КОНСТРУИРУЕМ РОБОТА. СУДОМОДЕЛИЗМ.

АЛЕКСАНДР БАРСУКОВ
МОСКВА

Специально для журнала РАДИОЛЮБИТЕЛЬ

На выставке маломерного флота, состоявшейся в «Экспоцентре», была представлена новейшая электроника, облегчающая, посредством роботизации, судовождение. Учитывая, что в нашей стране возрождается судомоделизм, а также то, что среди моделистов вообще есть тяга к воспроизведению моделей большого размера со всеми функциями прототипов, мы расскажем о некоторых устройствах, которые можно адаптировать для моделизма.

На рис. 1 — две схемы из каталога фирмы «Микстмарин». Это типовые схемы построения навигационных систем на основе оборудования компании Raymarine. Видно, что схемы отличаются друг от друга, и, если мы договорились, что данное оборудование можно адаптировать для построения большой модели-копии, то для копии определяющую роль будет играть та часть оборудования, которая будет определять внешний вид. В данном случае — радарная антенна. На левой части схемы — антенна открытого типа, на правой — антенна в обтекателе закрытого типа. Выберем из каталога две наименее громоздкие антенны. Это:

— M92650-S, антенна в обтекателе закрытого типа, диаметр 18 дюймов, горизонтальный луч 5,2 град., вертикальный луч 25 град., дальность 24 мили, питание 12/24 В, потребляемая мощность 24 Вт;

— T52001, антенна открытого типа, длина 48 дюймов, горизонтальный луч 1,85 град., вертикальный луч 26 град., дальность 72 мили, питание 12/24/32 В, потребляемая мощность 46 Вт.

Следующая существенная деталь. Эти схемы — для пилотируемых судов, капитаны которых видят показания датчиков на дисплеях, обозначенных на данных схемах. Наши объекты — беспилотные судомодели, и их с подобным оборудованием уже можно причислять к роботам: частично автономным, частично телеуправляемым. То есть, дисплеи должны быть установлены не на борту, а на отдалённом пульте управления, данные на который должны передаваться по радиоканалу. Либо, если степень автономности повышенная, данные должны поступать на бортовой компьютер, который сам будет управлять плавсредством. И в том и в другом случае здесь открывается простор для конструирования, а о необходимых для этого технологиях мы рассказываем на страницах «РЛ».

Но и в «штатном» режиме пилотируемые плавсредства стали комплектоваться техникой дистанционного управления. Так, устройство SmartController, внешне напоминающее мобильный телефон, предназначено для дистанционного управления яхтой. Оно подключается к любой системе автопилота Raymarine и использует радиоканал для передачи информации на пульт о скорости, глубине, курсе и других параметрах движения яхты. Компактный пульт с дисплеем, на котором отображается текущая информация удобно крепится на поясе или с помощью ремешка на шее. С этого же пульта можно изменить курс яхты.

Возможность дублирования данных на удалённые посты предусмотрена в бортовом устройстве, конфигурация которого включает Е120 радар, GPS картплоттер, дисплей эхолота. Устройство обладает функцией наложения данных радара на карту и имеет цифровой модуль эхолота. Для эхолотов, в зависимости от их типа, разработаны разнообразные датчики. Например, работа одного из бронзовых (есть еще пластиковые и стальные) датчиков глубины, скорости и температуры (определение сквозь корпус) основана на двух лучах 15/45 град. (200/50 кГц) при рабочей мощности 600 Вт.

Есть новинка — комплект беспроводного автопилота для катеров с гидравлическим приводом рулевой системы длиной до 7,5 м. Среди его режимов: перекладка руля, изменение курса, навигация по путевым точкам, используемые при рыбной ловле заложенные траектории. В комплект входят: беспроводной дистанционный пульт управления автопилотом, курсовой компьютер, гидравлический насос. Применён интерфейс SeaTalk/NMEA.

О компьютерном оснащении этих навигационных систем. В комплектацию серии SmartPilot входят: курсовой компьютер, индукционный датчик, датчик угла поворота руля. Кроме того, предусмотрена комплектация высокоточным датчиком определения курса MARPA и встроенным датчиком Rate Gyro.

С учетом особенностей управления маломерным флотом автопилоты подразделяются на штурвальные (верхняя часть рис. 2) и румпельные (нижняя часть рис. 2). Все они имеют питание 12 В и выполняют такие функции, как управление по заданному курсу, навигация по путевым точкам, управление по курсу относительно кажущегося ветра. Изображенные на рис. 2 румпельные автопилоты ST1000/2000 имеют, соответственно, тяговое усилие 57/77 кг, а вращательный момент штурвальных составляет 30 Нм.

На рис. 3 — пример штурвального автопилота: авторулевая система для парусных судов с открытым ременным приводом. Существует также штурвальный автопилот для катеров с механическим (тросовым) приводом рулевой системы. Соответственно, разработан большой ассортимент аксессуаров для крепления автопилотов на судне — от кронштейнов, ремней привода и муфт сцепления до датчиков угла поворота руля и ограничителей вращающего момента.

На рис. 4 — пример навигационного программного обеспечения. Это dKart Navigator (фирма «Джей Джей Рэйсинг»). Среди её функций — автоматическое ведение прокладки маршрута на электронной карте, автоматическая сигнализация, выполнение предварительной прокладки маршрута, запись данных в электронный судовой журнал, решение вспомогательных штурманских задач. Программа используется для работы с данными, поступающими от радара. При работе с радарами предусмотрены две возможности: получение информации о целях от ARPA по NMEA протоколу и отображение «сырой» радарной картинки поверх электронной карты. При этом символы и векторы скоростей целей отображаются на электронной карте с одновременным представлением их формуляров.

В описаниях электронных систем морского и речного применения часто встречаются специфические термины и аббревиатуры. Приведём некоторые из них по каталогу «Микстмарин».

SeaTalk — шина передачи данных между любым количеством SeaTalk-совместимых приборов, предназначенная для обеспечения их функционирования как единой, интегрированной системы навигационных инструментов.

SeaTalk2 — высокоскоростная шина передачи данных, обеспечивающая скорость передачи данных более чем в 20 раз быстрее стандартных шин.

SeaTalkHS — высокоскоростная шина передачи видео информации, данных радара, картплоттера и эхолота между устройствами, подключенными к сети SeaTalkHS, с возможностью удалённого управления этими устройствами.

NMEA (National Marine Electronics Assotiation) — общее название международного протокола передачи данных в двоичном формате.

MARPA (Mini Automatic Radar Plotting Aid) — система автоматической радиолокационной прокладки; с её помощью осуществляется определение элементов движения встречных судов и оценка ситуации сближения, необходимые для решения задач по предотвращению столкновений.

HDFI (High Definition Fish Imaging) — технология детального отображения объектов (рыб) в толще воды с высоким разрешением, основанная на цифровой обработке данных.

CFR 46 — стандарт водонепроницаемости, соответствующий способности выдерживать воздействие воды, направленной через сопло диаметром 1 дюйм, с расстояния 3 м, со скоростью 246 литров в минуту, в течение не менее 5 мин.

IPX7 — стандарт водонепроницаемости, соответствующий способности выдерживать воздействие воды без потери работоспособности при погружении на глубину 1 м в течение не менее 30 мин.

При изучении морской робототехники может сложиться впечатление, что её разрабатывают только зарубежные фирмы. Однако, это не так. В ходе осмотра другой экспозиции (в том же выставочном комплексе) нам встретилась разработка федерального научно-производственного центра ФГУП «ЦНИИ автоматики и гидравлики»: комплект электромеханических следящих приводов интерцепторов для быстроходных катеров. Его предназначение — автоматическое перемещение интерцепторов по сигналам системы управления в целях стабилизации положения катера при волнении моря до 5 баллов и увеличения скорости хода до 50 узлов. В состав комплекта входят: электромеханический исполнительный механизм (8 шт.), блок управления (4 шт.), блок питания. Максимальное перемещение выходного штока исполнительного — 50 мм. Максимальная скорость перемещения выходного штока — 100 мм/c. Максимальное усилие на выходном штоке — 6000 Н. Частота изменения управляющего сигнала — до 2 Гц.

Продолжение следует.

© РАДИОЛЮБИТЕЛЬ