專利名稱：救援用潛水裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水下船舶建造領(lǐng)域，即一種配備有定位手段和電子觀察設(shè) 備的救援用潛水裝置，電子觀察設(shè)備帶有水下照明設(shè)施。本發(fā)明可以用于 執(zhí)行使用修配和吸入室的水下打撈操作。
背景技術(shù)：
應(yīng)用水下外部照明設(shè)施于潛水裝置，以求保證通過(guò)裝置的窗口目視觀 察水下的介質(zhì)，以及配備其它光學(xué)視覺(jué)系統(tǒng)用于電視觀察，照相，拍影 片，發(fā)信號(hào)，這些都已為人們所熟知。水下電視觀察是計(jì)劃使用足夠強(qiáng)的 光源，以產(chǎn)生攝像管陰極所要求的照度。在執(zhí)行水下救援工作時(shí)，它們的 電視監(jiān)視功能似乎是最有效，因?yàn)殡娨曈跋袷菍?shí)時(shí)產(chǎn)生(或者儲(chǔ)存)的， 并且有很高的分辨率，由而可以觀察貼近潛水裝置的區(qū)域，而在這區(qū)域中 聲納無(wú)能為力，并且在視線距離內(nèi)，在各種原因?qū)е陆橘|(zhì)結(jié)構(gòu)不均勻而產(chǎn) 生之照明強(qiáng)度劇烈散射和起伏的條件下。實(shí)際海洋介質(zhì)中的物理狀況，如 水溫、裝置振動(dòng)、外側(cè)壓力，都可能會(huì)顯著地限制以小信噪比進(jìn)行之任何 光學(xué)或光電觀察的能力。實(shí)驗(yàn)表明，在水下使用電視裝置時(shí)，可視范圍的 距離取決于被觀察物體的反射系數(shù)和尺寸。在大西洋(熱帶)條件下，該
距離為18 24米(N.A.斯托普佐夫[Stoptsov] 、 M. A. 格魯捷夫 [Gruzdev]:水下照明方法。L. ， Sudostroenie， pp. 18-26)。但是，增 大水下電視觀察的信噪比，不但可以通過(guò)改善水下光源的照明工程學(xué)特 性，如光源類型，最大軸向照度、光散射和光束指向性，反射類型來(lái)達(dá) 到，并且也可以對(duì)相關(guān)的信號(hào)接收和噪聲計(jì)算采用特殊結(jié)構(gòu)的觀察方案來(lái) 達(dá)到。
電視觀察系統(tǒng)在研究潛艇PX-15上的使用，已經(jīng)為人所知(雅克皮卡 特[Jacques Picard]，法國(guó))。為了保證所要求的操作，安裝了一個(gè)外部 照明系統(tǒng)，由25盞探照燈組成，每盞提供500 1000瓦功率，位于堅(jiān)固的 裝置外殼外側(cè)一定的位置上。在具有足夠照度的情況下，這已知的光學(xué)一 電視系統(tǒng)保證對(duì)裝置外介質(zhì)的視覺(jué)監(jiān)視，以便操作員同時(shí)就校正控制潛水 裝置之系統(tǒng)給出的信號(hào)采取有關(guān)的行動(dòng)。該已知的光學(xué)一電視系統(tǒng)也使得 有可能利用如操縱器這樣的設(shè)施執(zhí)行某些水下工作。該已知之水下照明系 統(tǒng)的缺點(diǎn)，就該裝置整體而言，在于對(duì)其功能性的限制，即在潛水裝置控 制系統(tǒng)中沒(méi)有對(duì)水下照明系統(tǒng)的自動(dòng)控制，這樣就妨礙了編程行動(dòng)的執(zhí) 行，例如使?jié)撍b置具有預(yù)先確定之定位行動(dòng)。
已經(jīng)知道有一種使用在有人和遠(yuǎn)程控制之潛水裝置上的光學(xué)--電視觀
察系統(tǒng)，例如用于潛水裝置SHINKAI-2000, "JTV-1" ， "Dolphin-3K" (JAMSTEC)上的系統(tǒng)(M.薩耶基[Saeki]，登載于"海洋一84"，第2 巻，pp. 917-920, IEEE， 1984)。上面所述的潛水裝置裝備有一個(gè)光學(xué)一 電視系統(tǒng)，以監(jiān)視裝置外的介質(zhì)。所述系統(tǒng)由黑白和彩色電視攝像機(jī)、寬 帶立體電視系統(tǒng)、固定式攝影機(jī)和其照明光源、以及工作頭和一個(gè)自動(dòng)系 統(tǒng)組成。固定式攝影機(jī)和其照明光源是用以目視檢查介質(zhì)并記錄要研究的 特性。工作頭和自動(dòng)系統(tǒng)用以保持深度和運(yùn)動(dòng)方向。但是，在配置有聲學(xué) 導(dǎo)航系統(tǒng)時(shí)，聲學(xué)系統(tǒng)保證了潛水裝置在空間中的運(yùn)動(dòng)，光學(xué)一電視系統(tǒng) 僅僅是用來(lái)目視研究該介質(zhì)、儲(chǔ)存數(shù)據(jù)、選擇運(yùn)動(dòng)方向、控制操縱器或其 它裝置等，因而限制了潛水裝置的動(dòng)態(tài)定位精度。
已知有一種搜索潛水裝置，由一個(gè)具有回轉(zhuǎn)橢球形狀的外殼構(gòu)成，帶 有垂直運(yùn)動(dòng)和水平運(yùn)動(dòng)的推進(jìn)器， 一臺(tái)電視攝像機(jī)，其光軸位于裝置的中 心線平面上，與回轉(zhuǎn)橢球的主軸的角度，為電視攝像機(jī)視角的一半，并且 裝置定傾中心高度線與回轉(zhuǎn)橢球的主軸所成角度等于電視攝像機(jī)視角.(俄 羅斯聯(lián)邦專利No. 2,029,678， IPC B63B 21/66， 1995年7月2日公 布)。 一臺(tái)固定安裝的電視攝像機(jī)，使其可以在一個(gè)寬闊的立體角內(nèi)執(zhí)行 水下觀察。但這一潛水裝置的功能受到限制，電視攝像機(jī)提供的信息不能 直接用于該潛水裝置的自動(dòng)控制，以改善其動(dòng)態(tài)定位的精度。
已知有一種救援潛水裝置(以下稱為"RSA" ) LR5，由Slingsby公司 研制(英國(guó)，1978)，在直到460米的深度下執(zhí)行搜索及救援工作。該救 援潛水裝置目前由英國(guó)海軍使用，以"干法"為躺在海底之受傷潛艇的成 員提供幫助和救援。這是借助一個(gè)可分離的吸入室，設(shè)計(jì)是用來(lái)對(duì)接該RSA夫、M.A.葉爾普列夫、A.A. 葉爾普列夫救援潛水裝置LR5的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，遣:激^^ 1998， No. 3， pp. 20-22)。該RSA由一個(gè)堅(jiān)固的圓柱形外殼構(gòu)成，其內(nèi)部模塊化的艙室配備 有一個(gè)自動(dòng)舵裝置組成的推進(jìn)器控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和能量分配系統(tǒng)，以 及一個(gè)輔助系統(tǒng)，以在移動(dòng)靠近一艘受傷的潛艇時(shí)操縱裝置的運(yùn)動(dòng)，在受 傷潛艇上動(dòng)態(tài)定位。這一輔助系統(tǒng)由四根在RSA外面的轉(zhuǎn)動(dòng)柱子組成，在 其延伸部分有螺旋推進(jìn)器，并且也有帶有支承環(huán)的可分離吸入室。潛水裝 置動(dòng)態(tài)定位以及準(zhǔn)備裝載一艘受傷的潛艇時(shí)，該潛艇躺在海底上，帶橫傾 (list)和吃水差(trim)，吸入室對(duì)潛艇的艙口欄板平臺(tái)定向，使吸入 室的一個(gè)支承環(huán)傾斜成高達(dá)30度的角度(并且?guī)в刑厥獾墓虡秹K，成60 度)，以保證RSA的吃水差(trim)在裝載受傷的潛艇過(guò)程中RSA的吃水 差(trim)在正負(fù)6.5度的范圍內(nèi)。為了觀察水下的介質(zhì)，潛水裝置外殼 的上部配備有丙烯酸玻璃制成的透明甲板室，而外殼的下部，在機(jī)械手附 近，裝有一臺(tái)UMEL型彩色電視攝像機(jī)(1，334行；焦距70毫米)，安置在 一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)一傾斜裝置上。對(duì)于水下照明，使用了五臺(tái)照明裝置，每臺(tái)功率 l,OOO瓦。在這一RSA上，有一個(gè)光學(xué)電視系統(tǒng)，包含有一臺(tái)電視攝像機(jī)和 照明裝置(照明部件)，僅僅用于目視觀察潛水裝置外的情況并借助顯示 電視信息的裝置來(lái)評(píng)估RSA操縱(動(dòng)態(tài)定位)的效率。但是，這一裝置未 能影響到操縱和動(dòng)態(tài)定位，這就妨礙了 RSA以自動(dòng)模式進(jìn)行定位和裝載潛 艇，并且在改善RSA工作特性的努力中，不能獲得高的動(dòng)態(tài)定位精度。
一種RSA，其外殼包括了一個(gè)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)， 一個(gè)用于操縱和動(dòng)態(tài)定位 的輔助系統(tǒng)， 一個(gè)吸入室，帶有安排在RSA外殼上支承環(huán)， 一個(gè)帶有照明 部件的外部照明系統(tǒng)， 一個(gè)觀察外部的光學(xué)一電視系統(tǒng)，這一系統(tǒng)在光學(xué) 上與后一系統(tǒng)相連接，以及一臺(tái)用以顯示電視信息的裝置，這已經(jīng)被選擇 為在所聲明之本發(fā)明方面，最為接近的原有技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是改善RSA的工作特性，方法是利用一個(gè)光學(xué)一電視系 統(tǒng)觀察外部，以提供高精度的動(dòng)態(tài)定位和自動(dòng)模式操縱。
上述之RSA，即由外殼構(gòu)成，包括有運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，用于操縱和動(dòng)態(tài)定 位的輔助系統(tǒng)，帶有安排在RSA外殼上之支承環(huán)的吸入室，帶有照明部件 的外部照明系統(tǒng)，觀察外部的光學(xué)一電視系統(tǒng)，在光學(xué)上與后一系統(tǒng)相連 接，以及一臺(tái)用以顯示電視信息的裝置的RSA，已經(jīng)達(dá)到了這一目的。根 據(jù)本發(fā)明，所選用的吸入室，是室體裝備了一條可動(dòng)的球帶，所述用于觀 察外部的光學(xué)一電視系統(tǒng)是以一套安裝好之電視攝像機(jī)的形式實(shí)現(xiàn)，以保 證對(duì)受傷對(duì)象的長(zhǎng)范圍探測(cè)，并且是布置在RSA外殼上吸入室周圍，這樣 可以觀察到支承環(huán)，構(gòu)成多方面的立體像對(duì)。所述外部照明系統(tǒng)配備有布 置在吸入室支承環(huán)上的一些標(biāo)志燈，所述用以顯示電視信息的裝置是計(jì)算 機(jī)化裝置，通過(guò)所述運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)與所述操縱和動(dòng)態(tài)定位的輔助系統(tǒng)相連 接。
此外，所述可動(dòng)之球帶分成若干段，以保證各段的相對(duì)位移。
而且，所述照明部件選用鹵素?zé)艋蛘甙l(fā)光二極管。
另外，所述標(biāo)志燈選用帶有自用電源的發(fā)光二極管。
除此而外，所述標(biāo)志燈是從被動(dòng)光反射器或光致發(fā)光裝置中選取。
更主要的是，至少有一部分標(biāo)志燈是沿著吸入室支承環(huán)周邊等距離布置。
本發(fā)明的技術(shù)效果在于形成受傷對(duì)象的影像，主要是受傷潛艇及其艙 口欄板平臺(tái)的影像，以由電視攝像機(jī)形成之立體像對(duì)從不同的接近角來(lái)形 成，從而保證了長(zhǎng)范圍的探測(cè)，它以預(yù)先確定的方式安裝，恰當(dāng)?shù)乜紤]了 該RSA吸入室加入了可移動(dòng)部件的設(shè)計(jì)，這一可移動(dòng)部件就是分段來(lái)保證 各段相對(duì)位移的球帶，這些段幾何上也是球帶。在這一結(jié)構(gòu)里，對(duì)所產(chǎn)生 之電視影像的比較，使得在RSA吸入室支承環(huán)對(duì)接受傷對(duì)象(受傷潛艇) 艙口欄板平臺(tái)的過(guò)程中，可以對(duì)之實(shí)行控制。在定位和對(duì)接過(guò)程中，吸入 室體之可移動(dòng)球帶的各段轉(zhuǎn)動(dòng)，支承環(huán)在空間以所要求的位置布置(見(jiàn)俄 羅斯聯(lián)邦專利No. 2， 157,776)，同時(shí)利用計(jì)算機(jī)化的裝置根據(jù)顯示的電 視信息計(jì)算RSA與對(duì)象的偏移，并按照計(jì)算出的數(shù)據(jù)在運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中發(fā) 出控制指令。這些指令從運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)傳遞到操縱和動(dòng)態(tài)定位的輔助系 統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)RSA動(dòng)態(tài)定位的自動(dòng)控制。


本發(fā)明的基本點(diǎn)，可以由以下

，其中
圖1是雙外殼RSA對(duì)接一個(gè)受傷對(duì)象(受傷潛艇)的示意圖，將帶有 外殼可動(dòng)部件(球帶)之RSA吸入室支承環(huán)連接到受傷潛艇的艙口欄板平 臺(tái)上。
圖2是一個(gè)橫向示意圖，表示將一個(gè)光學(xué)一電視系統(tǒng)固定到帶有吸入 室之RSA上的過(guò)程，所述系統(tǒng)有電視攝像機(jī)對(duì)受傷對(duì)象進(jìn)行長(zhǎng)范圍探測(cè)， 這一攝像機(jī)形成立體像對(duì)，光學(xué)上與標(biāo)志燈相互作用(電視攝像機(jī)的視場(chǎng) 由一些點(diǎn)突出表示)。
圖3是圖2的底面示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明
如圖1所示， 一艘救援潛水裝置(RSA) 1有一個(gè)堅(jiān)固的外殼2， 一個(gè) 輕型外殼3，轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)管螺旋槳裝置4，布置于輕型外殼3中的操縱和動(dòng)態(tài)定 位的輔助系統(tǒng)5，這里它以垂直和水平方向舵系統(tǒng)之形式實(shí)施。在堅(jiān)固外殼 2中，布置有運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)6，連接在堅(jiān)固外殼2上的吸入室7，這一吸入 室配備有可動(dòng)外殼部件，即分段的球帶8，以及支承環(huán)9，實(shí)現(xiàn)與受傷對(duì)象 (潛艇)11之艙口欄板平臺(tái)10的接觸和附著；
一個(gè)用于外部觀察的光學(xué)一電視系統(tǒng)，在圖1中按常規(guī)以兩臺(tái)電視攝 像機(jī)表示，以一套電視攝像機(jī)12的形式作為一個(gè)整體體現(xiàn)出來(lái)(圖2;圖 3)，光學(xué)上與照明部件13和外部照明系統(tǒng)的標(biāo)志燈14連接。電視攝像機(jī) 12 (圖2;圖3)的設(shè)計(jì)，是要保證能長(zhǎng)范圍的探測(cè)受傷對(duì)象(潛艇)11并 將吸入室7對(duì)接在該受傷對(duì)象上。電視攝像機(jī)12按預(yù)先確定的方式安裝， 即要保證它們的光軸交叉，這樣就可以以不同的接近角觀察該受傷對(duì)象， 亦即形成立體像對(duì)。該立體像對(duì)使得可以將該受傷對(duì)象之由兩臺(tái)電視攝像 機(jī)從兩個(gè)不同觀察點(diǎn)(不同接近角)產(chǎn)生的兩幅二維局部影像組合起來(lái)， 產(chǎn)生該對(duì)象的一幅三維影像。從一對(duì)不同接近角觀察對(duì)象時(shí)產(chǎn)生之立體像 對(duì)的一個(gè)突出特點(diǎn)，是無(wú)論觀察者的位置如何，對(duì)象在空間中的位置不 變。所以，要產(chǎn)生該對(duì)象一幅可靠的三維影像，其必要而充分的條件，就
是至少?gòu)娜齻€(gè)接近角拍攝該對(duì)象的影像，它們可以兩兩組合起來(lái)。利用對(duì) 收到之信號(hào)的相關(guān)處理，可以辨別該對(duì)象或其分開(kāi)的各部分之空間位置的 信息或者位置的變化。
恰當(dāng)?shù)乜紤]了該RSA 1之吸入室7的設(shè)計(jì)，選擇了一項(xiàng)電視攝像機(jī)12 的定位方案。在使用帶有可動(dòng)球帶8之吸入室7時(shí)，在這樣的室體上布置 電視攝像機(jī)12，技術(shù)上是很困難的，因?yàn)槿嵝缘碾娨曤娎|有可能被損壞。 因此，用以保證長(zhǎng)范圍探測(cè)一個(gè)受傷對(duì)象的電視攝像機(jī)12，是布置在RSA 1的外殼上，即在輕型外殼3上吸入室7的周圍，對(duì)其軸對(duì)稱(圖2;圖 3)。這樣布置時(shí)，要選擇電視攝像機(jī)12的視場(chǎng)和布置，使得吸入室7的 表面和支承環(huán)9與受傷對(duì)象(潛艇)11之艙口欄板平臺(tái)10同時(shí)出現(xiàn)在每一 電視攝像機(jī)12的視野中。
RSA 1之輕型外殼3上布置了一套三臺(tái)保證長(zhǎng)范圍探測(cè)的電視攝像機(jī) 12，這樣就可以通過(guò)立體像對(duì)產(chǎn)生受傷對(duì)象(潛艇)11之艙口欄板平臺(tái)10 的影像。通過(guò)適當(dāng)?shù)剞D(zhuǎn)換電視攝像機(jī)12，可以選擇它們的連接圖，以完成 計(jì)算機(jī)處理有關(guān)RSA 1定位的電視信息的任務(wù)，以動(dòng)態(tài)模式校正RSA 1的 位置，并且也復(fù)制使用的立體像對(duì)，增加對(duì)接的可靠性。
一個(gè)外部照明系統(tǒng)光學(xué)上與電視攝像機(jī)12相連接，包含有照明部件 13，即光源，需要它來(lái)保證布置在支承環(huán)9下面的電視攝像機(jī)12的工作， 并且在具體的場(chǎng)合下，在所述支承環(huán)周圍等距分布，由此達(dá)到所有電視攝 像機(jī)12要求的照明，以及在對(duì)接吸入室7區(qū)域里局部均勻的照度和可見(jiàn) 性。
照明部件13 (發(fā)光體)可以用任何以知的方法固定，例如固定在桿 上。每一對(duì)受傷對(duì)象11進(jìn)行長(zhǎng)范圍探測(cè)的電視攝像機(jī)12，都可以配備它自 己的光源(圖2和圖3中未表示出)。取決于電視攝像機(jī)照明之立體角的 大小，這一光源可以是單個(gè)裝置，特別是如鹵素?zé)艋虬l(fā)光二極管，或者是 組合光源，例如發(fā)光二極管陣列。
在這一布置中，附加的光學(xué)裝置(部件)，即標(biāo)志燈14，布置在吸入 室7上，沿著支承環(huán)9的周邊，其方式要使得由它發(fā)出的光一這是它們的 光輻射，或者被動(dòng)地被激發(fā)的輝光(通過(guò)光致發(fā)光)或是反射光，落入到相應(yīng)的電視攝像機(jī)12的視場(chǎng)內(nèi)。這一點(diǎn)決定了標(biāo)準(zhǔn)燈總數(shù)的最小值，即三
照明部件(發(fā)光體)13可以使用發(fā)出5000納米波長(zhǎng)光、光源密封的的 光學(xué)裝置，設(shè)計(jì)用作潛水裝置上的固定裝置。特別是產(chǎn)生水中衰減低之光 束的鹵素?zé)艉蚅ED發(fā)光體。
標(biāo)志燈14可以從兩類部件中選擇，即發(fā)光的光學(xué)裝置(特別是帶有自 用電源的發(fā)光二極管)和被動(dòng)光學(xué)輻射源，特別是按照光致發(fā)光效應(yīng)(在 來(lái)自發(fā)光體之光線的作用下發(fā)光的標(biāo)志)或反射光部件(反射器)的元件 中選取。
至少有部分標(biāo)志燈14彼此間等距并與支承環(huán)9軸線等距布置，這樣提 供了立體像對(duì)中觀察受傷對(duì)象ll的可比較性，這點(diǎn)在執(zhí)行轉(zhuǎn)動(dòng)吸入室7之 可動(dòng)球帶8時(shí)是至關(guān)重要的。
電視攝像機(jī)12執(zhí)行配備長(zhǎng)范圍探測(cè)的觀察，通過(guò)一臺(tái)顯示電視信息的 計(jì)算機(jī)化的裝置15連接到運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)6。
裝置15的設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)于處理電視信息適用的方法，具體是包含有一臺(tái)小 型計(jì)算機(jī)(一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)或PC)，帶有一臺(tái)視頻處理器，它與電視攝像 機(jī)相連接， 一臺(tái)信號(hào)模數(shù)轉(zhuǎn)換器，接收電視之外的信號(hào)(例如，來(lái)自水流 速傳感器的信號(hào))，也連接到所述小型計(jì)算機(jī)上，以及儲(chǔ)存器、顯示器和 接口。裝置15必須能夠執(zhí)行以下功能電視信號(hào)和物理參數(shù)之?dāng)?shù)據(jù)陣列的 算術(shù)和邏輯運(yùn)算，累積和儲(chǔ)存大量的信息，它們的統(tǒng)計(jì)(相關(guān)性)分析， 影像的幾何轉(zhuǎn)換(縮放、轉(zhuǎn)換為地圖投影)，發(fā)生數(shù)據(jù)信號(hào)傳遞給運(yùn)動(dòng)控 制系統(tǒng)。特別是，如果一項(xiàng)動(dòng)態(tài)定位的執(zhí)行，是使用已知的測(cè)量對(duì)象影像 重心坐標(biāo)移動(dòng)的方法進(jìn)行，這里的對(duì)象是受傷對(duì)象(潛艇)的艙口欄板平 臺(tái)，則電視信號(hào)處理應(yīng)包括一項(xiàng)電視影像數(shù)字化、檢査點(diǎn)的選擇(這里是 標(biāo)志燈的影像)，以確定對(duì)象重心的坐標(biāo)，還要包括所求對(duì)象影像重心坐 標(biāo)的計(jì)算、在RSA定位中電視立體像對(duì)信號(hào)的比較，以專門的算法對(duì)信號(hào) 求和以確定未知量的時(shí)間變化，以及發(fā)生數(shù)據(jù)差錯(cuò)信號(hào)表示RSA對(duì)受傷對(duì) 象(潛艇)11附近介質(zhì)參數(shù)的線性和角度位移，所述參數(shù)是同時(shí)測(cè)量并傳 遞給運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)6。差錯(cuò)信號(hào)用于在系統(tǒng)6中發(fā)生控制指令，傳遞給用于 操縱和動(dòng)態(tài)定位的輔助系統(tǒng)5的轉(zhuǎn)向裝置和方向舵。要實(shí)施上面所述的方
法，通過(guò)測(cè)量受傷對(duì)象(潛艇)11艙口欄板平臺(tái)10影像重心的移動(dòng)來(lái)定 位，就可以利用一種已知的裝置(見(jiàn)俄羅斯聯(lián)邦專利No. 2,040,120)，它 與運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)6的相互聯(lián)系，以及通過(guò)后者與操縱和動(dòng)態(tài)定位的輔助系 統(tǒng)5的相互聯(lián)系，可以對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)自動(dòng)控制。在一般情況下，顯示電 視信息的裝置15可以為任何已知的形式，只要能比較處理立體雙像的影像 即可。
一種救援潛水裝置(RSA) 1，按以下方式使用。
該RSA 1的運(yùn)動(dòng)，是由一臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)管螺旋槳裝置4所保證，在它接近 受傷對(duì)象(潛艇)11的位置時(shí)，采取了一個(gè)可以方便上船的位置，例如， 停留在對(duì)著水流的航向，在外部照明系統(tǒng)的照明部件熄滅的情況下在艙口 欄板平臺(tái)10上方盤旋，之后吸入室7的定位開(kāi)始，利用可動(dòng)球帶8的各個(gè) 轉(zhuǎn)動(dòng)段，使得支承環(huán)9與艙口欄板平臺(tái)10同軸而且平行。在這一過(guò)程中， 用于外部^察的光學(xué)一電視系統(tǒng)的電視攝像機(jī)12被置于RSA 1自動(dòng)導(dǎo)向和 上船的工作狀態(tài)，這一狀態(tài)是由一個(gè)選擇的布置電視攝像機(jī)12的方案，也 由一個(gè)電視影像處理方案所確定。
電視攝像機(jī)12于水下的視角在45度范圍內(nèi)，朝向艙口欄板平臺(tái)10的 方向。為了向每一臺(tái)電視攝像機(jī)12提供照明，利用了一個(gè)發(fā)光體提供所需 要的光束強(qiáng)度，以保證對(duì)受傷對(duì)象(潛艇)11的長(zhǎng)范圍探測(cè)。所述的發(fā)光 體可以是，例如，兩盞鹵素?zé)艋蛩谋KLED光源(在一項(xiàng)水下具體實(shí)施方案 中)組合而成，它們布置在距攝像機(jī)不少于2米的距離上。利用從電視攝 像機(jī)12接收到的影像，確定了受傷對(duì)象(潛艇)11之艙口欄板平臺(tái)10的 空間位置，在廣1.5米高度上盤旋的同時(shí)，向艙口欄板平臺(tái)10靠近。
在這樣的距離上，電視攝像機(jī)12可以在其視場(chǎng)中捕獲到艙口欄板平臺(tái) IO的艙口蓋，并且保證欄板平臺(tái)IO對(duì)安裝每一立體像對(duì)之平面的傾斜角的 測(cè)量。支承環(huán)9對(duì)安裝每一立體像對(duì)之平面的傾斜角利用標(biāo)志燈14的電視 影像確定。
一臺(tái)處理電視影像的裝置15，用來(lái)比較來(lái)自立體像對(duì)的信號(hào)，從而可 以編程計(jì)算支承環(huán)9和艙口欄板平臺(tái)10相互配置的參數(shù)，如平行度和傾斜 角。當(dāng)測(cè)量的參數(shù)一致時(shí)，就可以進(jìn)行對(duì)接操作。在這過(guò)程中，控制系統(tǒng)6 產(chǎn)生一個(gè)恰當(dāng)?shù)目刂菩盘?hào)，傳遞給輔助系統(tǒng)的垂直和水平方向舵，進(jìn)行操
縱和動(dòng)態(tài)定位的輔助系統(tǒng)5。結(jié)果，RSA 1就將吸入室7之支承環(huán)9的法 蘭，對(duì)接到受傷對(duì)象11的艙口欄板平臺(tái)10上。
在使用標(biāo)志燈作為被動(dòng)反光元件，亦即反射器時(shí)，它的亮度要比發(fā)光 二極管小很多，這些元件的數(shù)量，至少要安排為發(fā)光二極管的兩倍，以保 證所要求的測(cè)量精度。
當(dāng)標(biāo)志燈14用作光致發(fā)光裝置(標(biāo)記).時(shí)，后者要用涂層予以保護(hù)， 防止水介質(zhì)的侵入，而外形尺寸、數(shù)量和布置方案的選擇，充分地考慮了 記錄它們發(fā)光的可能性。
在模擬RSA 1與受傷對(duì)象(潛艇)11對(duì)接過(guò)程時(shí)，對(duì)在水下條件下的 光學(xué)一電視系統(tǒng)的功能檢查表明，在電視通道取樣率等于5 Hz時(shí)，測(cè)量線 性特性的精度，在2米距離處不少于1厘米，而測(cè)量角度特性的精度，不 少于2度。此外，它可以記錄并作為噪聲考慮落入電視接受器視野之甚至 只有5%對(duì)比度的外來(lái)物體線速度和角速度。在這一情形里，這些速度的 測(cè)量精度分別是5 mra/s和每秒0. 1弧度，由此提高了潛艇操縱自動(dòng)控制的 抗擾度。
電視信號(hào)的處理，可以用任何適用于處理目的之已知方法迸行。具體 選擇開(kāi)關(guān)電視攝象機(jī)的電路以產(chǎn)生長(zhǎng)范圍探測(cè)立體像對(duì)，以及選擇使用的 發(fā)光體，潛水裝置動(dòng)力源以及適用之信號(hào)處理的硬件一軟件，可以按照具 體的工作條件和持續(xù)時(shí)間確定。
權(quán)利要求
1.一種救援用潛水裝置(1)，具有外殼(2；3)，設(shè)置有運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)(6)，安置在救援用潛水裝置(1)外殼(2)上之帶支承環(huán)(9)的吸入室(7)，一個(gè)用以操縱和動(dòng)態(tài)定位的輔助系統(tǒng)(5)，一個(gè)帶有照明部件的外部照明系統(tǒng)(13)，一個(gè)用于外部觀察的光學(xué)-電視系統(tǒng)(12)，所述系統(tǒng)光學(xué)上與后一系統(tǒng)相連接，以及一個(gè)顯示電視信息的裝置(15)；其特征是選擇的所述吸入室(7)的室體配置了一條可動(dòng)的球帶(8)；所述用于外部觀察的光學(xué)-電視系統(tǒng)具體形式為一組電視攝像機(jī)(12)，安裝來(lái)保證對(duì)受傷對(duì)象(11)的長(zhǎng)范圍探測(cè)，并布置在救援用潛水裝置(1)外殼上吸入室(7)的周圍，可以觀察到支承環(huán)(9)形成多方位角度立體像對(duì)；所述外部照明系統(tǒng)(13)配備有布置在吸入室(7)支承環(huán)(9)上的標(biāo)志燈(14)；所述顯示電視信息的裝置(15)是計(jì)算機(jī)化裝置并且通過(guò)所述運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)(6)連接到所述用以操縱和動(dòng)態(tài)定位的輔助系統(tǒng)(5)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的救援用潛水裝置，其特征是可動(dòng)球帶(8) 分成若干段，以保證各段的相對(duì)位移。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的救援用潛水裝置，其特征是照明部件(13) 選用鹵素?zé)艋虬l(fā)光二極管。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的救援用潛水裝置，其特征是標(biāo)志燈(14)選 用被動(dòng)光反射器或光致發(fā)光裝置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的救援用潛水裝置，其特征是標(biāo)志燈(14)選 用帶有自用電源的發(fā)光二極管。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的救援用潛水裝置，其特征是至少有一部分標(biāo) 志燈(14)布置在吸入室(7)之支承環(huán)(9)上，等距地沿著該環(huán) 的周邊。
全文摘要
本發(fā)明涉及造船領(lǐng)域，具體是指可以對(duì)潛水艇(11)進(jìn)行救援操作的救援用潛水裝置(1)，其具有外殼(2；3)、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)(6)、安置在潛水救援裝置(1)外殼(2)上之帶支承環(huán)(9)的吸入室(7)、輔助系統(tǒng)(5)、照明系統(tǒng)(13)、光學(xué)—電視系統(tǒng)(12)，其連接一個(gè)顯示電視信息的裝置(15)；所述吸入室(7)的室體配置了一條可動(dòng)的球帶(8)；所述的光學(xué)—電視系統(tǒng)(12)用來(lái)保證對(duì)受傷對(duì)象(11)的長(zhǎng)范圍探測(cè)，并布置在潛水救援裝置(1)外殼上吸入室(7)的周圍，可以觀察到支承環(huán)(9)形成多方位角度立體像對(duì)；所述照明系統(tǒng)(13)配備有布置在吸入室(7)支承環(huán)(9)上的標(biāo)志燈(14)；所述顯示電視信息的裝置(15)通過(guò)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)(6)連接到輔助系統(tǒng)(5)。本發(fā)明提升了潛水救援裝置(1)的操控特性。
文檔編號(hào)B63G8/00GK101180207SQ200580039137
公開(kāi)日2008年5月14日 申請(qǐng)日期2005年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月17日
發(fā)明者亞歷山大·謝爾蓋耶維奇·波格丹諾夫, 華西里·瓦倫金諾維奇·沃羅皮耶夫, 卡里寧·維克多·華西里耶維奇, 葉夫根尼·米哈伊洛·拉祖米辛, 奧列格·亞列克山德洛維奇·祖耶夫-諾索夫, 安德列·康斯坦丁諾維奇·柯茲洛夫, 弗拉基米爾·亞列克謝維奇·切爾謝夫, 根納笛·亞列克謝維奇·扎買, 瓦列里·尼可拉耶維奇·諾維科夫, 符拉基米爾·尼可拉耶維奇·皮雅羅夫 申請(qǐng)人:聯(lián)邦國(guó)營(yíng)企業(yè)“圣彼得堡船舶設(shè)計(jì)制造局”;俄羅斯聯(lián)邦司法部“軍事、社會(huì)及雙用途智力活動(dòng)成果權(quán)利保護(hù)聯(lián)邦機(jī)構(gòu)”