology and the results will be the subject of a subsequent publication of the authors.
Autonomiczne pojazdy podwodne są to pojazdy całkowicie lub częściowo niezależne od decyzji człowieka. W celu uzyskania samodzielności działania pojazdy te muszą zostać wyposażone w specjalizowane oprogramowanie, które może działać zgodnie z pewnym algorytmem opracowanym przez człowieka lub też opierać się na narzędziach z zakresu sztucznej inteligencji, np. sieciach neuronowych. Narzędzia te w celu odpowiedniego przygotowania ich do pracy potrzebują przeprowadzenia procesu uczenia w oparciu o dane trenujące. W niniejszym artykule zaprezentowano zastosowanie technik ewolucyjnych do konstrukcji scenariuszy trenujących dla sieci neuronowych których zadaniem jest wspomaganie sterowania Biomimetycznym Pojazdem Podwodnym.
EN
Autonomous underwater vehicles are vehicles that are entirely or partly independent of human decisions. In order to obtain operational independence the vehicles have to be equipped with a specialized software that can work according to an algorithm built by a human or can be based on artificial intelligence tools, e.g. neural networks. In order to appropriately prepare the tools to work, they need running a learning process based on training data. The paper presents application of evolutionary techniques to construct training scenarios for neural networks whose task is to support control of Biomimetic Underwater Vehicle.
W artykule przestawiono koncepcję zamiany głównego źródła zasilania elektrycznego w pojeździe podwodnym Neptune SB-1, jakim jest akumulator kwasowy, na system ogniwa paliwowego PEM. Po sprecyzowaniu wymagań energetycznych pojazdu dobrano system ogniwa paliwowego oraz magazyny wodoru i tlenu. Wykazano, że wykorzystanie systemu ogniwa paliwowego pozwoli na zmagazynowanie w pojeździe większej ilości energii, co umożliwi wydłużenie czasu autonomicznego działania pojazdu podwodnego.
EN
This paper presents a concept for a change in the main electric power supply in a Neptune SB-1 underwater vehicle, which is an acid battery, for a fuel cell system of hydrogen and oxygen. On specifying the vehicle’s energy requirements a fuel cell system, and hydrogen and oxygen stores were selected. It is demonstratedd that a fuel cell system can be used to store a larger amount of energy in a vehicle, which will extend endurance of an autonomous underwater vehicle.
W artykule przeanalizowano obecnie stosowane metody poszukiwań i oględzin podwodnych wykonywanych na zlecenie organów procesowych, ze szczególnym uwzględnieniem zabezpieczenia logistycznego akcji i wydolności metody. Porównano je ewentualnymi korzyściami wynikającymi z zastosowania zdalnie sterowanych pojazdów podwodnych typu ROV (Remotely Operating Vehicle) do tych samych zadań. Przeprowadzono także wstępną analizę ekonomiczną wprowadzenia pojazdów typu ROV, oraz porównano koszty bezpośrednie i pośrednie wykonywania zadań. Stwierdzono, że pojazdy typu ROV są w stanie efektywnie zastąpić człowieka w poszukiwaniach podwodnych niezależnie od głębokości. W zakresie oględzin miejsca pojazdy typu ROV są ekonomiczniejsze niż człowiek na dużych i średnich głębokościach, natomiast na mniejszych stanowią doskonałe uzupełnienie człowieka.
EN
The article analyzes the methods currently used for underwater exploration and inspection made on the order of the law enforcements, with particular consideration of the logistic and efficiency of the method. They where compared to the potential benefits resulting from the use of the remotely operated underwater vehicles ROV (Remotely Operating Vehicle) for the same tasks. The direct and indirect costs of tasks performing were compared and the preliminary economic analysis of the introduction of ROV vehicles to use was made. It was found that the ROV vehicles are able to effectively substitute divers in the underwater search, regardless of the depth. As regards the inspection of the place, on the large and medium depths ROV vehicles are more economical than humans, and on the smaller depths they are the perfect complement to a man.
W niniejszym artykule zaprezentowano projekt podwodnego robota mobilnego wykorzystującego niekonwencjonalny napęd realizowany dzięki zsynchronizowanym wychyleniom jego ruchomych członów. Opisano koncepcje prac badawczych mających na celu zwiększenie efektywności napędu falowego. W artykule przedstawiono także wyniki badań oraz plany dalszego rozwoju konstrukcji i oprogramowania, prowadzących do zwiększenia manewrowości, funkcjonalności oraz możliwości wykorzystania podwodnego robota mobilnego z napędem falowym w zadaniach inspekcyjnych.
EN
This paper presents the design of underwater mobile robot using unconventional propulsion realized with synchronized inclination its moving parts. The concepts of research aimed at increasing the efficiency of the undulating propulsion. The article presents the results of the studies and plans for further development and software design, leading to increased maneuverability, functionality and usability of underwater vehicles powered by undulating propulsion in inspection tasks.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Wydobycie konkrecji polimetalicznych z dna oceanicznego wymaga zastosowania nadzwyczajnych środków technicznych i organizacyjnych. Środowisko pracy na głębokości od 3 do 6 km jest tak trudne, że tylko kilka prostych i niewielkich urządzeń zdolnych jest do działania w takich warunkach. Opracowana przez Politechnikę Gdańską koncepcja metody pracy i kompleksu środków technicznych, pozwalających na wydobywanie i transport 5 mln ton konkrecji rocznie oparta jest o dotychczasowe osiągnięcia techniki głębinowej. W tym celu opracowano zespół statków nawodnych i pojazdów głębinowych. Zgodnie z przedstawioną procedurą eksploatacyjną zapewniają one ciągłość wydobycia i dostaw surowca do zakładu przetwórczego również w przypadku nieuniknionych uszkodzeń i awarii elementów kompleksu. Oszacowane koszty opracowania i budowy kompleksu pozwalają na rozpoczęcie dalszych prac analitycznych, projektowych i badań.
EN
Getting polymetallic nodules out of the oceanic bottom requires applying extraordinary technical means and organizational. Workplace at depth from 3 to 6 km is so difficult that just a few simple and little gifted devices are for acting in such conditions. The Gdańsk University of Technology developed a conception of the method of the work and complex of technical means which let the mining and the transport of 5 million ton of the polymetallic nodules annually. This concept is based for achievements to date of the depth technique. According to the presented exploitation procedure they to processing plants are also ensuring the continuity of output and supplies of the raw material in case of inevitable damage and of the breakdown of elements of complex. Estimated costs of the study and construction of complex allow for commencing analytical, design follow-up works and examinations.
W artykule przedstawiono opracowaną w Zakładzie Technologii Prac Podwodnych Akademii Marynarki Wojennej w Gdyni metodykę szkolenia operatorów pojazdów głębinowych typu ROV. Ponadto omówiono podstawowe problemy związane z doborem kadr i strategią eksploatacji tych urządzeń w Marynarce Wojennej.
EN
The article presents the methodic used in the underwater ROV vehicles operator training course, as developed by the Department of Underwater Works Technology of Naval Academy in Gdynia. Moreover, basic problems involved in the personnel selection and the strategy used in the operational service of these vehicles in the Navy are also discussed.
This paper describes a method for preliminary designing the autonomous underwater vehicles (AUV), especially useful in the case when requirements concerning kinematic and dynamic parameters of vehicle motion are given in design assumptions. Concept of the method is based on dynamic equations which describe vehicle planar motion in vertical and horizontal directions, resulting from action of screw propellers or water ballast, respectively. The motion equations were determined by applying simplifications concerning both geometrical description of vehicle’s form and flow phenomena. Their solutions were obtained in the form of closed analytical expressions which are both of cognitive and practical merits as they can serve to assess influence of vehicle’s design parameters on its motion characteristics and simultaneously are convenient to formulate design optimization problems. Application of the method was illustrated by the attached examples dealing with determination of kinematic and dynamic characteristics of motion of the vehicle „Scylla” of set geometrical configuration and propulsion parameters.
Artykuł prezentuje propozycję protokołu komunikacyjnego dla pojazdu podwodnego typu ROV, zbudowanego i eksploatowanego na Wydziale Techniki Morskiej Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego w Szczecinie. Pojazd o nazwie MAGIS (od nazwisk projektantów) został zaprojektowany w celu eksploracji dna Morza Bałtyckiego i poszukiwań pozostałości z II wojny światowej, wraków, naturalnych przeszkód oraz monitoringu podwodnych części budowli hydrotechnicznych. Pojazd może być wykorzystany również do inspekcji części podwodnych statków morskich, rzecznych i innych jednostek nawodnych. Specyfika akwenu, w którym eksploatowany jest pojazd, wymusiła odpowiednią konstrukcję pojazdu. Miało to oczywiście wpływ na opisywany w tym dokumencie protokół komunikacyjny.
EN
The article presents a proposal for the communication protocol to be used by an ROV built and operated by the Faculty of Maritime Technology, West Pomeranian University of Technology in Szczecin, Poland. The vehicle, named MAGIS (short of the names of its designers), has been designed for the exploration of the Baltic Sea bottom and finding WWII materials, wrecks and natural obstacles, as well as for the monitoring of underwater parts of hydrotechnic structures. The vehicle can be used for inspection of underwater parts of seagoing or inland ships and other vessels. The nature of a sea region where the vehicle is to operate has resulted in an appropriate design of the vehicle, which influenced the communication protocol described in the paper.
W artykule przedstawiono zakres i sposób realizacji badań eksploatacyjno-wdrożeniowych systemu monitoringu wykorzystującego zdalnie sterowany pojazd głębinowy. Badania potwierdzają słuszność założeń projektowych oraz określają własności użytkowe systemu i jego przydatność w zastosowaniach badawczych i komercyjnych. System monitoringu zbudowany na Wydziale Techniki Morskiej w Zachodniopomorskim Uniwersytecie Technologicznym testowano z okrętu wojennego w Zatoce Pomorskiej.
EN
A scope and manner of realisation of the exploitation and implementation trials of underwater monitoring system applying a remotely operated vehicle are described in the paper. Investigations approve rightness of the design assessments and its usability in research and commercial tasks. The monitoring system built at the Faculty of Maritime Technology, West Pomeranian University of Technology, has been tested from the warship in Pomorska Bay.
The paper deals with problems of methodology of remotely operated vehicle system design. The MAGIS ROV system built at the Faculty of Maritime Technology, Szczecin University of Technology is presented where the main parts of the system and the system configuration are described. Methodology of the design process of the ROV is characterised, criteria affecting the project and underwater mission design constraints arc discussed. Some aspects of both reliability and safety with respect to ROV construction arc dealt with.
12
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In the paper applying of genetic algorithms to designing of a fuzzy autopilot for trackkeeping control of underwater robot in the horizontal plane is considered. For the tracking of a reference trajectory, the way-point line of sight scheme is incorporated and three independent fuzzy controllers are used to generate command signals. Parameters of membership functions of input and output are tuned using genetic algorithms.
PL
W pracy przedstawiono zastosowanie algorytmów genetycznych do projektowania autopilota dla potrzeb sterowania ruchem robota podwodnego w płaszczyźnie poziomej. Do śledzenia zadanej trajektorii, składającej się z prostoliniowych odcinków określonych przez kolejne punkty zwrotu, zastosowano trzy niezależne regulatory rozmyte generujące sygnały sterujące. Parametry funkcji przynależności zmiennych wejściowych i wyjściowych dostrojono z wykorzystaniem algorytmów genetycznych. Zamieszczono przykładowe wyniki badań symulacyjnych ruchu zdalnie sterowanego pojazdu podwodnego 'Ukwiał' bez i w obecności zakłóceń pochodzących od środowiska morskiego.
W artykule przedstawiono sposób rozdziału mocy w układzie napędowym zdalnie sterowanego statku głębinowego typu "Ukwiał". Do rozwiązania zadania dystrybucji naporów na poszczególne pędniki wykorzystano metodę opartą o ortogonalną macierz Walsha. Opracowano algorytm rozdziału mocy dla w pełni sprawnego układu napędowego, jak również dla przypadku awarii jednego z pędników.
EN
In the paper a method of for underwater vehicle's is presented. To finding of an effective solution a method basis on the orthogonal Walsh matrix have been used. The algorithm has been worked out either for full operating power transmission system or a case of the thruster failure.
14
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Artykuł zawiera charakterystykę misji przeciwminowych wykonywanych przez niszczycieli min oraz szczegółowe zasady prowadzenia misji przez pojazd podwodny Ukwiał. W świetle uzyskanych wyników obliczeniowych opartych na programie obliczeniowym"Program działań przeciwminowych Ukwiał" i ich wpływu na efektywność dokonano analizy bojowego użycia pojazdu podwodnego w działaniach przeciwminowych. Rezultaty obliczeń taktycznych zebrano i przedstawiono w całości w postaci tabeli i wykresów w Sprawozdaniu z realizacji pracy nb nt. Taktyczne zasady użycia niszczycieli min MW RP
EN
The article contains the profile of MCM missions executed by minehunter as well as the detailed principles of mission guidance performed by UUV Ukwiał. On the ground of obtained results from computational programme and their influence of efficiency, the analysis of UUV operational use in MCM missions was executed
15
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono sposób rozdziału mocy w układzie napędowym zdalnie sterowanego pojazdu podwodnego typu "Ukwiał". Do rozwiązania zadania dystrybucji naporów na poszczególne pędniki wykorzystano metodę opartą o ortogonalną macierz Walsha. Opracowano algorytm rozdziału mocy dla w pełni sprawnego układu napędowego jak również dla przypadku awarii jednego z pędników
EN
In the paper a method of distribution of propulsion on underwater vehicle's thrusters is presented. To finding an optimal the method basis on the orthogonal Walsh matrix have been used. The algorithm has been worked out either for full operating power transmission system or a case of thrusters failure.
16
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule opisano algorytm sterowania ruchem pojazdu podwodnego po zadanej trajektorii. Do generowania sygnałów sterujących wykorzystano trzy niezależne regulatory: regulator prędkości wzdł€żnej, regulator odchylenia poprzecznego od trajektorii i regulator kursu. Regulatory te opracowano w oparciu o nieliniową zasadę sterowania ślizgowego. Zamieszczono przykładowe wyniki badań symulacyjnych ruchu płaskiego zdalnie sterowanego pojazdu podwodnego bez i w obecności zakłóceń pochodzących od prądu morskiego.
EN
In the paper some aspects of steering of an underwater vehicle along a predefined trajectory in a horizontal plane have been described. Three independent controllers such as: the surge velocity controller the controller of a pernpendicular distance from the trajectory and the course controller have been worked out to generate command signals. The controllers have been developed on basis of a nonlinear principle of sliding mode control. results of a simulation study are inserted.
17
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule opisano wyniki sterowania ruchem pojazdu podwodnego wykorzystaniem tzw. metod dynamiki odwrotnej. Przeprowadzając analizę o kreślono algorytm zapewniający prowadzenie pojazdu wzdłuż zadanej trajektorii poprzez zaprogramowaną zmianę sił generowanych przez pędniki . Zamieszczono przykładowe wyniki badań symulacyjnych ruchu zdalnie sterowanego pojazdu podwodnego w płaszczyźnie pionowej.
EN
The paper presents the results of control of underwater vehicle motion with reverse dynamics methods. In the analysis derived was an algorithm ensuring moving the vehicle along the pre-set trajectory. It contains examples results of the motion simulation investigations of underwater vehicle remotely controlled in vertical pane.
18
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono sposób doboru nastaw autopilota sterowania kursem pojazdu podwodnego. Do rozwiązania zadania syntezy regulatora stanu wykorzystano metodę najmniejszych kwadratów. Zamieszczono przykładowe wyniki badań symulacyjnych ruchu zdalnie sterowanego pojazdu podwodnego w płaszczyźnie poziomej
EN
The paper presents the way of selecting settings for autopilot used to control the course of an underwater vehicle. The leastsquare method was used to solve the problem of synthesis of state regulator. It shows examples of the results of simulation studies on motion of a remotely controlled underwater vehicle in the vertical plane
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.