RU2692505C1 - Method of localizing and determining the nature and dimensions of damage to hull skin - Google Patents
Method of localizing and determining the nature and dimensions of damage to hull skin Download PDFInfo
- Publication number
- RU2692505C1 RU2692505C1 RU2018139007A RU2018139007A RU2692505C1 RU 2692505 C1 RU2692505 C1 RU 2692505C1 RU 2018139007 A RU2018139007 A RU 2018139007A RU 2018139007 A RU2018139007 A RU 2018139007A RU 2692505 C1 RU2692505 C1 RU 2692505C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hull
- acoustic
- integrated sensor
- envelope
- integrated
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 23
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims description 19
- 230000004807 localization Effects 0.000 claims description 5
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- 238000011179 visual inspection Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING
- B63B43/00—Improving safety of vessels, e.g. damage control, not otherwise provided for
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Databases & Information Systems (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Data Mining & Analysis (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Ocean & Marine Engineering (AREA)
- Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области техники акустики и электроники и может быть использовано при реализации мероприятий по повышению живучести корабля. The invention relates to the field of acoustics and electronics and can be used in the implementation of measures to improve the survivability of the ship.
Вопросы живучести корабля являются достаточно актуальными при построении и эксплуатации судов военного и гражданского флотов. При этом основные аспекты обеспечения живучести подробно описаны в книге Васюнкин В. В. Живучесть надводного корабля. — СПБ, изд. ВМА им Н.Г. Кузнецова, 1992. — 270 с. или Забиров Т.А. Живучесть надводного корабля. — М.: Военное издательство, 1994. — 360 с. В книгах описаны способы локализации и определения характера и размеров повреждения обшивки корпуса судна. В основном они базируются на визуальных методах контроля, осуществляемым личным составом команды судна. Такой способ контроля является неприемлемым при современном уровне судостроения и мореплавания, поскольку время реакции на повреждение обшивки корпуса судна, определяемое человеческим фактором, может быть фатальным как для судна, так и для его команды.Questions of the survivability of the ship are quite relevant in the construction and operation of ships of military and civilian fleets. At the same time, the main aspects of ensuring survivability are described in detail in the book Vasyunkin V.V. Survivability of a surface ship. - SPB, ed. Military Medical Academy named after N.G. Kuznetsova, 1992. - 270 p. or Zabirov, TA Vitality of the surface ship. - M .: Military publishing house, 1994. - 360 p. The books describe how to localize and determine the nature and extent of damage to the hull plating. They are mainly based on visual methods of control carried out by the crew of the vessel. This method of control is unacceptable at the modern level of shipbuilding and navigation, since the response time to damage to the hull plating, determined by human factors, can be fatal for both the vessel and its crew.
Часто для обеспечения простейшей автоматизации в деле обеспечения живучести корабля используют датчики уровня воды в различных отсеках корабля. Но показания этих датчиков составляют постфактум и не дают никакого представления о месте нахождения пробоины в обшивке корпуса судна, о ее характере и размерах. Often, to provide the simplest automation to ensure the survivability of a ship, water level sensors are used in various compartments of the ship. But the readings of these sensors are post factum and do not give any idea about the location of the holes in the hull of the vessel, about its nature and size.
В тоже время крайне необходимо при реализации мероприятий по обеспечению живучести корабля иметь сверхоперативную информацию о месте расположения пробоины, ее размерах и характере. Причем получение такой информации должно быть основано на достижениях современной электроники, влияние человеческого фактора должно быть исключено. Это позволит оперативно предпринять необходимые действия по устранению повреждений, в лучшем случае, либо оперативно заблокировать поврежденные отсеки и, при необходимости, организовать эвакуацию команды в худшем случае. At the same time, when implementing measures to ensure the survivability of a ship, it is extremely important to have super-operational information about the location of the hole, its size and character. Moreover, the receipt of such information should be based on the achievements of modern electronics, the influence of the human factor should be excluded. This will allow you to quickly take the necessary actions to repair the damage, at best, or to quickly block the damaged compartments and, if necessary, to organize the evacuation of the team in the worst case.
Целью настоящего изобретения является реализация оперативного, в течение долей секунды, определения местоположения повреждения в обшивке корпуса судна и одновременного определения характера повреждения и его размеров.The aim of the present invention is the implementation of operational, within fractions of a second, determining the location of damage in the hull of the ship hull and simultaneously determining the nature of the damage and its dimensions.
Поставленная цель достигается тем, что по способу локализации и определения характера и размеров повреждения обшивки корпуса судна, характеризующегося тем, что по всей площади обшивки корпуса судна с ее внутренней стороны, с заданной периодичностью располагают серию интегрированных датчиков, которые соединяют общей цифровой шиной передачи данных высокой производительности и выводят, таким образом, информацию от каждого интегрированного датчика на общий блок обработки поступающих данных и управления, при этом работу каждого интегрированного датчика синхронизируют блоком обработки поступающих данных и управления в локальном масштабе времени всей системы интегрированных датчиков и блока обработки поступающих данных и управления, при этом при возникновении удара по обшивке корпуса судна внешним предметом каждым интегрированным датчиком фиксируют в месте его расположения амплитуду огибающей акустических колебаний, распространяющихся по обшивка корпуса судна, фиксируют время прихода акустических колебаний в локальном временном масштабе и фиксируют форму огибающей акустических колебаний, после чего указанный набор данных встроенным в интегрированный датчик микроконтроллером переводят в цифровую форму и запоминают в памяти интегрированного датчика, после чего по запросу от блока обработки поступающих данных и управления передают этот запомненный блок данных от каждого интегрированного датчика по заданному протоколу обмена по общей цифровой шине передачи данных высокой производительности на общий блок обработки поступающих данных и управления, в котором анализируют поступающую от каждого интегрированного датчика информацию, и по амплитуде огибающей акустических колебаний делают вывод о силе удара по обшивке корпуса судна, по разнице времен поступления акустических колебаний на соседние интегрированные датчики рассчитывают местоположение на обшивке корпуса судна точки удара и по форме огибающей акустических колебаний определяют характер и размер повреждения обшивки корпуса судна, а именно, если амплитуда огибающей акустических колебаний невелика и длительность огибающей акустических колебаний короткая, то принимают решение о некритичном ударе по обшивке корпуса судна, не приведшем к ее существенным деформациям, вместе с тем, если амплитуда огибающей акустических колебаний велика и ее длительность расширена, то принимают решение о том, что произошла деформация обшивки корпуса судна, и, наконец, если амплитуда огибающей акустических колебаний велика и эта огибающая имеет существенную длительность, то принимают решение о том, что имел место разрыв обшивки корпуса судна, при этом по продолжительности огибающей акустических колебаний оценивают линейный размер разрыва обшивки корпуса судна. This goal is achieved by the fact that according to the method of localizing and determining the nature and size of damage to the hull plating, characterized by the fact that a series of integrated sensors that connect a common digital data bus have a common performance and output, thus, information from each integrated sensor to a common unit for processing incoming data and control, with the work of each integra The sensor is synchronized by the incoming data processing and control unit on a local time scale of the entire system of integrated sensors and the incoming data processing and control unit, and when an impact occurs on the hull shell of the ship with an external object, each integrated sensor records at its location the amplitude of the envelope of acoustic oscillations propagating on the hull of the ship hull, record the time of arrival of acoustic oscillations in a local time scale and fix the shape of an envelope her acoustic oscillations, after which the specified data set is integrated into the integrated sensor microcontroller digitized and stored in the memory of the integrated sensor, then, upon request from the incoming data processing and control unit, this memorized data block is transmitted from each integrated sensor according to the specified exchange protocol according to common high performance digital data bus to a common unit for processing incoming data and control, which analyzes the incoming data from each and integrated sensor information, and the amplitude of the envelope of acoustic oscillations concludes about the impact force on the hull plating; according to the difference of acoustic oscillations arrival times to adjacent integrated sensors, calculate the location on the hull plating of the impact point and the shape of the acoustic oscillation envelope. hull of the vessel, namely, if the amplitude of the envelope of acoustic oscillations is small and the duration of the envelope of acoustic oscillations is short, then take the decision on noncritical impact on the hull of the ship hull, which did not lead to significant deformations, however, if the amplitude of the envelope of acoustic oscillations is large and its duration is extended, then decide that a hull covering of the ship hull has been deformed, and finally, if the amplitude the envelope of acoustic oscillations is large and this envelope has a substantial duration, it is then decided that there was a gap in the hull of the vessel hull, while the duration of the envelope of acoustic oscillations is estimated linearly th size of the hull plating.
Данные свойства предполагаемого изобретения являются новыми, так как по способу прототипу, в силу присущих ему недостатков, предполагается визуальный контроль места, характера и размеров повреждения обшивки корпуса судна. По заявляемому способу указанный контроль осуществляется автоматически в считанные доли секунды. Человеческий фактор из этих мероприятий полностью исключен.These properties of the proposed invention are new, as according to the method of the prototype, due to its inherent flaws, it is assumed visual inspection of the location, nature and size of damage to the hull plating of the vessel. By the present method, said control is carried out automatically in a matter of fractions of a second. The human factor from these events is completely excluded.
Указанный способ локализации и определения характера и размеров повреждения обшивки корпуса судна можно реализовать с помощью устройства, показанного на фиг. 1. This method of localizing and determining the nature and size of damage to the hull plating of a ship hull can be implemented using the device shown in FIG. one.
Устройство локализации и определения характера и размеров повреждения обшивки корпуса судна состоит из серии интегрированных датчиков 5, 6, 7, 8 и т.д., общей цифровой шины высокой производительности 9, блока обработки поступающих данных и управления 10. Структура интегрированного датчика показана на фиг. 2. Интегрированный датчик состоит из акустического преобразователя 1, усилителя 2, выпрямителя 3, микроконтроллера 4.The device for localization and determination of the nature and dimensions of damage to the hull plating of the ship consists of a series of integrated
Выход акустического преобразователя 1 интегрированного датчика соединен с входом усилителя 2, выход которого соединен с входом выпрямителя 3, выход которого соединен с входом микроконтроллера 4, двунаправленный вывод которого является двунаправленным выводом всего интегрированного датчика, при этом все двунаправленные выводы всех интегрированных датчиков 5, 6, 7, 8 и т.д. соединены общей цифровой шиной высокой производительности 9 и соединены также с двунаправленным выводом блока обработки поступающих данных и управления 10.The output of the
Работает устройство, реализующее заявляемый способ локализации и определения характера и размеров повреждения обшивки корпуса судна следующим образом.A device that implements the inventive method of localizing and determining the nature and size of damage to the hull plating of the vessel as follows.
Блок обработки поступающих данных и управления 10 по общей цифровой шине высокой производительности 9 периодически формирует сигнал синхронизации, являющийся общим для всех интегрированных датчиков 5, 6, 7, 8 и т.д. Данный сигнал синхронизации периодически запускает таймер, встроенный в микроконтроллер 4 каждого интегрированного датчика, формируя тем самым текущий временной цикл. Затем блок обработки поступающих данных и управления 10 адресно опрашивает каждый микроконтроллер 4 каждого интегрированного датчика в отдельности и принимает от него пакет данных, сформированных этим микроконтроллером 4 на предыдущем временном цикле. Длительность временного цикла зависит от числа установленных на обшивке корпуса судна интегрированных датчиков, производительности общей цифровой шины высокой производительности 9 и объема передаваемых данных. Так, при производительности шины 1 Мбит/с, числа интегрированных датчиков 1000 шт. и объема передаваемых данных каждым датчиком 64 бит, время одного временного цикла составит 64 мс. При этом, принимая скорость распространения звуковых колебаний в стали равной 6000 м/с, за время цикла равное 64 мс звуковая волна способна распространиться на расстояние равное 384 м, другими словами практически на всю длину большого корабля. Однако акустические колебания такое расстояние по обшивке корпуса судна практически проходить не будут, поскольку забортная вода является хорошим демпфером акустических колебаний, наличие шпангоутов и других конструкций на корпусе судна также будут способствовать существенному затуханию акустических колебаний. Реально при этом рассматривать расстояния распространения акустических колебаний без их существенного ослабления, исчисляемые несколькими метрами или одним-двумя десятками метров. При линейном шаге расположения интегрированных датчиков равном 6 м, максимальное время распространения звуковых колебаний между соседними датчиками составит 1 мс. The incoming data processing and
Таким образом, после начала формирования текущего временного цикла, инициируемого блоком обработки поступающих данных и управления 10, в каждом микроконтроллере 4 каждого интегрированного датчика начинается отсчет временного интервала, при этом отсчет временного интервала прекращается при поступлении на вход микроконтроллера импульса с выхода выпрямителя 3 амплитудой выше некоторой первой пороговой величины. Текущее значение таймера запоминается в памяти микроконтроллера интегрированного датчика и оно соответствует временному интервалу от начала временного цикла до момента прихода акустических колебаний на
где
Таким образом, в памяти микроконтроллера 4 группы соседних интегрированных датчиков запоминаются в каждом свой временной интервал
Одновременно с отсчетом временного интервала
Таким образом, в памяти микроконтроллера 4 каждого интегрированного датчика запоминается пакет данных, несущих информацию о времени наступления удара по корпусу судна, о силе удара и о длительности импульса, характеризующего удар. Этот пакет данных в начале следующего временного цикла последовательно через цифровую шину высокой производительности 9 передается каждым микроконтроллером 4 каждого интегрированного датчика в блок обработки поступающих данных и управления 10 по его запросу.Thus, in memory of the
В блоке обработки поступающих данных и управления 10 осуществляют необходимые вычисления и по имеющимся временным интервалам
Народнохозяйственный эффект от использования предполагаемого изобретения связан с появлением возможности практически мгновенной локализации места удара внешнего предмета по обшивке корпуса судна. Помимо локализации места удара появляется возможность определить характер повреждения обшивки корпуса судна, а также размер пробоины. Локализация и определение характера/размера повреждения осуществляется автоматически с использованием современных достижений в области акустики и электроники. При появлении на выходе вычислительного устройства данных о критическом состоянии обшивки корпуса судна мероприятия по обеспечения живучести корабля могут выполняться в автоматическом режиме и достаточно оперативно. В автоматическом режиме оперативно может осуществляться блокировка отсеков с поврежденной обшивкой. The economic effect of the use of the proposed invention is associated with the appearance of the possibility of almost instantaneous localization of the impact point of an external object on the hull cover of the vessel. In addition to localizing the impact site, it is possible to determine the nature of damage to the hull plating of the vessel, as well as the size of the hole. Localization and determination of the nature / size of damage is carried out automatically using modern advances in the field of acoustics and electronics. When the data on the critical state of the hull plating appears at the output of the computing device, measures to ensure the survivability of the ship can be performed automatically and fairly quickly. In the automatic mode, it can operatively block the compartments with damaged lining.
Другой аспект повышения эффективности от использования предполагаемого изобретения связан с возможностью полного исключения влияния человеческого фактора на процесс локализации и определения характера и размеров повреждения.Another aspect of increasing the efficiency of using the proposed invention is connected with the possibility of completely eliminating the influence of the human factor on the localization process and determining the nature and extent of damage.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018139007A RU2692505C1 (en) | 2018-11-07 | 2018-11-07 | Method of localizing and determining the nature and dimensions of damage to hull skin |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018139007A RU2692505C1 (en) | 2018-11-07 | 2018-11-07 | Method of localizing and determining the nature and dimensions of damage to hull skin |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2692505C1 true RU2692505C1 (en) | 2019-06-25 |
Family
ID=67038176
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018139007A RU2692505C1 (en) | 2018-11-07 | 2018-11-07 | Method of localizing and determining the nature and dimensions of damage to hull skin |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2692505C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2794392C1 (en) * | 2022-12-07 | 2023-04-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" | Method for determining the area of damage to the skin of an aircraft |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4227265A1 (en) * | 1992-08-18 | 1994-02-24 | Paraskevopoulos George | Tanker with immediate control bridge indication of damage to bottom - has rope passing over guide rollers which breaks if ship runs aground causing alarm to be actuated and location of damage indicated on control bridge |
RU2016812C1 (en) * | 1991-02-06 | 1994-07-30 | Юрий Иванович Нечаев | Method of testing ship unsinkability |
US5425275A (en) * | 1990-06-01 | 1995-06-20 | Lockshaw; James | Hull monitoring apparatus and method |
RU2097718C1 (en) * | 1993-12-13 | 1997-11-27 | Гирин Станислав Николаевич | System of automated monitoring of stresses in ship hull |
RU2131114C1 (en) * | 1994-09-15 | 1999-05-27 | Холландсе Сигнаалаппаратен Б.В. | Apparatus locating hull damage |
RU2363935C1 (en) * | 2007-10-31 | 2009-08-10 | Владимир Леонидович Александров | Method to control ship strength and vibration and device to this end |
RU2370784C1 (en) * | 2008-03-05 | 2009-10-20 | Юрий Петрович Аксенов | Method of determining location and type of defects in active part of electric machine in operating mode |
CN104655358A (en) * | 2013-11-19 | 2015-05-27 | 中国舰船研究设计中心 | Vessel cabin pressure warning device |
DE102014104358A1 (en) * | 2014-03-28 | 2015-10-01 | Thyssenkrupp Ag | A method of detecting damage to an outer skin of a ship and foil assembly for detecting damage to an outer skin of a ship |
-
2018
- 2018-11-07 RU RU2018139007A patent/RU2692505C1/en active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5425275A (en) * | 1990-06-01 | 1995-06-20 | Lockshaw; James | Hull monitoring apparatus and method |
RU2016812C1 (en) * | 1991-02-06 | 1994-07-30 | Юрий Иванович Нечаев | Method of testing ship unsinkability |
DE4227265A1 (en) * | 1992-08-18 | 1994-02-24 | Paraskevopoulos George | Tanker with immediate control bridge indication of damage to bottom - has rope passing over guide rollers which breaks if ship runs aground causing alarm to be actuated and location of damage indicated on control bridge |
RU2097718C1 (en) * | 1993-12-13 | 1997-11-27 | Гирин Станислав Николаевич | System of automated monitoring of stresses in ship hull |
RU2131114C1 (en) * | 1994-09-15 | 1999-05-27 | Холландсе Сигнаалаппаратен Б.В. | Apparatus locating hull damage |
RU2363935C1 (en) * | 2007-10-31 | 2009-08-10 | Владимир Леонидович Александров | Method to control ship strength and vibration and device to this end |
RU2370784C1 (en) * | 2008-03-05 | 2009-10-20 | Юрий Петрович Аксенов | Method of determining location and type of defects in active part of electric machine in operating mode |
CN104655358A (en) * | 2013-11-19 | 2015-05-27 | 中国舰船研究设计中心 | Vessel cabin pressure warning device |
DE102014104358A1 (en) * | 2014-03-28 | 2015-10-01 | Thyssenkrupp Ag | A method of detecting damage to an outer skin of a ship and foil assembly for detecting damage to an outer skin of a ship |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2794392C1 (en) * | 2022-12-07 | 2023-04-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" | Method for determining the area of damage to the skin of an aircraft |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104407340A (en) | Device and method for calibrating lineup of dragging linear array | |
RU2634787C1 (en) | Method of detecting local object against background of distributed interference | |
ATE344873T1 (en) | METHOD FOR DETERMINING A POSITION OF AN OBJECT | |
KR102082263B1 (en) | Underwater Acoustic Positioning System and Method thereof | |
CN104133217A (en) | Method and device for three-dimensional velocity joint determination of underwater moving target and water flow | |
CN104280024B (en) | Device and method for integrated navigation of deepwater robot | |
KR101502408B1 (en) | Apparatus and method for generating reception acoustic signal of multi-channel in marine environment | |
RU2692505C1 (en) | Method of localizing and determining the nature and dimensions of damage to hull skin | |
CN202230200U (en) | Ultrasonic positioning and track monitoring system for cable underwater vehicle | |
RU2007105779A (en) | METHOD FOR DETERMINING DEPTH OF OBJECT DIPPING | |
JP5757303B2 (en) | Underwater acoustic positioning system | |
NO801538L (en) | DEVICE FOR REAL TIME AA MEASUREMENT OF SEA CURRENTS IN DEEP WATER | |
Shirokov et al. | Localization and Determination of the Nature and Size of Damage of the Ship Body Plating | |
RU117018U1 (en) | NAVIGATING HYDROACOUSTIC STATION | |
CN115236592A (en) | Ice sound positioning method based on single-array-element time-frequency curve matching | |
JP2006194627A (en) | Sound source position estimation method and device, and sonar | |
US5247489A (en) | Digital range measurement system | |
CN105807272B (en) | A kind of electronic submarine navigation device speed of a ship or plane measuring method and device based on Doppler effect | |
RU2470317C1 (en) | Differential-range hydroacoustic device for determining position of surface or underwater vessel relative given channel | |
Pascoe et al. | Risk to Endangered Right Whales Decreased With Modern Location Technique | |
JP3395072B2 (en) | Ocean acoustic tomography data analyzer | |
CN111337881B (en) | Underwater target detection method utilizing propeller noise | |
SU1657641A1 (en) | Method for determining coordinates of the source of acoustic and electromagnetic emission | |
JPH11211809A (en) | Underwater position measuring method | |
RU2654366C1 (en) | Active sonar |