Викладені теоретичні основи проектування прив'язних підводних систем трьох основних видів - самохідних і тих, що буксируються та опускаються. Системи розглядаються як технічні комплекси, які містять працюючі на течії підводний апарат, кабель-трос, судно-носій і забезпечують обслуговування підводним апаратом робочої зони необхідних розмірів. Досліджено основні фактори, які визначають проектні та експлуатаційні характеристики таких систем. Запропоновані і досліджені нові високопродуктивні прив'язні системи, подано методику розрахунку їх сило-енергетичних характеристик. Викладені технології використання прив'язних підводних систем при виконанні пошукових, інспекційних і спеціальних робіт під водою.

Описуються одноланцюгові прив'язні підводні системи, які містять підводний апарат, кабель-трос і судно-носій. Наведені основні аналітичні співвідношення для розрахунку зусиль, які виникають у стаціонарному режимі роботи системи на течії. Вміщено відомості про природу сил, які діють на кабель-трос і підводний апарат, загальну методику визначення цих сил за прийнятими припущеннями, а також результати розрахунків виникаючих у кабель-тросах зусиль у безрозмірній і розмірній формах. Результати подані у вигляді таблиць і графіка, які дозволяють проводити розрахунки у досить широкому діапазоні вхідних параметрів.

Впервые на базе современных достижений теоретической гидромеханики рассмотрены теоретические основы и практические методы расчета ходкости и управляемости подводных аппаратов (ПА). Освещен принцип действия и приведена классификация движителей ПА, проанализированы факторы, вызывающие сопротивление продольному движению ПА. Исследованы силы и моменты, действующие на корпус ПА при криволинейном движении, изложены основные понятия и общие уравнения криволинейного движения ПА. Особое внимание уделено кинематике ПА.

Розглянуто класифікацію й особливості застосування загальносуднових, спеціальних систем і пристроїв підводних апаратів (ПА). Наведено відомості про їх конструкцію, елементну базу, принципи дії. Охарактеризовано силові елементи систем і пристроїв ПА: насоси, компресори, електрогенератори, електродвигуни, мотор-редуктори, маніпулятори та маніпуляторні пристрої, джерела електроенергії, трубопроводи, арматуру, шланги, кабелі, електромережі та засоби комунікації. Обгрунтовано вибір основних характеристик труб.

Рассмотрены классификация и особенности применения общесудовых, специальных систем и устройств подводных аппаратов (ПА). Приведены сведения об их конструкции, элементной базе, принципах действия. Охарактеризованы силовые элементы систем и устройств ПА: насосы, компрессоры, электрогенераторы, электродвигатели, мотор-редукторы, манипуляторы и манипуляторные устройства, источники электроэнергии, трубопроводы, арматура, шланги, кабели, электросети и средства коммуникации. Обоснован выбор основных характеристик труб.

Розглянуто побудову систем автоматичного керування гребними електродвигунами самохідних підводних апаратів на базі штучних нейронних мереж з неітеративним навчанням. Показано, що такі системи забезпечують необхідну точність, а їх синтез є простим і не потребує проведення складних експериментів.

The development of automatic control systems for screw propeller electric drives of self-propelled underwater vehicles on the basis of artificial neural networks with non-iteration learning is considered. It is shown that such systems provide for needed accuracy and their synthesis is simple and don't require execution of complicated experiments.

Предложена структура системы автоматического управления установившимся движением однозвенной подводной буксируемой системы с подъемным аппаратом. Синтезированы законы управления приводом кабельной лебедки и приводом угла поворота несущих поверхностей подводного аппарата.

The structure of automatic control system, that is installed movement single-mess underwater towed system with the elevating device is offered. The control rules of the drive cable of winch and the turn corner of a carrying surface of the underwater device are synthesized.

Обгрунтовано шляхи удосконалення систем автоматичного керування самохідними підводними апаратами за умов невизначеності їх параметрів і характеристик зовнішнього середовища на підставі застосування нечітких і нейромережевих регуляторів і регуляторів на базі інверсних моделей об'єкта керування. Створено пряму й інверсну математичні моделі та пряму й інверсну нейромережеву моделі керованого руху самохідного підводного апарата як нелінійного об'єкта керування за умов невизначеності його конструктивних параметрів і параметрів зовнішніх збурень. Систематизовано закони керування та структури систем автоматичного керування плоским і просторовим рухом апарата на основі нейромережевих і нечітких регуляторів і регуляторів, в яких використано прямі й інверсні математичні та нейромережеві моделі.

Обоснованы пути усовершенствования систем автоматического управления самоходными подводными аппаратами в условиях неопределенности их параметров и характеристик внешней среды на основе нечетких и нейросетевых регуляторов и регуляторов на базе инверсных моделей объекта управления. Созданы прямая и инверсная математическая модели и прямая и инверсная нейросетевая модели управляемого движения самоходного подводного аппарата как нелинейного объекта управления в условиях неопределенности его конструктивных параметров и параметров внешних возбуждений. Систематизированы законы управления и структуры систем автоматического управления плоским и пространственным движением аппарата на основе нейросетевых и нечетких регуляторов и регуляторов, использующих прямые и инверсные математические и нейросетевые модели.

Розглянуто питання теорії, практики та розвитку електомеханічних систем і пристроїв судового та загальнопромислового призначення, а також електротехнологічного й інформаційно-вимірювального обладнання та систем забезпечення інформаційної безпеки. Розроблено методику синтезу нечіткого регулятора на основі інверсної моделі електровибухового перетворення енергії. Розкрито можливості використання метода градієнтного пошуку для знаходження резонансного режиму роботи вібраційної машини. Висвітлено перспективи розвитку електромеханічних компонентів з магнітним зв'язком. Проведено моделювання імпульсних резонансних перетворювачів напруги з фазовим управлінням з різними регуляторами. Обгрунтовано рекомендації щодо використання методів теорії прийняття рішень під час проектування систем захисту інформації. Проведено аналітичний огляд сучасних програм-антивірусів, проаналізовано стандарти управління інформаційною безпекою. Розроблено методику побудови оптимальної за швидкодією системи керування підводним апаратом за умов невизначеності його параметрів.

Рассмотрены вопросы теории, практики и развития электромеханических систем и устройств судового и общепромышленного назначения, а также электротехнологичекого и информационно-измерительнгого оборудования и систем обеспечения информационной безопасности. Разработана методика синтеза нечеткого регулятора на основе инверсной модели электровзрывного преобразования энергии. Раскрыты возможности использования метода градиентного поиска для нахождения резонансного режима работы вибрационной машины. Освещены перспективы развития электромеханических компонентов с магнитной связью. Проведено моделирование импульсных резонансных преобразователей напряжения с фазовым управлением с различными регуляторами. Обоснованы рекомендации по использованию методов теории принятия решений для проектирования систем защиты информации. Осуществлен аналитический обзор современных программ-антивирусов, проанализированы стандарты управления информационной безопасностью. Разработана методика построения оптимальной по скорости действия системы управления подводным аппаратом в условиях неопределенности его параметров.

Освещены особенности использования фильтра Калмана для определения параметров движения человека, определения кинематической схемы модели для бассейновых экспериментов с плавниковым движителем. Проанализированы погрешности чувствительных элементов и приведены алгоритмы бесплатформенных инерциальных навигационных систем. Описаны системы неразрушающего контроля и диагностики качественных показателей электрической изоляции на базе однопроводной линии. Охарактеризован высоковольтный высокочастотный импульсный источник питания для систем одновременной электрофильтрации и озонирования промышленных газов. Определены амплитудно-временные параметры импульсов напряжения для возбуждения стабильного разряда в данных системах.

Наведено необхідні для проектних розрахунків методики та вимоги класифікаційних установ до матеріалів, конструкцій, систем і пристроїв підводних апаратів для забезпечення їх плавучості, остійності та системи життєзабезпечення. Подано інформацію про систему стислого повітря, ущільнювальні закриття й ілюмінатори, а також якірні пристрої підводних апаратів.

Приведены необходимые для проектных расчетов методики и требования классификационных обществ к материалам, конструкциям, системам и устройствам подводных аппаратов для обеспечения их плавучести, остойчивости и системы жизнеобеспечения. Дана информация о системе сжатого воздуха, уплотняющих устройствах и иллюминаторах, а также якорных устройствах подводных аппаратов.

За допомогою рівнянь статики гнучкої нитки в однорідному потоці розглянуто оптимізаційну задачу щодо вибору несприятливого взаємного розташування прив'язного самохідного підводного апарата та судна-носія для визначення натягу кабелю, що їх з'єднує. Наведено аналітичний розв'язок цієї задачі для загального випадку нитки у неоднорідному потоці, а також результати числового моделювання деяких окремих випадків, які дозволяють спростити розв'язання для практичного використання під час проектних розрахунків.

Розглянуто основні наукові та прикладні задачі, що покладаються на автономні нежилі підводні роботи, та особливості систем керування роботами. Сформульовано низку невирішених фундаментальних проблем в цій сфері.

Здійснено удосконалення систем автоматичного керування рухом самохідних підводних апаратів за умов невизначеності їх параметрів і характеристик зовнішнього середовища шляхом застосування нечітких і нейромережних регуляторів з використанням інверсійних моделей об'єкту керування. Створено пряму й інверсну нейромережні моделі керованого руху самохідного підводного апарата як нелінійного об'єкта керування за умов невизначеності його конструктивних параметрів і параметрів зовнішніх збурень. Розроблено закони керування та синтезовано системи автоматичного керування плоским і просторовим рухом апарата на базі нейромережних і нечітких регуляторів та регуляторів, що використовують прямі й інверсійні математичні та нейромережні моделі.

Досліджено питання удосконалення проектування прив'язних підводних систем з ненаселеними підводними апаратами, що мають підвищену продуктивність під час виконання типових технологічних операцій пошуково-дослідницьких робіт. Обгрунтовано шляхи підвищення продуктивності, показано її взаємозв'язок з силовими та енергетичними характеристиками. Вивчено явища, пов'язані з роботою одноланкової прив'язної підводної системи. Виявлено існування енергетичного мінімуму - точки донної поверхні, досяжної з мінімальними енергозатратами, розглянуто залежність положення енергетичного мінімуму від інших параметрів прив'язної підводної системи та зовнішніх впливів. Розроблено методики визначення конструктивних параметрів даної системи з самохідним підводним апаратом. Система сполучає буксувальний і самохідний режими роботи та забезпечує більшу продуктивність у порівнянні з одноланковою. Розроблено методику проектування такої системи в стаціонарному стані та основних динамічних режимах. Наведено опис і результати натурних експериментів, що підтверджують теоретично одержані висновки.

Дисертація присвячена розробці методів і алгоритмів числового дослідження нелінійного пружного деформування просторово викривлених гнучких елементів морських конструкцій із згинальною і крутильною жорсткістю при дії довільно розташованих в просторі статичних, квазістатичних або динамічних зосереджених, розподілених або моментних навантажень, викликаних кінематичним або деформаційним впливом водного середовища, при роботі в умовах, близьких до реальних. Розроблено пакети обчислювальних прикладних програм, які дозволяють оперативно вирішувати поставлені задачі з метою прийняття конструктивних і технологічних рішень безпосередньо в процесі експлуатації гнучких морських конструкцій. Достовірність перевірена розробленими методами чисельного і натурного екперименту. Досліджена механіка підводного трубопроводу і його вплив на судно-носій при укладанні, ремонті і експлуатації. Визначено напружено-деформований стан гнучких, приєднаних до судна-носія, протяжних конструкцій при дії статичних і динамічних навантажень. На основі створених методів і алгоритмів уперше розв'язано ряд оригінальних прикладних задач механіки глибоководних гнучких конструкцій, досліджено їх напружено-деформований стан, стійкість і динаміку в режимах експлуатації, близьких до реальних.

  Скачати повний текст

Розроблено метод розрахунку масо- та теплообмінних параметрів і характеристик систем зберігання та подачі водню з глибоководним генератором водню відкритого типу за схемою "колокол", що використовує гідрореагуючі речовини. Одержано результати експериментальних досліджень тепломасообмінних характеристик реакції твердих речовин (швидкореагуючих гідрореагуючих речовин (ГРР) на основі алюмінію) з водою, що супроводжуються газоутворенням, і моделей глибоководних генераторів водню з ГРР, що мають вигляд стовпців. Установлено емпіричні залежності щодо повноти та поверхневої швидкості масовіддачі ГРР і зміни температури поверхні стовпця ГРР, газорідинної емульсії навколо стовпця та водню, що генерується, а також коеціфієнтів тепловіддачі від поверхні стовпців ГРР до газорідинної емульсії та водню. Обгрунтовано використання систем ощадження та подачі водню з генераторами відкритого типу, що використовують ГРР, для засобів глибоководної техніки.

Удосконалено теоретичні засади проектування прив'язної підводної системи, яка складається з судна-носія, гнучкого елемента та дистанційно керованого підводного апарата. Обгрунтовано шляхи покращання точності та достовірності математичної моделі, показано та досліджено зв'язок жорсткості на згинання поперечного перетину гнучкого елемента, гідростатичного тиску й інших конструкційних і експлуатаційних характеристик прив'язної підводної системи та зовнішніх навантажень з просторовою формою гнучкого елемента. Встановлено математичні залежності для визначення траєкторії переміщення підводного апарата. Розроблено конструкцію спеціалізованого підводно-технологічного комплексу для доставки сипучих вантажів на морське дно під час проведення гідротехнічних робіт і будівництва підводних об'єктів, здійснено його дослідження.

Висвітлено вплив схеми статорної обмотки асинхронної машини на безвідмовність її роботи, дослідження форсування збудження в ГЕУ з частотним керуванням, мікропроцесорну систему стабілізації коефіцієнта потужності. Охарактеризовано сучасні засоби реалізації аудіоуправління комп'ютерними системами, моделювання вертикального ходу підводного апарата на базі асинхронного електродвигуна.

Освещено схему статорной обмотки асинхронной машины на безотказность ее работы, исследования форсирования возбуждения в ГЭУ с частотным управлением, микропроцессорная система стабилизации коэффициента мощности. Охарактеризованы современные средства реализации аудиоуправления компьютерными системами, моделирование вертикального хода подводного аппарата на базе асинхронного электродвигателя.

Проаналізовано особливості проектування телекерованого підводного апарата (ПА) корабельного базування. Розглянуто питання розробки наукових основ створення та технологій використання засобів підводної техніки. Висвітлено перспективи створення автономного ПА в Україні. Описано композиційні матеріали для виготовлення блоків плавучості ПА. Визначено вплив типу підводної системи на характеристики навігаційного комплексу. Розкрито сучасні завдання створення підводних апаратів-роботів для пошукових та спеціальних операцій, задачі модернізації морської лабораторії "Дельта". Увагу приділено проблемним питанням використання авіаційними рятувальниками водолазного майна, обладнання та майна для забезпечення водолазних робіт під час проведення пошуково-рятувальних робіт авіацією над акваторіями.