Deep Towed Systems Development for Near Bottom Ocean Space Study

Abstract

В составе подводных технических средств исследования и освоения Мирового океана большое место занимают глубоководные буксируемые комплексы (подводные робототехнические системы -ПРТС), работающие на глубинах свыше 2000 м. С их помощью можно проводить исследования и работы в придонной области океана. Визуальный осмотр больших площадей океанского дна с помощью видеосистем, измерения аномалий геомагнитного поля, проведение гидролокационного профилирования морского дна, проведение разрезов на больших площадях в толще воды с целью измерения океанографических параметров, взятие проб грунта, разведку и разработку подводных месторождений полезных ископаемых. По существу, буксируемый комплекс представляет собой систему двух тел с гибкой связью -буксирным тросом. Причем управляющие силы приложены к одному из тел -судну, а другое тело -буксируемый аппарат -должно двигаться по заданной траектории. Управление движением механической системы такого типа представляет собой довольно сложный процесс. При проектировании и создании подводных робототехнических систем ПРТС и в связи с необходимостью проведения дорогостоящих натурных экспериментов, существенное значение приобретает компьютерное моделирование поведения исследуемого объекта. Компьютерное моделирование при наличии адекватных натуре математических моделей позволяет в значительной мере сократить сроки и стоимость разработки. При составлении уравнений движения и их решении для простейшего случая (известная задача двух тел с гибкой связью) возникают существенные затруднения. Имеется возможность упростить задачу путем сведения неголономных связей к голономным, что позволит широко применить аппарат аналитической динамики системы твердых тел. Ключевые слова: глубоководные буксируемые комплексы, математическая модель, механическая системаAmong the underwater technical means of exploration and development of the World Ocean, a great place is occupied by deep-sea towed systems (underwater robotic systems -UWRS) operating at depths over 2000 m. With their help, a number of studies and works can be carried out. Large areas of the ocean floor survey with the help of video systems, geomagnetic field anomalies measurements, sonar sea bottom surface profiling and investigation, conducting routes on large areas in the water column to measure oceanographic parameters, taking soil samples, exploration and development of underwater mineral deposits. In essence, the towed complex is a system of two bodies with a flexible connection -a tow line. Moreover, the control forces are attached to one of the bodies -the ship, and the other body -the towed vehicle -must move along a given trajectory. The control of the motion of a mechanical system of this type is a rather complex process. In the design and construction of deep-sea towed systems (underwater robotic systems-UWRS) and in connection with the need for costly in-situ experiments, computer simulation of the behavior of the object under study becomes essential. Computer modeling in the presence of adequate mathematical models in nature can sig...