ITRM20120209A1 - NAUTICAL VEHICLE, OF THE TYPE FREE ON BOARD STAFF - Google Patents
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Description
“Veicolo nautico, del tipo privo di personale di bordo†⠀ œNatural vehicle, of the type without on-board personnelâ €
Campo dell’invenzione Field of invention
La presente invenzione si riferisce al campo dei veicoli privi di personale di bordo. In particolare si riferisce ad un veicolo nautico, qui denominato Drone, benché i droni della tecnica nota sono pilotati da remoto, mentre il Drone della presente invenzione ha capacità autonome. The present invention relates to the field of vehicles without on-board personnel. In particular it refers to a nautical vehicle, here called Drone, although the drones of the known art are remotely piloted, while the Drone of the present invention has autonomous capabilities.
Stato della tecnica State of the art
Sono noti i cosiddetti Droni nell’ambito dell’aeronautica comunemente detti Unmanded Aerial Vehicle - UAV, velivoli teleguidati adoperati solitamente in missioni ad alto rischio, laddove la presenza dell’uomo à ̈ localizzata nella Control Room. In questo modo si evita che personale umano venga direttamente coinvolto nelle specifiche missioni. The so-called Drones in the aeronautical field are known commonly known as Unmanded Aerial Vehicle - UAV, remote guided aircraft usually used in high-risk missions, where the presence of man is located in the Control Room. This prevents human personnel from being directly involved in specific missions.
Sono altresì noti i vecoli AUV Autonomous Underwater Vehicle che sono solo in grado di immergersi, di navigare autonomamente, ma non possono comunicare con l’esterno durante la durata dell’immersione e non possono procedere planando. Also known are the old AUV Autonomous Underwater Vehicles which are only able to dive, to navigate autonomously, but cannot communicate with the outside during the duration of the dive and cannot proceed gliding.
Infine sono noti i veicoli USV Unmanned Surface Vehicle che sono solo in grado di navigare in superficie, essendo telecomandati da un pilota remoto. Non posseggono pilota automatico, e non si immergono. Finally, USV Unmanned Surface Vehicles are known which are only capable of navigating on the surface, being remotely controlled by a remote pilot. They don't have autopilot, and they don't dive.
I sistemi di radio comando noti, impiegati in tali suddetti Droni aeronautici e di superficie, sono sostanzialmente dei servocomandi del tipo derivato quasi sempre dal settore modellistico professionale, azionati da trasmittenti accoppiate ad una centrale ricevente; ma non risulta essere mai presente alcun sistema di autopilota o di vero e proprio telecontrollo (multi controllori a bordo Drone), in quanto sono sostanzialmente radiocomandati, accoppiati ad una centrale di radio comando contenuta all’interno di una control room. The known radio control systems, used in the aforesaid aeronautical and surface drones, are substantially servos of the type almost always derived from the professional modeling sector, operated by transmitters coupled to a central receiving unit; but there is never any autopilot or real remote control system (multiple controllers on board the Drone), as they are essentially radio-controlled, coupled to a radio control unit contained inside a control room.
I veicoli sopradescritti di ambito marino, non posseggono tutte le capacità del veicolo in proposta e nella fattispecie non procedono alla emersione da uno stato di semi-immersione, per procedere planando a velocità ragguardevoli, risultando prima invisibili ai radar, per poi accelerare verso l’obiettivo per le interazioni del caso particolare. The marine vehicles described above do not possess all the capabilities of the proposed vehicle and in this case they do not proceed to the emergence from a state of semi-immersion, to proceed gliding at considerable speeds, first being invisible to the radar, and then accelerating towards the ™ target for particular case interactions.
Sommario dell’invenzione Summary of the invention
Scopo della presente invenzione à ̈ quello di fornire un prototipo di veicolo sia per la navigazione planante di superficie marina sia in grado di semi-sommergersi, reso dunque stagno, operante sia autonomo nella navigazione e telecontrollabile remotamente denominato AuUsV, dall’acronimo anglosassone autoesplicativo Autonomus Unmanned Underwater Surface Vehicle, atto a risolvere i problemi dei veicoli sopra citati, mantenendo e attuando le innovative caratteristiche di semi-immersione, controllo remoto e progressione autonoma verso obiettivi prefissati. The purpose of the present invention is to provide a prototype of a vehicle both for planing navigation on a sea surface and capable of semi-submerging, therefore made watertight, operating both autonomously in navigation and remotely controllable remotely called AuUsV, from the self-explanatory Anglo-Saxon acronym. Autonomus Unmanned Underwater Surface Vehicle, designed to solve the problems of the aforementioned vehicles, maintaining and implementing the innovative features of semi-immersion, remote control and autonomous progression towards pre-established objectives.
E’ oggetto della presente invenzione un veicolo marino conforme alla rivendicazione 1. The object of the present invention is a marine vehicle according to claim 1.
Il veicolo marino oggetto della presente invenzione, del tipo privo di personale di bordo, verrà di seguito, seppur impropriamente, definito “Drone†, benché, a differenza dei Droni noti esso comprende mezzi e funzionalità per una progressione autonoma verso obiettivi prefissati. The marine vehicle object of the present invention, of the type without on-board personnel, will be hereinafter, albeit improperly, defined as â € œDroneâ €, although, unlike known drones, it includes means and functionalities for an autonomous progression towards predetermined objectives.
Un’ulteriore scopo dell’invenzione à ̈ quello di fornire dispositivi di controllo locale e remoto con i rispettivi algoritmi e diagrammi di flusso, e metodi di strumentazione di governo veicolare per veicoli siffatti. A further object of the invention is to provide local and remote control devices with their respective algorithms and flow diagrams, and vehicle steering instrumentation methods for such vehicles.
Vantaggiosamente, l’innovativo veicolo marino di superficie e semi-sommergibile oggetto della presente invenzione à ̈ anche autonomo, risulta eventualmente anche di piccole dimensioni in modo da essere facilmente trasportabile e armabile in breve tempo, in grado di operare in condizioni climatiche particolarmente avverse, adatto ad applicazioni SAR (acronimo anglosassone dell’espressione Search and Rescue) per la ricerca e il recupero di naufraghi, per il pattugliamento costiero, per la sorveglianza delle piattaforme petrolifere durante il bunkeraggio delle navi cisterna, nei porti durante le manovre di attracco, nella navigazione preventiva delle navi da crociera in acque sconosciute con scogliere semi affioranti, per la ricerca scientifica subacquea mediante mini sommergibili pilotati da remoto ROV (acronimo anglosassone dell’espressione Remotely operated underwater vehicle) eventualmente supportati da un veicolo marino oggetto della presente invenzione e dotati di telecamere speciali, sensori sonar e ambientali, quali temperatura, torbidità , salinità , sostanze polluttanti, ecc. Il veicolo trova anche applicazioni per il monitoraggio di zone colpite da sostanze inquinanti; per osservazioni faunistiche di specie di interesse biologico marino; di ausilio alle autorità militari durante particolari situazioni di estrema difficoltà , per la valutazione di erosione costiera, identificazione di siti archeologici e relitti sommersi. Esso trova anche applicazione nel pattugliamento di aree marine protette (AMP) rispetto distanze di rispetto dei natanti, fasce costiere per motivi di sicurezza e per la ricerca ed individuazione di reperti archeologici subacquei. Tutte i dati immagine sono trasmessi alla control room, con la correlativa fruizione e divulgazione multimediale, ovvero la trasmissione in real-time delle immagini riprese e dei dati provenienti dai sensori a bordo Drone, vengono ritrasmesse on line tramite internet anche per programmi televisivi con collegamento in diretta video. Advantageously, the innovative surface and semi-submersible marine vehicle object of the present invention is also autonomous, possibly even small in size so as to be easily transportable and armable in a short time, able to operate in particularly adverse climatic conditions. , suitable for SAR applications (Anglo-Saxon acronym of the expression Search and Rescue) for the search and recovery of castaways, for coastal patrols, for the surveillance of oil platforms during the bunkering of tankers, in ports during docking maneuvers , in the preventive navigation of cruise ships in unknown waters with semi-emerging reefs, for underwater scientific research using remotely piloted mini submarines ROV (Anglo-Saxon acronym of the term Remotely operated underwater vehicle) possibly supported by a marine vehicle object of the present invention and equipped with cameras s special, sonar and environmental sensors, such as temperature, turbidity, salinity, pollutants, etc. The vehicle also finds applications for monitoring areas affected by pollutants; for wildlife observations of species of marine biological interest; to assist the military authorities during particular situations of extreme difficulty, for the evaluation of coastal erosion, identification of archaeological sites and submerged wrecks. It also finds application in the patrolling of protected marine areas (MPAs) with respect to the distances of respect for boats, coastal strips for safety reasons and for the research and identification of underwater archaeological finds. All image data are transmitted to the control room, with the correlative use and multimedia dissemination, or the real-time transmission of the images recorded and the data from the sensors on board the Drone, are retransmitted online via the internet also for television programs with connection live video.
La azioni di controllo remoto vengono impartite agendo sui i blocchi programma dei PLC, di ingresso, i blocchi intermedi, i blocchi di uscita, controllori connessi direttamene ai dispositivi di attuazione (semi-immersione, emersione, assetto in semi-immersione, virata, accelerazione, aria motore, flap-frenatura, flaps assetto in planata, ecc.), mediante i blocchi di comunicazione remota ethernet denominati blocchi CAN e CNA. The remote control actions are imparted by acting on the PLC program blocks, input blocks, intermediate blocks, output blocks, controllers connected directly to the actuation devices (semi-immersion, emergence, semi-immersion attitude, turn, acceleration , engine air, brake flap, plane trim flaps, etc.), by means of the Ethernet remote communication blocks called CAN and CNA blocks.
In una particolare configurazione il Drone marino proposto può supportare od integrare anche un ulteriore Mini Drone Aereo consentendo il pilotaggio di quest’ultimo, mediante le unità di Telecontrollo presenti nello stesso Drone Marino di appoggio, dalle stessa centrale di controllo remoto, tramite comunicazione satellitare. In a particular configuration, the proposed marine drone can support or integrate an additional Mini Aerial Drone allowing the piloting of the latter, through the Remote Control units present in the same Support Marine Drone, from the same remote control center, via satellite communication. .
Il Drone marino in invenzione, comprende una pluralità di sottosistemi deputati a svolgere funzioni specifiche interconnessi tra loro mediante una rete locale di tipo ethernet. The marine drone in invention includes a plurality of subsystems designed to perform specific functions interconnected by means of a local ethernet-type network.
Almeno un computer di bordo à ̈ deputato a riconoscere oggetti/ostacoli e ad impartire ai diversi sottosistemi di attuazione istruzioni di governo del Drone (immersione, emersione, assetto, virata, velocità , frenatura). Il sistema à ̈ configurato in modo che eventuali istruzioni inviate dal controllo remoto sorpassino le istruzioni del computer di bordo, arrivando direttamente ai sottosistemi di attuazione, cosicché il comando del veicolo passa direttamente nelle mani di un operatore umano abilitato, per correggere le azioni di controllo o per intervenire durante una situazione non programmata. At least one on-board computer is responsible for recognizing objects / obstacles and for imparting drone steering instructions to the various implementation subsystems (diving, surfacing, trim, turning, speed, braking). The system is configured so that any instructions sent by the remote control override the on-board computer instructions, reaching directly to the actuation subsystems, so that the vehicle control passes directly into the hands of a qualified human operator, to correct the actions of control or to intervene during an unscheduled situation.
Le fasi di semi-immersione ed emersione, sono attuate mediante riempimento/svuotamento di camere di compensazione che vengono utilizzate per mantenere l’assetto voluto. The semi-immersion and emergence phases are carried out by filling / emptying airlocks which are used to maintain the desired attitude.
Durante la fase di semi-immersione il Drone risulta immerso facendo sporgere le antenne per la comunicazione, per la telemetria, per le azioni di telecontrollo, per le immagini delle telecamere di bordo, che potranno essere del tipo Termica, ad illuminazione Laser Infrarossi, ad illuminazione Infrarosso prodotta da LED, con le operazioni di ripresa e la simultanea trasmissione remota delle immagini, direttamente alla control room, trasmesse mediante link di comunicazione terrestri o satellitari. During the semi-immersion phase, the Drone is immersed by making the antennas protrude for communication, for telemetry, for remote control actions, for the images of the on-board cameras, which may be of the Thermal type, with Infrared Laser lighting, Infrared lighting produced by LEDs, with shooting operations and simultaneous remote transmission of images, directly to the control room, transmitted via terrestrial or satellite communication links.
Le rivendicazioni dipendenti descrivono realizzazioni preferite dell’invenzione, formando parte integrante della presente descrizione. The dependent claims describe preferred embodiments of the invention, forming an integral part of the present description.
Breve descrizione delle Figure Brief description of the Figures
Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno maggiormente evidenti alla luce della descrizione dettagliata di forme di realizzazione preferite, ma non esclusive, di un (titolo), illustrato a titolo esemplificativo e non limitativo, con l’ausilio delle unite tavole di disegno in cui: Further characteristics and advantages of the invention will become more evident in the light of the detailed description of preferred, but not exclusive, embodiments of a (title), illustrated by way of non-limiting example, with the aid of the accompanying drawing tables in which:
la Fig. 1 rappresenta uno schema funzionale di un dispositivo di controllo e gestione del motore a combustione interna; Fig. 1 represents a functional diagram of a control and management device of the internal combustion engine;
la Fig. 2 rappresenta uno schema a blocchi di tipo “model base†di un metodo di avviamento e arresto automatico del motore a combustione del veicolo; Fig. 2 represents a block diagram of the â € œbase modelâ € type of an automatic starting and stopping method of the vehicle's combustion engine;
la Fig. 3 rappresenta uno schema a blocchi di tipo “model base†di un metodo di controllo di un attuatore di gestione dell’acceleratore del motore a combustione del veicolo; Fig. 3 represents a block diagram of the â € œbasic modelâ € type of a control method of an accelerator management actuator of the vehicle's combustion engine;
la Fig. 4 rappresenta uno schema funzionale di un dispositivo di controllo della timoneria; Fig. 4 represents a functional diagram of a wheelhouse control device;
la Fig. 5 rappresenta uno schema a blocchi di tipo “model base†di un metodo di controllo della timoneria di bordo; Fig. 5 represents a block diagram of the â € œbase modelâ € type of a control method of the on-board wheelhouse;
la Fig.5.1 rappresenta uno schema funzionale di un dispositivo di controllo e gestione delle camere di compensazione del sistema di assetto variabile per la semi immersione del Drone; Fig.5.1 represents a functional diagram of a control and management device of the compensation chambers of the variable attitude system for the semi-immersion of the Drone;
la Fig.5.2 rappresenta uno schema a blocchi di tipo “ model base†di un metodo di controllo dell’assetto di semi sommergibilità del veicolo stesso; Fig.5.2 represents a â € œ model baseâ € type block diagram of a control method of the vehicleâ € ™ s semi-submersibility attitude;
la Fig. 6 rappresenta uno schema funzionale di un dispositivo di controllo dell’assetto e stabilizzazione del veicolo in condizioni meteo-marine avverse; la Fig. 7 rappresenta uno schema a blocchi di tipo “model base†di un metodo di controllo dell’assetto del veicolo, con particolare riferimento ai flaps; Fig. 6 represents a functional diagram of a device for controlling the attitude and stabilization of the vehicle in adverse weather and sea conditions; Fig. 7 represents a â € œbase modelâ € block diagram of a vehicle attitude control method, with particular reference to the flaps;
la Fig. 8 rappresenta uno schema funzionale di un dispositivo di rilevamento e aggiramento di ostacoli e di identificazione di obiettivi; Fig. 8 represents a functional diagram of a device for detecting and bypassing obstacles and for identifying objectives;
la Fig. 9 rappresenta uno schema funzionale di un dispositivo di guida automatico del veicolo basato su dati GPS.. Fig. 9 represents a functional diagram of an automatic vehicle steering device based on GPS data.
Gli stessi numeri e le stesse lettere di riferimento nelle figure identificano gli stessi elementi o componenti. The same reference numbers and letters in the figures identify the same elements or components.
Descrizione in dettaglio di una forma di realizzazione preferita dell’invenzione. Il veicolo nautico oggetto della presente invenzione, di seguito Drone, rispetto alla tecnica nota, anzitutto, non definito soltanto radiocomandabile ma à ̈ telecontrollabile, comprende apparecchiature che gli consentono di eseguire un certo numero di operazioni autonomamente. Detailed description of a preferred embodiment of the invention. The nautical vehicle object of the present invention, hereinafter Drone, with respect to the known technique, first of all, not only defined as radio-controlled but can be remotely controlled, comprises equipment that allows it to perform a certain number of operations autonomously.
I sistemi utilizzati per realizzare il complesso di telecontrollo sono costituiti da due apparecchiature che attuano modalità operative differenti: The systems used to create the remote control complex consist of two devices that implement different operating modes:
il primo, che impiega componenti di attuazione derivanti dall’ambito dell’automazione industriale, comprende sistemi radio (RTX) multicanale paralleli ad alta frequenza accoppiati a controllori programmabili tipo PLC, che localizzati a bordo del DRONE, sono programmati con algoritmi di controllo appositamente studiati che restituiscono performance e operatività semi-autonoma, unitamente ai sistemi di telemetria strumentale e ottica per ottenere il feedback occorrente per il telecontrollo in catena chiusa, denominato Total Remote Control, (controllo remoto totale). La comunicazione locale, tra i vari dispositivi sottosistemi a bordo Drone, sfrutta interfacce ethernet, che consentono al veicolo di scambiare protocolli di comando e telecontrollo in modalità standard. the first, which uses actuation components deriving from the field of industrial automation, includes high frequency parallel multichannel radio (RTX) systems coupled to PLC-like programmable controllers, which, located on board the DRONE, are programmed with control algorithms specifically designed to provide performance and semi-autonomous operation, together with instrumental and optical telemetry systems to obtain the necessary feedback for closed-chain remote control, called Total Remote Control, (total remote control). Local communication, between the various subsystem devices on board the Drone, uses Ethernet interfaces, which allow the vehicle to exchange command and remote control protocols in standard mode.
Il secondo sistema di telecontrollo utilizza una radio connessione digitale, terrestre o satellitare, alla velocità di data-rate disponibile, che comunica direttamente con il computer di bordo Drone, collegato alla local ethernet di controllori PLC, operanti verso tutte le attuazioni previste (semi-immersione, emersione, assetto in semiimmersione, virata, accelerazione, aria motore, flap-frenatura, flaps assetto in planata, ecc.), utilizzando il computer presente nella stazione di controllo remoto, che invia, nella modalità server-client, le istruzioni di programmazione del pilota automatico, delle rotte da eseguire, dei comandi da impostare, direttamente dalla tastiera anche di un PC portatile, opportunamente configurato. The second remote control system uses a digital, terrestrial or satellite radio connection, at the available data-rate speed, which communicates directly with the Drone on-board computer, connected to the local Ethernet of PLC controllers, operating towards all the foreseen actuations (semi- dive, surfacing, semi-dive attitude, tack, acceleration, engine air, brake flap, planing trim flaps, etc.), using the computer present in the remote control station, which sends, in the server-client mode, the instructions for programming of the autopilot, of the routes to be carried out, of the commands to be set, directly from the keyboard even of a laptop, suitably configured.
Mediante i dispositivi di telecontrollo si attua anche l’innovativa capacita di semiimmergersi, senza scendere in quota, ma di rimanere immersi sotto il livello dell’acqua. Alla successiva emersione il Drone si dispone in assetto di planata per l’operatività in navigazione veloce di superficie marina. By means of the remote control devices, the innovative ability to semi-dive is also implemented, without going down to altitude, but to remain immersed below the water level. At the next surfacing, the drone is in a planing position for fast navigation operations on the sea surface.
Lo schema di figura 1 rappresenta, in modo funzionale, un sottosistema di controllo S1 del motore a combustione interna, ed in particolare fase di avviamento, mantenimento del regime del minimo, arresto motore. The diagram of Figure 1 represents, in a functional way, a control subsystem S1 of the internal combustion engine, and in particular the starting phase, maintaining the idle speed, stopping the engine.
Tale dispositivo di controllo S1 comprende: This control device S1 includes:
a) Controllore programmabile P1 di bordo dotato di interfaccia Ethernet, collegata con un: a) On-board P1 programmable controller equipped with Ethernet interface, connected to a:
b) sensore flusso (flow-sensor) del liquido di raffreddamento, che produce un segnale di conferma funzionale all’avvio completo del motore; b) flow sensor for the coolant, which produces a functional confirmation signal when the engine is completely started;
c) elettrovalvola di controllo del condotto di alimentazione del carburante, che viene attuata in apertura in caso di avviamento e mantenimento a regime del motore a combustione interna; c) solenoid valve for the control of the fuel supply duct, which is activated when the internal combustion engine is started and maintained at full speed;
d) attuatore munito di encoder e doppio finecorsa, di comando dell’acceleratore (ACT-Throttle); d) actuator equipped with encoder and double limit switch, to control the accelerator (ACT-Throttle);
e) attuatore con doppio finecorsa di comando del condotto di aspirazione per la regolazione miscela benzina-aria (ACT-Air); e) actuator with double limit switch for controlling the intake duct for adjusting the petrol-air mixture (ACT-Air);
f) sensore elettronico di raggiungimento temperatura di esercizio del motore; g) indicatore ottico esterno lampeggiante indicante il corretto esercizio del motore (Flash). f) electronic sensor for reaching engine operating temperature; g) external flashing light indicating the correct operation of the motor (Flash).
Tale controllore à ̈ programmato in modo da eseguire il metodo di controllo rappresentato mediante gli schemi a blocchi delle figure 2 e 3. This controller is programmed in such a way as to carry out the control method represented by the block diagrams of figures 2 and 3.
Con riferimento alla figura 2, viene riportato uno schema a blocchi di tipo “model base†comprende i seguenti ingressi: With reference to figure 2, a block diagram of the `` basic model '' type is shown, which includes the following inputs:
• Segnale digitale di comando per l’inizio della procedura di avviamento, di seguito “avviamento†. â € ¢ Digital command signal for the start of the starting procedure, hereinafter â € œStartupâ €.
• Segnale analogico proveniente dal sensore di flusso (flussometro), collegato in ingresso al circuito di raffreddamento. â € ¢ Analog signal from the flow sensor (flow meter), connected to the cooling circuit at the input.
• Dato di riferimento di set point; â € ¢ Set point reference data;
• ingresso per la comunicazione locale ethernet; â € ¢ input for local ethernet communication;
Tali segnali di ingresso originano i seguenti comandi digitali in uscita dal dispositivo: These input signals originate the following digital commands in output from the device:
• Comando al motorino di avviamento del motore; â € ¢ Control to the engine starter motor;
• Comando di arresto motore; â € ¢ Engine stop command;
• Segnalatore acustico; â € ¢ Acoustic signal;
• Lampeggiante ottico; â € ¢ Optical flashing light;
• Comando aria motore ON; â € ¢ Engine air control ON;
• Comando aria motore OFF; â € ¢ Engine air control OFF;
• Uscita per la comunicazione locale ethernet; â € ¢ Output for local ethernet communication;
L’ingresso “avviamento†viene abilitato dall’operatore remoto mediante una apposita chiave, posta su un telecontrollo portatile di controllo remoto, previa attivazione della linea di comunicazione radio tra il trasmettitore asservito alla centralina di telecomando ed un ricevitore disposto a bordo del Drone, tramite interruttore dedicato. The `` start-up '' input is enabled by the remote operator using a special key, placed on a portable remote control, after activating the radio communication line between the transmitter linked to the remote control unit and a receiver placed on board of the Drone, by means of a dedicated switch.
Tale ricevitore à ̈ collegato al controllore programmabile P1 tramite la relativa porta Ethernet della rete locale di comunicazione. This receiver is connected to the programmable controller P1 through the relevant Ethernet port of the local communication network.
All’attivazione dell’ingresso “avviamento†vengono eseguiti i seguenti passi da parte del sottosistema S1, con particolare riferimento alla figura 2.1: Upon activation of the â € œStartupâ € input, the following steps are carried out by subsystem S1, with particular reference to figure 2.1:
- (31) si verifica che il comando impartito à ̈ “avviamento†, - (31) it is verified that the command given is `` start-up '',
- Se si riceve un comando d “avviamento†, (32a) si resetta un contatore t=0, si tenta un (32b) avviamento del motore (On avviamento), contemporaneamente: o emendo un segnale acustico (On segnale acustico) - If a `` start '' command is received, (32a) a counter t = 0 is reset, an attempt is made (32b) to start the engine (On start), at the same time: o emitting an acoustic signal (On acoustic signal)
o effettuando una regolazione della miscela benzina – aria (On Aria), per facilitare l’avviamento del motore a basse temperature; o adjusting the petrol - air mixture (On Aria), to facilitate starting the engine at low temperatures;
- (33) rilevazione di movimento del fluido di raffreddamento Il sensore da parte del Flussometro, avendo conferma della corretta procedura d’avviamento. - (39) Se si verifica un mancato avviamento, si resetta il sistema effettuando le seguenti operazioni: - (33) detection of movement of the cooling fluid The sensor by the Flowmeter, confirming the correct start-up procedure. - (39) If a failed start occurs, reset the system by doing the following:
o incremento del contatore t (t=t+1) o counter increment t (t = t + 1)
o reset del controllo del segnalatore acustico (Off Segnale Acustico) o inibizione della regolazione della miscela benzina – aria ( Off Aria On) o inibizione segnalamento acustico di avviamento del motore (Off Avviamento) o reset of the control of the acoustic signal (Off Acoustic signal) o inhibition of the adjustment of the petrol - air mixture (Off Air On) o inhibition of the acoustic signal of engine start (Off Start)
- (40) Se il contatore t ha contato 3 tentativi di messa in moto si ritorna all’inizio del presente metodo (31), altrimenti si ritenta un avviamento del motore (32b); - (40) If the counter t has counted 3 starting attempts, you go back to the beginning of this method (31), otherwise you try again to start the engine (32b);
- (34) Se si verifica un avviamento, si procede con le seguenti operazioni: o Inibizione segnalamento acustico di avviamento del motore e (Off Avviamento) - (34) If starting occurs, proceed with the following operations: o Engine start acoustic signal inhibition and (Start Off)
o Inibizione della regolazione della miscela benzina – aria (Off Aria On) o Reset del segnalatore acustico (Off Segnale Acustico) o Inhibition of petrol - air mixture regulation (Off Air On) o Reset of the acoustic signal (Off Acoustic signal)
o Chiusura dell’aria (On Aria off) o Closing the air (On Air off)
o Attivazione di un segnalatore visivo (On Lampeggiante) o Activation of a visual indicator (On Flashing)
- (35) si verifica che il comando impartito “avviamento†sia ancora attivo - se il segnale “avviamento†à ̈ ancora attivo ritorna al blocco (35) - (35) it is checked that the command given `` start '' is still active - if the `` start '' signal is still active it returns to block (35)
- se il segnale “avviamento†à ̈ inibito si procede a spegnere il motore o invio del segnale d’arresto (On Arresto) - if the `` start '' signal is inhibited, the engine is switched off or the stop signal is sent (On Stop)
o inibizione del segnale di regolazione dell’aria (Off Aria off) o inhibition of the air regulation signal (Off Air off)
o inibizione del segnalatore visivo (off Lampeggiante) o inhibition of the visual indicator (off Flashing)
- (37) rilevazione da parte del sensore Flussometro del movimento del fluido di raffreddamento confermando che il motore à ̈ avviato; - (37) detection by the Flowmeter sensor of the movement of the cooling fluid confirming that the engine is running;
- Se si rileva che il motore à ̈ avviato si ripete il passo precedente (37) - If it is detected that the engine has started, the previous step is repeated (37)
- Se si rileva che il motore à ̈ arrestato, (38) inibizione del segnale “Arresto†(Off Arresto) e ritorno all’inizio del presente metodo (31). - If the engine is found to be stopped, (38) inhibition of the â € œStopâ € signal (Off Stop) and return to the start of this method (31).
Preferibilmente, l’avvenuto avviamento del motore à ̈ confermato da un lampeggiante posto sulla prua dello scafo. Preferably, the engine start is confirmed by a flashing light placed on the bow of the hull.
Preferibilmente, ad ogni tentativo di avviamento viene attivato un segnalatore acustico, per segnalare l’imminente messa in moto del mezzo oppure in occasione dell’attivazione della connessione radio tra la il telecomando ed il Drone. Preferably, at each starting attempt an acoustic signal is activated, to signal the imminent start-up of the vehicle or when the radio connection between the remote control and the Drone is activated.
Quando si intende arrestare il motore del Drone si riporta la chiave in posizione di OFF. When you intend to stop the engine of the drone, turn the key back to the OFF position.
La figura 3 riporta uno schema a blocchi del sottosistema S1 deputato al controllo della marcia del veicolo (accelerazione e decelerazione); esso comprende i seguenti ingressi: Figure 3 shows a block diagram of the subsystem S1 responsible for controlling the movement of the vehicle (acceleration and deceleration); it includes the following inputs:
• Comando di incremento dell’acceleratore â € ¢ Throttle increase command
• Comando di riduzione dell’acceleratore â € ¢ Throttle reduction control
• Consenso comandi (linea) â € ¢ Command consent (line)
• Ingresso per la comunicazione locale ethernet; â € ¢ Input for local ethernet communication;
I segnali di ingresso sono elaborati e danno luogo ai seguenti comandi digitali in uscita al controllore P1: The input signals are processed and give rise to the following digital commands in output to the P1 controller:
• Comando di attuazione acceleratore up â € ¢ Up throttle actuation command
• Comando di acceleratore down â € ¢ Throttle down control
• Uscita Led per telemetria â € ¢ Led output for telemetry
• uscita per la comunicazione locale ethernet; â € ¢ output for local ethernet communication;
L’ingresso “consenso comandi†abilitato tramite telecontrollo permette di abilitare i comandi dell’acceleratore: senza di esso non à ̈ possibile impartire i comandi di accelerazione. The â € œcontrol consentâ € input enabled via remote control allows you to enable the accelerator controls: without it it is not possible to give the acceleration commands.
La corsa dell’acceleratore à ̈ suddivisa, per esempio, in sette livelli, ad ogni comando di acceleratore up e down viene attivata la relativa uscita, per un tempo prefissato di 0.1s, che porta a muovere l’attuatore di un livello. The stroke of the accelerator is divided, for example, into seven levels, at each up and down accelerator command the relative output is activated, for a preset time of 0.1s, which leads to the actuator being moved by one level .
Associata la chiusura della valvola a farfalla alla posizione zero, à ̈ presente un controllo sulla posizione zero dell’attuatore affinché si abbia la sicurezza che la farfalla dell’acceleratore sia chiusa quando ne à ̈ comandata la chiusura. L’uscita led collegata al contatore di posizioni C1 fornisce informazioni sullo stato della posizione dell’attuatore. In particolare comanda l’accensione di diodi led di colore diverso. Associated with the closing of the throttle valve at the zero position, there is a control on the zero position of the actuator to ensure that the throttle is closed when it is closed. The LED output connected to the position counter C1 provides information on the status of the actuator position. In particular, it commands the switching on of LED diodes of different colors.
All’attivazione dell’ingresso “Linea On†vengono eseguiti i seguenti passi dal sottosistema S1, con particolare riferimento alla figura 3.1: When the â € œLine Onâ € input is activated, the following steps are carried out by subsystem S1, with particular reference to figure 3.1:
- (42) verifica di abilitazione del comando “Linea On†, - (42) check that the command `` Line On '' is enabled,
- Se il comando impartito à ̈ inibito si ripete il controllo al passo precedente (42) - If the command given is inhibited, the check in the previous step is repeated (42)
- Viceversa, (43) controllo del comando di incremento di accelerazione (Acc Up On), - Vice versa, (43) control of the acceleration increase command (Acc Up On),
- Se il comando à ̈ di incremento di accelerazione (Acc Up On), effettuazione delle seguenti operazioni: - If the command is to increase acceleration (Acc Up On), carry out the following operations:
o Accensione di un segnale visivo (44a) o Turning on a visual signal (44a)
o Generazione di un impulso di aumento dell’accelerazione (44b) o E dopo un piccolo ritardo, inibizione del segnale visivo (41) e ritorno all’inizio del presente metodo (42) o Generation of an acceleration increase impulse (44b) o E after a small delay, inhibition of the visual signal (41) and return to the beginning of the present method (42)
- Se il comando di incremento dell’acceleratore (Acc Up On) à ̈ inibito (45) controllo del comando di decremento di accelerazione (Acc Down On), - If the accelerator increase command (Acc Up On) is inhibited (45) control of the acceleration decrease command (Acc Down On),
- Se risulta un comando di decremento di accelerazione (Acc Down On) si eseguono i seguenti passi - If there is an acceleration decrease command (Acc Down On), the following steps are carried out
o Accensione di un segnale visivo (44a) o Turning on a visual signal (44a)
o Generazione di un impulso di decremento dell’accelerazione (46b) o Con un piccolo ritardo inibizione del segnale visivo (41) e ritornare all’inizio del presente metodo (42) o Generation of an acceleration decrease impulse (46b) o With a small delay inhibition of the visual signal (41) and return to the beginning of the present method (42)
- Se, invece, il comando à ̈ di decremento di accelerazione (Acc Down On) si ritorna all’inizio del presente metodo (42). - If, on the other hand, the command is to decrease the acceleration (Acc Down On), one returns to the beginning of this method (42).
Lo schema di Fig. 4 rappresenta, in modo funzionale, un dispositivo di controllo della timoneria S1 del veicolo che esegue un metodo di controllo della timoneria di bordo secondo lo schema a blocchi di tipo “model base†di Fig.5. The diagram of Fig. 4 represents, in a functional way, a control device of the wheelhouse S1 of the vehicle which carries out a control method of the on-board wheelhouse according to the block diagram of the â € œmodel baseâ € type of Fig.5.
Tale dispositivo di controllo della timoneria S2 comprende un This steering control device S2 comprises a
a) controllore programmabile P2 munito di interfaccia Ethernet collegata col suddetto ricevitore; a) programmable controller P2 equipped with an Ethernet interface connected to the aforementioned receiver;
b) attuatore (ACT-steering) con encoder e finecorsa collegato al timone per variare l’angolo di virata del veicolo; b) actuator (ACT-steering) with encoder and limit switch connected to the rudder to vary the vehicle's steering angle;
c) un circuito di alimentazione in tecnica PWM dell’attuatore di sterzo (ACT-steering) controllato dai PLC di bordo, applicano l’algoritmo di auto center e correzione di rotta, portando a seguito di manovra remota, il timone nella accurata posizione di centro effettuando la calibrazione automatica del timone. c) a PWM power supply circuit of the steering actuator (ACT-steering) controlled by the on-board PLCs, they apply the auto center and course correction algorithm, bringing the rudder into accurate center position by performing automatic rudder calibration.
d) un dispositivo di telecontrollo per consentire virate rapide, nei casi richiesti, mediante intervento sulla linea di alimentazione dell’attuatore (ACT-steering), commutando dalla modalità PWM alla modalità di alimentazione diretta; d) a remote control device to allow quick turns, in the cases required, by intervening on the actuator power supply line (ACT-steering), switching from PWM mode to direct power mode;
Lo schema di controllo comprende i seguenti ingressi The control scheme includes the following inputs
• ingresso per il consenso dei comandi â € ¢ input for command consent
• comando di avanzamento a dx discreto a passi â € ¢ Discrete step right advance command
• comando di avanzamento a sx discreto a passi â € ¢ Discreet stepwise advancement command to the left
• impulsi encoder â € ¢ encoder pulses
• ingresso per la comunicazione locale ethernet; â € ¢ input for local ethernet communication;
E le seguenti uscite : And the following releases:
• attuazione a passi sx â € ¢ actuation in left steps
• attuazione a passi dx â € ¢ actuation in right steps
• uscita led per telemetria â € ¢ LED output for telemetry
• uscita per la comunicazione locale ethernet. â € ¢ output for local ethernet communication.
Gli ingressi per i comandi a passi sono impartiti mediante il telecontrollo grazie all’ingresso linea, per quanto riguarda l’ingresso encoder, il controllore P2 ha un ingresso dedicato collegato ad un encoder collegato all’attuatore. L’uscita dell’encoder à ̈ collegato a tale ingresso dedicato del controllore, il quale conta gli impulsi. Tale valore di impulsi viene poi mandato ad un blocco di gestione impulsi, il quale riconosce eventuali errori di posizione del timone e li corregge sino a riportare il timone in una posizione desiderata. Una volta stabilita con certezza la posizione desiderata (e del relativo attuatore) l’uscita led viene opportunamente attivata per la telemetria ottica e strumentale. Inoltre, viene utilizzato un canale di trasmissione in radiofrequenza, attraverso cui sono inviati i dati di telemetria in rmodo affinché possono essere visualizzati a video i dati OSD (on screen device) nella postazione di controllo locale. The inputs for the step commands are given by remote control thanks to the line input, as regards the encoder input, the P2 controller has a dedicated input connected to an encoder connected to the actuator. The encoder output is connected to this dedicated controller input, which counts the pulses. This pulse value is then sent to a pulse management block, which recognizes any rudder position errors and corrects them until the rudder returns to a desired position. Once the desired position (and of the relative actuator) has been established with certainty, the LED output is suitably activated for optical and instrumental telemetry. Furthermore, a radio frequency transmission channel is used, through which telemetry data is sent in rmode so that the OSD (on screen device) data can be displayed on the screen in the local control station.
La azioni di controllo remoto vengono impartite agendo sui i blocchi programma dei PLC, di ingresso, i blocchi intermedi, i blocchi di uscita, controllori connessi direttamene ai dispositivi di attuazione (semi-immersione, emersione, assetto in semi-immersione, virata, accelerazione, aria motore, flap-frenatura, flaps assetto in planata, ecc.) mediante i blocchi di comunicazione remota ethernet denominati blocchi CAN e CNA. The remote control actions are imparted by acting on the PLC program blocks, input blocks, intermediate blocks, output blocks, controllers connected directly to the actuation devices (semi-immersion, emergence, semi-immersion attitude, turn, acceleration , engine air, brake flap, plane trim flaps, etc.) by means of the Ethernet remote communication blocks called CAN and CNA blocks.
La Fig.5.1 rappresenta uno schema funzionale di un dispositivo di controllo del sistema di assetto variabile per la semi immersione del Drone. Fig.5.1 represents a functional diagram of a control device of the variable attitude system for the semi-immersion of the Drone.
Tale sottosistema S5.1 del veicolo comprende un: This subsystem S5.1 of the vehicle comprises a:
a) controllore programmabile di bordo P5.1 munito di interfaccia Ethernet connessa con il suddetto ricevitore radio, per la comunicazione remota dell’sommergibilità ; a) P5.1 on-board programmable controller equipped with an Ethernet interface connected to the aforementioned radio receiver, for remote submersibility communication;
b) un computer (PC) di bordo che oltre ad espletare le funzioni di pilotaggio automatico, a partire dai dati GPS locali, per raggiungere il punto nave o la rotta desiderata, di stabilizzare il Drone Marino, nei casi di mare formato, operando su appositi flaps elettroattuati, consente di semi immergere il Drone marino per operare in condizioni di quasi invisibilità ; b) an on-board computer (PC) which, in addition to carrying out the automatic piloting functions, starting from local GPS data, to reach the ship point or the desired route, stabilizes the Marine Drone, in the case of rough seas, operating on special electro-actuated flaps, allows you to semi-immerse the marine drone to operate in conditions of almost invisibility;
c) sensore di quota (pressurimetro); c) altitude sensor (pressurimeter);
d) attuatore elettrovalvola di riempimento della camera di assetto variabile per il controllo della quota di semi sommergibilità ; d) solenoid valve actuator for filling the variable trim chamber for controlling the level of semi-submersibility;
e) attuatore elettrovalvola di svuotamento della camera di assetto variabile per il controllo della quota di emersione dalla semi sommergibilità ; e) solenoid valve actuator for emptying the variable attitude chamber for controlling the height of the emersion from the semi-submersibility;
La Fig. 5.2 rappresenta uno schema a blocchi di tipo†model based†di un metodo di controllo dell’assetto di semi-sommergibilità del veicolo eseguito dal suddetto sottosistema S5.1. Fig. 5.2 represents a model-based block diagram of a vehicle semi-submersibility attitude control method performed by the aforementioned subsystem S5.1.
Tale sottosistema S5.1 comprende i seguenti ingressi: This subsystem S5.1 includes the following inputs:
• comando utente di semi- immersione ed emersione â € ¢ Semi-dive and surfacing user command
• sensore di assetto â € ¢ trim sensor
• sensore di conferma carico â € ¢ load confirmation sensor
• sensore di conferma scarico â € ¢ discharge confirmation sensor
• ingresso per la comunicazione locale ethernet; â € ¢ input for local ethernet communication;
E le uscite : And the outputs:
• attuazione elettrovalvola di carico â € ¢ Loading solenoid valve actuation
• attuazione elettrovalvola di scarico â € ¢ Discharge solenoid valve actuation
• uscita per la comunicazione locale ethernet. â € ¢ output for local ethernet communication.
Gli ingressi per i comandi di semi-immersione e di emersione sono impartiti mediante comandi remoti dal sistema di telecontrollo, il sensore di assetto conferma lo stato attuale del Drone, impostando la quota di riferimento. The inputs for the semi-dive and emersion commands are given by remote commands from the remote control system, the attitude sensor confirms the current status of the drone, setting the reference altitude.
Le elettrovalvole di attuazione sono munite di sensori di completamento dei processi di carico e scarico dalla camera di assetto/compensazione. The actuation solenoid valves are equipped with sensors for completing the loading and unloading processes from the trim / compensation chamber.
La azioni di controllo remoto vengono impartite agendo sui i blocchi programma dei PLC, di ingresso, i blocchi intermedi, i blocchi di uscita, controllori connessi direttamene ai dispositivi di attuazione (semi-immersione, emersione, assetto in semi-immersione, virata, accelerazione, aria motore, flap-frenatura, flaps assetto in planata, ecc.) mediante i blocchi di comunicazione remota ethernet denominati blocchi CAN e CNA. The remote control actions are imparted by acting on the PLC program blocks, input blocks, intermediate blocks, output blocks, controllers connected directly to the actuation devices (semi-immersion, emergence, semi-immersion attitude, turn, acceleration , engine air, brake flap, plane trim flaps, etc.) by means of the Ethernet remote communication blocks called CAN and CNA blocks.
La figura 5.3 riporta un diagramma di flusso del controllo della timoneria eseguito dal sottosistema S5.1. Tale schema à ̈ sovrapponibile allo schema riportato in figura 3.1, in cui all’incremento di accelerazione (Acc. UP ON) si sostituisce un incremento di timone a sinistra (Comando SX) e ad un decremento di accelerazione (Acc. DOWN ON) corrisponde un comando di timone a dritta (Comando DX). Figure 5.3 shows a flow diagram of the steering control performed by subsystem S5.1. This diagram can be superimposed on the diagram shown in figure 3.1, in which the acceleration increase (Acc. UP ON) is replaced by an increase in left rudder (Command SX) and a decrease in acceleration (Acc. DOWN ON) corresponds to a starboard rudder command (DX Command).
All’attivazione dell’ingresso “Comando Utente†induce ai seguente evoluzione del sotto sistema S5.1, con particolare riferimento alla figura 5.4: When the â € œUser Commandâ € input is activated, it leads to the following evolution of the S5.1 subsystem, with particular reference to figure 5.4:
- (53) verifica che il comando impartito à ̈ “Comando Utente†, - (53) verifies that the command given is â € œUser Commandâ €,
- Se il “Comando Utente†à ̈ inibito (55) controllo se l’assetto del Drone à ̈ sommerso, - If the â € œUser Commandâ € is inhibited (55) check if the attitude of the Drone is submerged,
- Se l’assetto del Drone à ̈ sommerso si riprende dall’inizio del presente metodo (53), - If the attitude of the drone is submerged, it resumes from the beginning of this method (53),
- Se l’assetto del Drone non à ̈ sommerso, (57) “Attivazione Elettrovalvola di Carico†che induce all’immersione del veicolo - If the attitude of the drone is not submerged, (57) â € œLoading Solenoid Valve Activationâ € which causes the vehicle to dive
- e (59) controllo in loop dell’ultimazione dell’operazione di imbarco di acqua; - al termine dell’operazione di imbarco di acqua, (61) inibizione della “Attivazione Elettrovalvola di Carico†, cioà ̈ “Disattiva Elettrovalvola Di Carico†e si riprende dall’inizio del presente metodo (53); - and (59) loop control of the completion of the water loading operation; - at the end of the water loading operation, (61) inhibition of the â € œFilling Solenoid Valve Activationâ €, that is, â € œFilling Solenoid Valve Deactivationâ € and resumes from the beginning of this method (53);
- Se, invece, il “Comando Utente†à ̈ attivo, (54) controllo se l’assetto del Drone à ̈ emerso, - If, on the other hand, the â € œUser Commandâ € is active, (54) check if the attitude of the Drone has emerged,
- Se l’assetto del Drone à ̈ emerso si riprende dall’inizio del presente metodo (53), - If the attitude of the Drone has emerged, it resumes from the beginning of this method (53),
- Se l’assetto del Drone non à ̈ emerso, (56) “Attivazione Elettrovalvola di Scarico†e (58) controllo in loop dell’ultimazione dell’operazione di scarico dell’acqua, - If the attitude of the Drone has not emerged, (56) â € œDrain Solenoid Valve Activationâ € and (58) loop control of the completion of the water drainage operation,
- al termine dell’operazione di scarico dell’acqua, (60) inibizione di “Attivazione Elettrovalvola di Scarico†, cioà ̈ “Disattiva Elettrovalvola Di Scarico†, si riprende dall’inizio del presente metodo (53). - at the end of the water drainage operation, (60) inhibition of â € œDrain Solenoid Valve Activationâ €, that is, â € œDischarge Solenoid Valve Deactivationâ €, resumes from the beginning of this method (53).
La Fig. 6 rappresenta uno schema funzionale di un dispositivo di controllo dell’assetto e stabilizzazione S3 del veicolo anche in condizioni meteo-marine avverse. Fig. 6 represents a functional diagram of an S3 vehicle attitude and stabilization control device even in adverse weather and sea conditions.
Tale dispositivo di controllo dell’assetto e stabilizzazione S3 del veicolo comprende un: This S3 vehicle attitude and stabilization control device includes:
a) controllore programmabile di bordo P3 munito di interfaccia Ethernet connessa con il suddetto ricevitore radio, per la comunicazione remota con l’indicazione dell’assetto del Drone; a) on-board programmable controller P3 equipped with an Ethernet interface connected to the aforementioned radio receiver, for remote communication with indication of the attitude of the Drone;
b) un computer (PC) di bordo che oltre ad espletare le funzioni di pilotaggio automatico, a partire dai dati GPS locali, per raggiungere il punto nave o la rotta desiderata, consente di stabilizzare il Drone Marino, nei casi di mare formato, operando su appositi flaps elettroattuati; b) an on-board computer (PC) which, in addition to carrying out the automatic piloting functions, starting from local GPS data, to reach the ship point or the desired route, allows to stabilize the Marine Drone, in the case of rough seas, by operating on special electro-actuated flaps;
c) sensore giroscopico triassiale con bussola (Giroscope); c) triaxial gyroscopic sensor with compass (Gyroscope);
d) attuatore posteriore (ACT-REAR-FLAP) per controllo del flap planata (regolazione picth-angle); d) rear actuator (ACT-REAR-FLAP) to control the planing flap (picth-angle adjustment);
e) attuatore laterali (ACT-SIDE-FLAP) per il controllo dei flap allo scopo di limitare il rollio e per modificare l’angolo di attacco idrodinamico (angle of attack). e) lateral actuator (ACT-SIDE-FLAP) to control the flaps in order to limit the roll and to modify the angle of attack.
Con riferimento allo schema a blocchi di tipo “model base†del metodo di controllo dell’assetto del veicolo riportato nella figura 7 riferita al sotto sistema S3, esso comprende i seguenti ingressi With reference to the â € œbase modelâ € block diagram of the vehicle attitude control method shown in figure 7 referring to the S3 subsystem, it includes the following inputs
• comando flap up â € ¢ flap up command
• comando flap down â € ¢ flap down command
• sensore rilevamento assetto Drone (beccheggio) â € ¢ Drone attitude detection sensor (pitch)
• ingresso per la comunicazione locale ethernet; â € ¢ input for local ethernet communication;
E le uscite And the exits
• attuazione flap up â € ¢ flap up implementation
• attuazione flap down â € ¢ flap down implementation
• uscita per la comunicazione locale ethernet; â € ¢ output for local ethernet communication;
Il veicolo à ̈ provvisto di un controllo assetto atto a limitare il movimento dovuto al beccheggio, ciò grazie ad un flap posto nella parte posteriore del mezzo in corrispondenza all’uscita dell’idrogetto. A seconda delle condizioni di navigazione il dispositivo di controllo corregge il beccheggio del mezzo, ad esempio abbassando il flap per ottenere l’impuntamento della prua e viceversa. The vehicle is equipped with an attitude control designed to limit the movement due to pitching, thanks to a flap placed in the rear part of the vehicle in correspondence with the jet exit. Depending on the sailing conditions, the control device corrects the pitching of the vessel, for example by lowering the flap to obtain the stopping of the bow and vice versa.
Quando il sottosistema di limitazione del beccheggio S3 Ã ̈ attivo, in relazione ad un segnale elettrico ricevuto dal sensore giroscopico triassiale si attua il flap posteriore in modo da limitare il beccheggio del veicolo. When the S3 pitch limiting subsystem is active, the rear flap is actuated in relation to an electrical signal received by the triaxial gyro sensor in order to limit the pitching of the vehicle.
Il sottosistema S3 reagisce a seconda il comportamento dell’ingresso analogico “Beccheggio†ed induce ai seguenti passi, con particolare riferimento alla figura 7.1: The subsystem S3 reacts according to the behavior of the analogue input â € œBekingâ € and leads to the following steps, with particular reference to figure 7.1:
- (62) verifica che la variabile ingresso proveniente dal sensore ci informa sullo stato reale del “Beccheggio†reale del mezzo. - (62) verifies that the input variable coming from the sensor informs us about the real state of the real "Pitching" of the vehicle.
- Se il “beccheggio à ̈ smorzato andare al blocco (63), dove verrà effettuato un controllo sulla tipologia di beccheggio, “Beccheggio Alto?†- If the pitch is damped go to block (63), where a pitch check will be carried out, `` High pitch? ''
- Se il “Beccheggio†à ̈ alto si procederà dando uno step al “flap down†, blocco (67), e successivamente andando al blocco (62) - If the `` Pitching '' is high, we will proceed by giving a step to the `` flap down '', block (67), and then going to the block (62)
- Se il “Beccheggio†non à ̈ alto si procede a controllare se à ̈ basso andando al blocco (64) - If the `` Pitching '' is not high, proceed to check if it is low by going to the block (64)
- Se il “Beccheggio†à ̈ basso si procederà dando uno step al “flap up†, blocco (65), e successivamente andando al blocco (62) - If the `` Pitching '' is low, we will proceed by giving a step to the `` flap up '', block (65), and then going to the block (62)
- Se il “Beccheggio†non à ̈ basso andare al blocco (62) - If the `` Pitching '' is not low go to the block (62)
- Se il “beccheggio†non à ̈ smorzato andare al blocco (66), dove verrà effettuato un controllo sul comando “Flap Up†- If the `` pitch '' is not damped go to block (66), where a check will be made on the `` Flap Up '' command
- Se il comando “Flap Up†à ̈ attivo, dare uno step al flap verso l’alto, blocco (65), successivamente andare al blocco (62) - If the â € œFlap Upâ € command is active, step the flap upwards, block (65), then go to block (62)
- Se il comando “Flap Up†à ̈ inibito, andare al blocco (68), per controllare il comando “Flap Down†- If the â € œFlap Upâ € command is inhibited, go to block (68), to check the â € œFlap Downâ € command
- Se il comando “Flap Down†à ̈ attivo, dare uno step verso il basso al flap, blocco (67), successivamente tornare al blocco (62) - If the â € œFlap Downâ € command is active, step down the flap, block (67), then return to block (62)
- Se il comando “Flap Down†à ̈ inibito, tornare al blocco (62). - If the â € œFlap Downâ € command is inhibited, return to block (62).
Tale sistema di limitazione del beccheggio risulta particolarmente vantaggioso, ad esempio, durante le riprese video, in modo da stabilizzare al massimo le riprese di oggetti e luoghi, inviando in remoto immagini quanto più possibile chiare. This pitch limiting system is particularly advantageous, for example, during video shooting, in order to stabilize the shooting of objects and places as much as possible, remotely sending images as clear as possible.
La Fig. 8 rappresenta uno schema funzionale di un sottosistema deputato al rilevamento e schivamento di ostacoli e di identificazione di obiettivi S4. Fig. 8 represents a functional diagram of a subsystem for the detection and avoidance of obstacles and for the identification of objectives S4.
Tale dispositivo di controllo S4 comprende un This control device S4 comprises a
a) controllore programmabile di bordo P4 avente una interfaccia Ethernet collegata con il suddetto ricevitore radio per la comunicazione remota dell’ostacolo rilevato o identificazione dell’obiettivo preimpostato; a) on-board programmable controller P4 having an Ethernet interface connected to the aforementioned radio receiver for remote communication of the detected obstacle or identification of the preset target;
b) computer di bordo (PC) interfacciato con il controllore programmabile P4, comprendente mezzi per riconoscere l’obiettivo predefinito, mediante confronto con un Data Base Fusion, noto in sé, cioà ̈ mezzi atti ad attuare un processo di elaborazione delle immagini rilevate da dispositivi ottici di acquisizione di immagini e ad operare il loro successivo confronto con immagini memorizzate nel data base; a seguito del riconoscimento dell’oggetto, ostacolo/obiettivo, il computer di bordo, attraverso il controllore P4 comanda manovre evolutive per aggirare l’ostacolo, oppure attua predefinite istruzioni in caso di riconoscimento dell’obiettivo; b) on-board computer (PC) interfaced with the programmable controller P4, including means for recognizing the predefined target, by comparison with a Data Base Fusion, known per se, i.e. means suitable for implementing an image processing process detected by optical image acquisition devices and to perform their subsequent comparison with images stored in the database; following recognition of the object, obstacle / objective, the on-board computer, through the P4 controller, commands evolutionary maneuvers to get around the obstacle, or implements predefined instructions in case of recognition of the objective;
c) telecamera (STEREO-CAM) di visione stereoscopica per la stima ottica della distanza dell’obiettivo; c) camera (STEREO-CAM) for stereoscopic vision for the optical estimation of the distance of the objective;
d) mezzi di identificazione dell’obiettivo mediante confronto con Data Base Fusion, ovvero il processo di elaborazione delle immagini rilevate dai dispositivi ottici di puntamento, il successivo confronto con il data base con l’operazione finale della conseguente manovra evolutiva per aggirare gli ostacoli, mediante i componenti attuatori: d) means of identification of the objective by comparison with Data Base Fusion, that is the process of processing the images detected by the optical pointing devices, the subsequent comparison with the database with the final operation of the consequent evolutionary maneuver to circumvent the obstacles, by means of the actuator components:
e) Attuatore di virata e aggiramento dell’ostacolo; e) Actuator for turning and avoiding the obstacle;
f) Attuatore posteriore per controllo del flap frenatura; f) Rear actuator for braking flap control;
La Fig. 9 rappresenta uno schema funzionale di un sottosistema di guida automatico S5 del veicolo. Fig. 9 represents a functional diagram of an automatic driving subsystem S5 of the vehicle.
Tale dispositivo di guida S5 comprende un: This guiding device S5 comprises a:
a) controllore programmabile P5 di bordo avente interfaccia Ethernet collegata al computer di bordo; a) on-board P5 programmable controller having an Ethernet interface connected to the on-board computer;
b) computer (PC) di bordo per espletare le funzioni di pilotaggio automatico, a partire dai dati GPS locali, per raggiungere il punto nave o la rotta desiderata, nel caso di operazioni di prospezione subacquee su siti subacquei, identificati sul reticolo geografico terrestre e rappresentati da aree geometriche da scandagliare. Inoltre i dati di riferimento vengono trasmessi al Drone Marino mediante comunicazione radiomodem; b) on-board computer (PC) to perform automatic piloting functions, starting from local GPS data, to reach the ship point or the desired route, in the case of underwater prospecting operations on underwater sites, identified on the terrestrial geographic network and represented by geometric areas to be plumbed. Furthermore, the reference data are transmitted to the Marine Drone by radiomodem communication;
c) un dispositivo di localizzazione GPS dotato di interfaccia Ethernet collegato al computer di bordo; c) a GPS tracking device with an Ethernet interface connected to the on-board computer;
I sottosistemi S1, S2, etc. ed il GPS ed il ricevitore sono collegati tra loro mediante le rispettive suddette interfacce Ethernet. The subsystems S1, S2, etc. and the GPS and the receiver are connected to each other by means of the respective aforementioned Ethernet interfaces.
Il sottosistema S5 riceve dal ricevitore informazioni circa una rotta obiettivo ed impartisce comandi al sistema di controllo della timoneria: l’algoritmo di controllo di autopilota riceve i dati relativi al punto nave ( Lat. e Long.) da raggiungere, o all’insieme di punti che rappresentano l’area geometrica che deve essere scandagliata dagli strumenti acustici-ottici di bordo Drone Marino. The S5 subsystem receives information about a target course from the receiver and issues commands to the steering control system: the autopilot control algorithm receives data relating to the ship's point (Lat. And Long.) To be reached, or to the ship's position. set of points that represent the geometric area that must be scanned by the acoustic-optical instruments on board the Marine Drone.
Nei diversi sottosistemi descritti à ̈ schematizzata la presenza di un computer di bordo PC. Secondo una variante preferita dell’invenzione tali computer coincidono tra loro svolgendo, di volta in volta, le funzioni sopra descritte oppure sono realizzati da unità di elaborazione indipendenti che scambiano i dati mediante la suddetta rete di comunicazione di bordo. The presence of an on-board computer PC is schematized in the various subsystems described. According to a preferred variant of the invention, these computers coincide with each other performing, from time to time, the functions described above or are carried out by independent processing units that exchange data through the aforementioned on-board communication network.
Secondo una variante preferita dell’invenzione, il veicolo comprende uno scafo operativo di colore nero, bianco o giallo fluorescente per la sua massima visibilità in ambienti acquatici nelle applicazioni e configurazioni SAR, della lunghezza di 2 Mt ed un peso di soli 115 Kg; à ̈ dotato di propulsione ad Idrogetto, la quale permette la navigazione in fondali bassi e l’avvicinamento a persone in difficoltà in totale sicurezza. Viene allestito con motore a scoppio con alimentazione a benzina o proposto con propulsione con motore elettrico, si presenta leggero e potente in grado di sviluppare 40 Cv (versione a benzina) e di raggiungere una velocità massima pari a circa 42 nodi. ll veicolo, che non teme le condizioni climatiche avverse, può ritrovarsi anche immerso dalle onde per alcuni minuti senza riportare alcun danno.Nell’operatività in semi-immersione il veicolo si immerge al di sotto del livello dell’acqua mantenendo l’assetto di navigazione in totale invisibilità sia ai radar che ai rilevatori ottici. I particolari sottosistemi di telecontrollo e telemetria, appositamente studiati, controllano e monitorizzano costantemente il funzionamento degli apparati costituenti il Drone, mantenendolo remotamente operativo fino alla rotta prestabilita. According to a preferred variant of the invention, the vehicle comprises a black, white or fluorescent yellow operating hull for its maximum visibility in aquatic environments in SAR applications and configurations, with a length of 2 Mt and a weight of only 115 kg; It is equipped with hydrojet propulsion, which allows navigation in shallow waters and approaching people in difficulty in total safety. It is equipped with an internal combustion engine powered by petrol or proposed with an electric motor propulsion, it is light and powerful, capable of developing 40 HP (petrol version) and reaching a maximum speed of approximately 42 knots. The vehicle, which is not afraid of adverse weather conditions, can also find itself immersed in the waves for a few minutes without suffering any damage. navigation set-up in total invisibility to both radar and optical detectors. The particular remote control and telemetry subsystems, specially designed, constantly control and monitor the operation of the equipment making up the Drone, keeping it remotely operational up to the pre-established route.
Il funzionamento e il comportamento del Drone Marino proposto à ̈ totalmente automatico nella gestione delle operatività e proprio funzionamento globale ed autonomo nella navigazione per raggiungimento di un obiettivo prefissato. Il sistema di individuazione ed evitamento di ostacoli gli consente di riconoscere ed aggirare un target, procedendo verso il punto nave prefissato. The operation and behavior of the proposed Marine Drone is totally automatic in the management of operations and its global and autonomous operation in navigation to achieve a set goal. The obstacle detection and avoidance system allows him to recognize and circumvent a target, proceeding towards the predetermined ship point.
Il pilota automatico consente oltre alla navigazione punto punto di effettuare una rotta lungo una geometria prefissata corrispondente ad un preciso settore del reticolo geografico marino allo scopo di effettuare prospezioni acustiche subacquee. In addition to point-to-point navigation, the autopilot allows you to carry out a route along a predetermined geometry corresponding to a precise sector of the marine geographic network in order to carry out underwater acoustic prospecting.
Tutte le funzionalità sopra descritte possono essere in ogni momento impugnate e condotte dall’operatore esperto remoto, che, può impartire comandi diretti ai PLC di bordo connessi agli attuatori, per supervisione, supportare o superare tutte le operazioni automatizzate del Drone. All the functions described above can be challenged and conducted at any time by the remote expert operator, who can give direct commands to the on-board PLCs connected to the actuators, for supervision, support or overcome all the automated operations of the Drone.
Gli elementi e le caratteristiche illustrate nelle diverse forme di realizzazione preferite possono essere combinati tra loro senza peraltro uscire dall’ambito di protezione della presente domanda. The elements and characteristics illustrated in the various preferred embodiments can be combined with each other without however departing from the scope of the present application.
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT000209A ITRM20120209A1 (en) | 2012-05-10 | 2012-05-10 | NAUTICAL VEHICLE, OF THE TYPE FREE ON BOARD STAFF |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT000209A ITRM20120209A1 (en) | 2012-05-10 | 2012-05-10 | NAUTICAL VEHICLE, OF THE TYPE FREE ON BOARD STAFF |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ITRM20120209A1 true ITRM20120209A1 (en) | 2013-11-11 |
Family
ID=46727414
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| IT000209A ITRM20120209A1 (en) | 2012-05-10 | 2012-05-10 | NAUTICAL VEHICLE, OF THE TYPE FREE ON BOARD STAFF |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| IT (1) | ITRM20120209A1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5995882A (en) * | 1997-02-12 | 1999-11-30 | Patterson; Mark R. | Modular autonomous underwater vehicle system |
| WO2003059734A1 (en) * | 2002-01-15 | 2003-07-24 | Hafmynd Ehf. | Construction of an underwater vehicle |
| US20110067618A1 (en) * | 2009-09-24 | 2011-03-24 | Harry Edward Dempster | Water-Based Material Transportation System |
-
2012
- 2012-05-10 IT IT000209A patent/ITRM20120209A1/en unknown
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5995882A (en) * | 1997-02-12 | 1999-11-30 | Patterson; Mark R. | Modular autonomous underwater vehicle system |
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