Способ выполнения фото/видеосъемки донных объектов на максимальных глубинах с минимальным искажением и устройство для его осуществления Российский патент 2024 года по МПК G01S15/88 G01V11/00 B63C11/48 

Изобретение относится к области гидрофизических исследований и может быть использовано для исследований, проводимых в глубоководных районах океана. В частности, для выполнения фото/видеосъемки донных объектов на максимальных глубинах с минимальным искажением.

Известен способ выполнения фото/видеосъемки для определения освещенности на объекте в водной среде (см. Ястребов B.C., Соболев Г.П., Смирнов А.В., Онищенко Э.Л., Сычев В.А., Туманов И.В. Системы и элементы глубоководной техники подводных исследований / B.C. Ястребов. - Л.: Судостроение, 1981. - стр. 242-243). При использовании данного способа для измерения освещенности используют: передающую камеру, светильник, изучаемый объект, тестовый экран. Светильник и передающую камеру располагают на одной вертикали перед изучаемым объектом. На основе данного способа показано, что для получения качественной подводной съемки исключительно важное значение имеет выбор наивыгоднейшего расположения светильников относительно зоны наблюдения, согласование углов обзора объектива и углов выхода светового потока светильников.

Недостатки данного способа связаны с отсутствием возможности его использования на больших глубинах, а также с отсутствием возможности автоматического изменения направления светового потока светильника. Это, в свою очередь, ухудшает надежность и эффективность выполнения фото/видеосъемки.

Известен также способ съемки нижней поверхности ледяного покрова (см. Гудошников Ю.П., Козлов Д.Н., Кубышкин Н.В. Водолазные исследования торосов и стамух в Баренцевом море в 2003 г. // Комплексные исследования и изыскания ледовых и гидрометеорологических явлений и процессов на арктическом шельфе. СПб. 2004. Труды ААНИИ. Том 449, стр. 238-246). Подводную фото- и видеосъемку производят на цифровую видеокамеру, аналоговую видеокамеру и фотоаппарат, помещенные в герметичные боксы. Для подсветки снимаемых объектов используют подводные светильники. Цифровую и аналоговую видеокамеры в боксах, светильники конструктивно монтируют в одном блоке. После проведения съемок, по полученным фото- и видеоматериалам выполняют анализ подводной части ледяного покрова.

Недостатки способа связаны с отсутствием возможности его использования на значительных глубинах, а также с отсутствием возможности автоматического изменения направления светового потока светильников так как они выполнены в одном блоке с видеокамерами. Это, в свою очередь, ухудшает надежность и эффективность выполнения фото/видеосъемки.

Известно устройство изменения плавучести подводного объекта с гидравлическим цилиндром и внутренним расположением ресивера переменного объема (см. Дологлонян А.В., Сухов А.К., Стаценко И.Н. Устройство изменения плавучести подводных аппаратов для глубоководных измерений / Научно-технический журнал «Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии» №4-2 (330), 2018. - стр. 209). В прочном корпусе подводного объекта расположен один гидравлический цилиндр для изменения плавучести. Предложенное устройство снижает нагрузку на гидронасос рабочей жидкости и обеспечивает изменение плавучести подводного объекта на глубинах более 4000 м.

Недостатки данного устройства изменения плавучести связаны с большим количеством управляемых клапанов, а также с тем, что в прочном корпусе расположен лишь один гидравлический цилиндр, это снижает надежность и живучесть подводного объекта.

Известна «Модульная донная станция» (патент RU №2521218, опубл. 27.06.2014, кл. МПК: G01V 11/00), принимаемая за прототип. Модульная донная станция содержит плавучесть из синтактика, внутри которой закреплены автономные модули с датчиками. Модули заключены в бароустойчивые корпуса. Бароустойчивые корпуса имеют оптически прозрачные вставки, выдерживающие внешнее давление. Внутри каждой из вставок расположены излучатель и приемник оптического сигнала.

Недостатки данной модульной донной станции связаны с отсутствием возможности изменять угол наклона корпуса станции относительно грунта, что может ухудшать характеристики приемно-передающих устройств, закрепленных на модульной донной станции. Это, в свою очередь, ухудшает надежность работы станции, увеличивает искажение при приеме и передаче сигналов, ухудшает эксплуатационные характеристики станции.

Задачей изобретения является повышение эффективности выполнения фото/видеосъемки донных объектов на максимальных глубинах с минимальным искажением, путем автоматического изменения направления светового потока подводных светильников за счет накренения корпуса глубоководной донной станции с расположенными на ней подводными светильниками. Тем самым, улучшается надежность и эффективность выполнения фото/видеосъемки.

Технический результат изобретения заключается в повышении надежности и эффективности фото/видеосъемки за счет автоматического изменения направления светового потока подводных светильников, что позволяет выполнять фото/видеосъемку донных объектов на максимальных глубинах с минимальным искажением.

Подводную фото- и видеосъемку донных объектов на максимальных глубинах с минимальным искажением проводят на фото-, видеоаппаратуру, помещенную в герметичные боксы в нижней части автономного необитаемого подводного аппарата с использованием подсветки снимаемых объектов подводными светильниками.

Сущность изобретения заключается в том, что для подсветки снимаемых объектов подводные светильники располагают на боковой поверхности глубоководной донной станции, автоматически накреняют глубоководную донную станцию и, соответственно, изменяют направление светового потока подводными светильниками для освещения снимаемого объекта и выполняют фото/видеосъемку донных объектов на максимальных глубинах с минимальным искажением.

Устройство для выполнения фото/видеосъемки донных объектов на максимальных глубинах с минимальным искажением включает глубоководную донную станцию, имеющую бароустойчивый корпус с оптически прозрачными вставками, содержащий подводные светильники. При этом глубоководную донную станцию снабжают системой управления плавучестью, размещенной в бароустойчивом корпусе глубоководной донной станции, заключенном в легкий корпус - проницаемую часть устройства, при этом система управления плавучестью имеет блок управления и разделена на четыре исполнительных тракта, расположенных симметрично относительно вертикальной оси глубоководной донной станции, при этом каждый исполнительный тракт состоит из гидронасоса, рабочей жидкости, управляемого клапана, трубопроводов, гидравлического цилиндра с поршнем со штоком и пружиной внутри гидравлического цилиндра, при этом шток поршня имеет возможность выдвигаться из бароустойчивого корпуса в проницаемую часть устройства и, соответственно, вытеснять объем воды, при этом блок управления выдает команды управляемым клапанам каждого исполнительного тракта так, чтобы штоки поршней исполнительных трактов выдвигались в проницаемую часть на отличающийся объем для осуществления смещения точки приложения равнодействующей силы избыточной плавучести относительно вертикальной оси глубоководной донной станции, имеющей возможность накренения и, соответственно, изменения направления светового потока подводными светильниками, что обеспечивает выполнение фото/видеосъемки донных объектов на максимальных глубинах с минимальным искажением. Тем самым, улучшается надежность и эффективность выполнения фото/видеосъемки.

Сущность способа выполнения фото/видеосъемки донных объектов на максимальных глубинах с минимальным искажением и устройства для его осуществления поясняется чертежами, где

на фиг. 1 показана схема, отражающая способ выполнения фото/видеосъемки донных объектов на максимальных глубинах с минимальным искажением;

на фиг. 2 показана схема, отражающая глубоководную донную станцию на виде сбоку;

на фиг. 3 показана схема, отражающая расположение гидравлических цилиндров в глубоководной донной станции в сечении на виде сверху;

на фиг. 4 показана схема, отражающая устройство системы управления плавучестью глубоководной донной станции (нижний фрагмент сечения в продольной плоскости);

на фиг. 5 показана схема, отражающая устройство системы управления плавучестью глубоководной донной станции (нижний фрагмент сечения в продольной плоскости перпендикулярной фрагменту сечения, приведенному на фиг. 4);

на фиг. 6 - показана схема, отражающая глубоководную донную станцию с измененным углом светового потока подводных светильников.

На фиг. 1 позициями обозначены: глубоководная донная станция 1 (устройство для осуществления предлагаемого способа), автономный необитаемый подводный аппарат 2, оснащенный фото-, видеоаппаратурой 3 и 4, донный снимаемый объект 5.

Способ может быть осуществлен посредством устройства -глубоководной донной станции 1, которая имеет бароустойчивый корпус 6, проницаемую часть 7 (на фиг. 1 имеет каплевидную форму), системы управления плавучестью из Блока управления (обозначен на фиг. 4 и 5 как БУ со штриховыми линиями со стрелками, обозначающими линии управления гидронасосами рабочей жидкости 12, 13, 14, 15 и управляемыми клапанами 16, 17, 18, 19), элементов поз. 8-39, которая разделена на четыре независимо друг от друга работающих исполнительных тракта:

поз. 8, 12, 16, 20, 24, 28, 32, 36;

9, 13, 17, 21, 25, 29, 33, 37;

10, 14, 18, 22, 26, 30, 34, 38;

11, 15, 19, 23, 27, 31, 35, 39,

расположенных симметрично относительно вертикальной оси глубоководной донной станции (на фигурах обозначена штрих-пунктирной линией). Исполнительные тракты системы управления плавучестью состоят из гидравлических цилиндров 8, 9, 10, 11, гидронасосов рабочей жидкости (обычно минеральное масло) 12, 13, 14, 15, управляемых клапанов 16, 17, 18, 19, поршней 20, 21, 22, 23 со штоками 24, 25, 26, 27, пружин 28, 29, 30, 31, размещенных в гидравлических цилиндрах 8, 9, 10, 11 при этом штоки 24, 25, 26, 27 поршней 20, 21, 22, 23 входят в проницаемую часть 7 глубоководной донной станции 1. Гидравлические цилиндры 8, 9, 10, 11 имеют надпоршневые полости 32, 33, 34, 35 и подпоршневые полости 36, 37, 38, 39. Глубоководная донная станция 1 с помощью связующего троса 40 соединена с якорь-балластом 41. Бароустойчивый корпус 6 имеет оптически прозрачные вставки 42, 43, 44, 45 для обеспечения работы излучателей оптических сигналов - подводных светильников 46, 47, 48, 49.

Работа устройства и реализация способа осуществляется следующим образом. Для накренения в сторону донного снимаемого объекта глубоководной донной станции 1 и, соответственно, изменения направления светового потока подводных светильников, с помощью Блока управления для реализации такого накренения управляемые клапаны из 16, 17, 18, 19 переключают в сторону нагнетания соответствующими гидронасосами рабочей жидкости 12, 13, 14, 15 в соответствующие надпоршневые полости из 32, 33, 34, 35 гидравлических цилиндров из 8, 9, 10, 11, а всасывающая сторона тех же гидронасосов рабочей жидкости из 12, 13, 14, 15 замыкается на соответствующие подпоршневые полости из 36, 37, 38, 39 тех же гидравлических цилиндров. Приведение в действие Блоком управления соответствующих гидронасосов рабочей жидкости из 12, 13, 14, 15 производит перемещение рабочей жидкости из выбранных подпоршневых полостей 36, 37, 38, 39 в соответствующие надпоршневые полости из 32, 33, 34, 35, что приводит к перемещению соответствующих поршней из 20, 21, 22, 23, сжатию пружин из 28, 29, 30, 31 и выдвижению части штоков из 24, 25, 26, 27 за пределы соответствующих гидравлических цилиндров из 8, 9, 10, 11 в проницаемую часть 7. Для задвижения части штоков 24, 25, 26, 27 из проницаемой части 7 в пределы гидравлических цилиндров 8, 9, 10, 11 осуществляется переключение необходимых управляемых клапанов из 16, 17, 18, 19 и рабочая жидкость перетекает из соответствующих надподшневых полостей из 32, 33, 34, 35 в подпоршневые полости из 36, 37, 38, 39 за счет энергии упругой деформации соответствующих разжимающихся пружин из 28, 29, 30, 31. Работа под управлением Блока управления (БУ) исполнительных трактов системы управления плавучестью, приводит к разной длине и, соответственно, разному объему вытесненной воды штоками из 24, 25, 26, 27 в проницаемой части 7, тем самым, осуществляется смещение точки приложения равнодействующей силы избыточной плавучести относительно вертикальной оси глубоководной донной станции 1, с накренением и, соответственно, изменением угла светового потока подводных светильников, что обеспечивает выполнение фото/видеосъемки донного объекта 5 с использованием фотокамеры 3 и видеокамеры 4, расположенных на автономном необитаемом подводном аппарате 2, на максимальных глубинах с минимальным искажением.

Таким образом, технический результат изобретения заключается в повышении надежности и эффективности фото/видеосъемки за счет автоматического изменения направления светового потока светильников, что позволяет выполнять фото/видеосъемку донных объектов на максимальных глубинах с минимальным искажением.

Изобретение относится к области гидрофизических исследований и может быть использовано для исследований, проводимых в глубоководных районах океана. Для выполнения фото/видеосъемки донных объектов на максимальных глубинах с минимальным искажением используют проведение подводной фото- и видеосъемки. Для подсветки снимаемых объектов используют подводные светильники, причем подводные светильники располагают на боковой поверхности глубоководной донной станции. Автоматически накреняют глубоководную донную станцию и, соответственно, изменяют направление освещения подводными светильниками для лучшего освещения снимаемого объекта и выполняют фото/видеосъемку донных объектов на максимальных глубинах с минимальным искажением. Устройство для выполнения фото/видеосъемки донных объектов на максимальных глубинах с минимальным искажением включает глубоководную донную станцию, имеющую бароустойчивый корпус с оптически прозрачными вставками, содержащий подводные светильники. Глубоководную донную станцию снабжают системой управления плавучестью, размещенной в бароустойчивом корпусе глубоководной донной станции, заключенном в легкий корпус - проницаемую часть устройства. Достигается повышение надежности и эффективности фото/видеосъемки за счет автоматического изменения направления светового потока подводных светильников. 2 н.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ выполнения фото/видеосъемки донных объектов на максимальных глубинах с минимальным искажением на фото-видеоаппаратуру, помещенную в герметичные боксы в нижней части автономного необитаемого подводного аппарата с использованием подсветки снимаемых объектов подводными светильниками, отличающийся тем, что подводные светильники располагают на боковой поверхности глубоководной донной станции, автоматически накреняют глубоководную донную станцию и, соответственно, изменяют направление светового потока подводными светильниками для освещения снимаемого объекта и выполняют фото/видеосъемку донных объектов на максимальных глубинах с минимальным искажением.

2. Устройство для реализации способа по п.1, состоящее из глубоководной донной станции, причем глубоководная донная станция имеет бароустойчивый корпус с оптически прозрачными вставками, содержащий подводные светильники, отличающееся тем, что глубоководную донную станцию снабжают системой управления плавучестью, размещенной в бароустойчивом корпусе глубоководной донной станции, заключенном в легкий корпус - проницаемую часть устройства, при этом система управления плавучестью имеет блок управления и разделена на четыре исполнительных тракта, расположенных симметрично относительно вертикальной оси глубоководной донной станции, при этом каждый исполнительный тракт состоит из гидронасоса, рабочей жидкости, управляемого клапана, трубопроводов, гидравлического цилиндра с поршнем со штоком и пружиной внутри гидравлического цилиндра, при этом шток поршня имеет возможность выдвигаться из бароустойчивого корпуса в проницаемую часть устройства и, соответственно, вытеснять объем воды, при этом блок управления выдает команды управляемым клапанам каждого исполнительного тракта так, чтобы штоки поршней исполнительных трактов выдвигались в проницаемую часть на отличающийся объем для осуществления смещения точки приложения равнодействующей силы избыточной плавучести относительно вертикальной оси глубоководной донной станции, имеющей возможность накренения и, соответственно, изменения направления светового потока подводными светильниками, что обеспечивает выполнение фото/видеосъемки донных объектов на максимальных глубинах с минимальным искажением.