The Research of Steady-State Modes Characteristics, and Dynamics of Tethered System of the Autonomous Underwater Robot With Towed Surface Radiocommunication Module

Abstract

Использование буксируемого поверхностного модуля радиосвязи (ПМР) позволяет организовать высокоскоростной канал связи поста управления с автономным подводным роботом (АПР), а также значительно упростить его навигационное обеспечение. При этом возмущения от кабеля связи, действующие на АПР и ПМР, будут в значительной степени влиять на характеристики движения такой привязной системы. В работе методами компьютерного моделирования исследуются силовые воздействия кабеля связи на буксировке, а также их влияние на движение аппарата в установившихся режимах и по типовым траекториям маневрирования. Для установившихся значений глубины погружения и скорости хода АПР определена длина кабеля связи, обеспечивающая минимальное силовое воздействие от буксировки на аппарат. Предложена комплексная модель системы управления движением подводной привязной системы, учитывающая динамику АПР и кабеля связи. Разработана кинематическая модель поведения ПМР, определяющая его заглубление и гидродинамическое сопротивление при буксировке. Приведены результаты моделирования движения привязной системы по типовым траекториям, характерным для обзорно-поисковых АПР, которые позволяют оценить дополнительные требования к тяговым характеристикам движительно-рулевого комплекса аппарата, а также к необходимому запасу плавучести ПМР. Utilization of the towed surface radiocommunication module (SRM) allows organizing a high-speed communication channel between the control station and autonomous underwater robot/autonomous underwater vehicle (AUR/AUV), as well as significantly simplify its navigation guidance support. Herewith, the disturbances from communication cable effects on AUV and SRM, and heavily influences the motion characteristics of such a tethered system. This paper studies force actions of communication wire on towage and its influence on vehicle motion along standard maneuvering trajectories in steady-state modes using computer modeling. The length of communication cable providing minimal force actions on the vehicle from towing was determined for steady values of submersion depth and movement speed of the AUV. The integrated model of the motion control system of the underwater tethered system was proposed taking into account the dynamic of AUV and communication cable. The kinematic model of SRM behavior was designed to determine its submersion depths and hydrodynamic resistance while being towed. Acquired and demonstrated results of the tethered system motion modeling along standard trajectories typical for search operations allow estimating additional requirements for thrust characteristics of the propulsion/steering unit of the vehicle, as well as the necessary buoyance reserve of the SRM.