ГИДРОАКУСТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО ОТСОЕДИНЕНИЯ ПОДВОДНОГО ИЗДЕЛИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ ЕГО МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ Российский патент 1999 года по МПК G01S3/00 

Изобретение относится к гидроакустической технике и может быть использовано в гидроакустических системах дистанционного управления (ГСДУ), а также в подсистемах гидроакустического телеуправления (ПСГТУ). Различные гидроакустические разъединители входят также в состав подводных маяков систем позиционирования длительного действия, используются при организации позиционирования сложных подводных работ. Они достаточно широко применяются при строительстве на дне подводных сооружений, оборудовании буровых скважин и т.д. [1-4].

Известно устройство для отсоединения подводного изделия от якоря и визуального обозначения его местоположения на поверхности, содержащее последовательно механически соединенные: стержень определенного диаметра, выполненный из специального материала, разрушающегося в морской среде через заданное (определяемое диаметром стержня) время, фал и плавучесть в виде сигнального буя [1].

К недостаткам данного устройства относятся:
1. Невозможность управлять процессом всплытия сигнального буя на поверхность моря.

2. Невозможность технического контроля за местоположением сигнального буя на поверхности моря в условиях плохой видимости.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту относится гидроакустическое устройство (выбранное в качестве устройства-прототипа) для дистанционного отсоединения подводного изделия и обозначения его местоположения, содержащее: блок излучения сигналов, в котором последовательно электрически соединены генератор кодированных гармонических сигналов управления, усилитель мощности и излучатель гидроакустических сигналов; первый блок приема сигналов, в котором последовательно электрически соединены: гидрофон, усилитель, дешифратор кодированных гармонических сигналов управления, электромагнитное реле, при этом электрическое питание перечисленных выше элементов осуществляется с помощью автономного источника питания, выход электромагнита (являющегося выходом блока приема сигналов) механически соединен с размыкателем, а блок приема и размыкатель выполнены в герметичном корпусе; механически соединенные: блок приема сигналов, размыкатель, фал, сигнальный буй в виде плавучести [3]. К недостаткам устройства-прототипа относятся:
1. Низкая помехозащищенность, обусловленная использованием простых (гармонических) сигналов управления, что не исключает возможность случайного срабатывания исполнительного механизма устройства.

2. Низкая надежность устройства, не исключающая возможности "подбора" параметров сигнала управления и похищения подводного изделия.

3. Невозможность определения дистанции и оценки координат устройства, и системы в целом, после их всплытия на поверхность моря.

4. Сложность в обслуживании устройства, связанная с его разгерметизацией в процессе перезарядки автономного источника питания устройства.

5. Ограниченная кратность срабатываний, обусловленная техническими возможностями автономного источника питания.

Задача, которая решается изобретением, заключается в разработке устройства, свободного от перечисленных выше недостатков.

Технический результат изобретения заключается в создании гидроакустического устройства, способного многократно, с высокой помехозащищенностью, дистанционно отсоединять подводное изделие и обозначать его местоположение на поверхности моря.

Поставленная цель достигается тем, что в известном гидроакустическом устройстве для дистанционного отсоединения подводного изделия и обозначения его местоположения на поверхности моря, содержащем: блок излучения сигналов, в котором последовательно электрически соединены генератор кодированных сигналов управления, усилитель мощности и излучатель гидроакустических сигналов; блок приема сигналов, в котором последовательно электрически соединены: гидрофон, усилитель, дешифратор кодированных сигналов управления, электромагнитное реле, при этом электрическое питание перечисленных выше элементов осуществляется с помощью автономного источника питания, выход электромагнита (являющегося выходом блока приема сигналов) механически соединен с размыкателем, а блок приема сигналов и размыкатель выполнены в герметичном корпусе; механически соединенные: размыкатель, фал, сигнальный буй, обеспечивающий подъем всей системы на поверхность моря, в качестве генератора и дешифратора используется генератор и дешифратор широкополосных сигналов; в качестве автономного источника питания используется высокоемкостной, многозарядный источник питания; дополнительно содержит второй блок приема сигналов, содержащий последовательно электрически соединенные гидрофон, усилитель, дешифратор кодированных широкополосных сигналов управления, ключ, радиопередатчик, проблесковый маяк, таймер, второй автономный источник питания; блок приема радиосигналов и блок определения расстояния до его источника.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 представлена структурная схема устройства. Устройство содержит: блок излучения сигналов (1), в котором последовательно электрически соединены генератор (2) кодированных широкополосных сигналов управления, усилитель мощности (3) и излучатель (4) гидроакустических сигналов; первый блок приема сигналов (5), в котором последовательно электрически соединены: гидрофон (6), усилитель (7), дешифратор кодированных широкополосных сигналов управления (8), электромагнитное реле (9), при этом, электрическое питание перечисленных выше элементов осуществляется с помощью высокоемкостного и многократно перезаряжаемого источника питания (10), выход электромагнита (являющегося выходом первого блока приема сигналов) механически соединен с размыкателем (11), а первый блок приема сигналов (5) и размыкатель (11) выполнены в герметичном корпусе (12); механически соединенные: размыкатель (11), фал (13), сигнальный буй (14), обеспечивающий подъем всей системы на поверхность моря, при этом, внутри сигнального буя (14) в герметичном корпусе (15) находится второй блок приема сигналов (16), содержащий последовательно электрически соединенные (однотипные с первым блоком приема сигналов) гидрофон (17), усилитель (18), дешифратор кодированных широкополосных сигналов управления (19), а также на последовательно электрически соединенные таймер (20) и ключ (21) - для включения радиопередатчика (22) и проблескового маяка (23), а также аналогичный (по отношению к первому блоку приема сигналов) автономный источник питания (24), обеспечивающий электрическое питание перечисленных выше элементов; блоки приема радиосигналов (25) и определения расстояния до его источника (26).

Устройство функционирует следующим образом: в блоке излучения сигналов (1) с помощью генератора кодированных широкополосных сигналов управления (2), усилителя мощности (3) и излучателя гидроакустических сигналов (4) формируется, усиливается и излучается кодированный широкополосный сигнал управления F_с. С помощью гидрофона (6) первого блока приема сигналов (5) и гидрофона (17) второго блока приема сигналов (16), осуществляется прием сигнала управления F_с. С помощью усилителей (7) и (18) в обоих блоках приема сигналов производится усиление принятых сигналов до необходимого уровня, а в дешифраторах (8) и (19) обоих блоков приема сигналов производится дешифрация принятых сигналов. С выхода дешифратора (8) в первом блоке приема сигналов (5) сигнал управления подается на электромагнитное реле (9) и далее на вход размыкателя (11), который отделяет устройство от подводного якоря.

Параллельно с этим, с выхода дешифратора (19) второго блока приема сигналов (16) сигнал управления подается на вход таймера (20), обеспечивающего подачу (через время 2-3 мин) соответствующего сигнала на ключ (21) - для включения проблескового маяка (22) и радиопередатчика (23). Под действием положительной плавучести сигнального буя (14) устройство всплывает на поверхность моря и с помощью проблескового маяка (22) и радиопередатчика (23) начинает передавать сигналы, обеспечивающие визуальное и техническое обозначения местоположения устройства на поверхности моря. С помощью блока приема радиосигналов (25) и блока определения расстояния (26) на судне определяется местоположение устройства на поверхности моря радиотехническим способом.

После подъема устройства на судно осуществляется (при необходимости) перезарядка автономных высокоемкостных источников питания (10) и (24).

Пример. На фиг.2 представлена схема проведения испытаний разработанного устройства (индекс "а"), а также структурная схема макета разработанного устройства (индекс "б") и внешний вид основных приборов, изготовленных в заводских условиях (индекс "в"). Испытания макета разработанного устройства проходили с января по декабрь 1997 года на гидрофизическом научно-исследовательском полигоне в районе м. Гамова (Японское море). При этом были получены следующие результаты:
- дальность срабатываний размыкателя устройства после получения сигнала управления - 3-5 км, в зависимости от гидрологоакустических и помехо-сигнальных условий;
- температурный диапазон среды - от -1 до +25 град.

- автономность нахождения устройства под водой в дежурном варианте - 6 месяцев (ресурс автономного источника питания выработан на 30-40%);
- помехозащищенность - при волнении моря не менее 5-6 баллов;
- габариты герметичного корпуса ((12) на фиг.1): длина 600 мм, диаметр 200 мм, вес 7,5 кг.

Примечание:
1. Параметры кодированного широкополосного сигнала управления раскрываться не будут.

2. Испытания проводились одновременно с 10 приборами опытной серии в течение указанного выше периода. Получен положительный результат по 9 приборам. Отказ одного прибора (на 3-м месяце испытаний) произошел из-за нарушения герметизации устройства.

3. Макет устройства незначительно отличается от самого разработанного устройства. Данное обстоятельство обусловлено необходимостью проведения дальнейших научно-исследовательских работ в этом направлении.

Сопоставительный анализ с устройством-прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых признаков:
- в качестве генератора и дешифратора используется генератор и дешифратор широкополосных сигналов;
- в качестве автономного источника питания используется высокоемкостной, многозарядный источник питания;
- дополнительно содержит второй блок приема сигналов, содержащий последовательно электрически соединенные гидрофон, усилитель, дешифратор кодированных широкополосных сигналов управления, ключ, радиопередатчик, проблесковый маяк, таймер, второй автономный источник питания, блок приема радиосигналов и блок определения расстояния до его источника.

Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна".

Анализ известных аналогичных технических решений с целью обнаружения в них указанных отличительных признаков показал следующее.

1. В гидроакустике (звукоподводная связь, телеметрия и т.д.) известно использование широкополосных гидроакустических сигналов. Однако сведений об использовании кодированных широкополосных гидроакустических сигналов не обнаружено.

2. Известно использование высокоемкостных (например, на базе литиевых элементов) автономных источников питания. Однако многозарядные (до нескольких сотен циклов) высокоемкостные (например, литиевые) элементы питания в гидроакустике не применялись. Их производство (в основном для персональных компьютеров) налаживается фирмой "Hitachi Electronic".

Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию "существенные отличия".

В радиотехнике и гидроакустике широко известно использование гидрофона, дешифратора, ключа, радиопередатчика, проблескового маяка, таймера, блока приема радиосигналов и блока определения расстояния до его источника.

Таким образом, наличие "новых существенных" признаков, в совокупности с хорошо известными, обеспечивает появление у заявляемого решения нового свойства, не совпадающего со свойствами известных технических решений, - с высокой помехозащищенностью и надежностью дистанционно отсоединять подводное изделие и обозначать его местоположение на поверхности моря, что позволяет сделать вывод о том, что заявляемое устройство имеет изобретательский уровень. При этом:
1. Высокая помехозащищенность достигается за счет использования кодированных широкополосных гидроакустических сигналов управления, что исключает возможность случайного срабатывания исполнительного механизма устройства в сложных помехо-сигнальных условиях.

2. Высокая надежность устройства, исключающая возможности "подбора" параметров сигнала управления и похищения подводного изделия.

3. Возможность определения дистанции и оценки координат устройства, и системы в целом, после их всплытия на поверхность моря.

4. Простота в обслуживании устройства, связанная с тем, что не требуется его разгерметизация в процессе перезарядки автономного источника питания устройства.

Литература
1. Боровиков П. Н., Самарский В.Н. Подводная техника морских нефтепромыслов.- Л.: Судостроение, 1984.

2. Вишняков В. А., Меренов И.В. Глубоководная водолазная техника.- Л.:, Судостроение, 1982.

3. Коробов А.А., Левин В.С., Лукочиков А.В. и др. Подводная технология. -Л.: Судостроение, 1980, с. 20.

4. Проблемы исследования и освоения Мирового океана. - Л.: Судостроение, 1979.

Изобретение относится к гидроакустической технике и может быть использовано в гидроакустических системах дистанционного управления (ГСДУ), а также в подсистемах гидроакустического телеуправления (ПСГТУ). Устройство содержит блок излучения сигналов, в котором последовательно электрически соединены генератор кодированных широкополосных сигналов управления, усилитель мощности и излучатель гидроакустических сигналов, в котором последовательно электрически соединены гидрофон, усилитель, дешифратор кодированных широкополосных сигналов управления, электромагнитное реле, при этом электрическое питание перечисленных элементов осуществляется с помощью высокоемкостного и многократно перезаряжаемого автономного источника питания, выход электромагнита (являющегося выходом блока приема сигналов) механически соединен с размыкателем, а блок приема и размыкатель выполнены в герметичном корпусе, механически соединенные размыкатель, фал, сигнальный буй, обеспечивающий подъем всей системы на поверхность моря, при этом внутри сигнального буя находится второй блок приема сигналов, содержащий последовательно электрически соединенные (однотипные с первым блоком приема сигналов) гидрофон, усилитель, дешифратор кодированных широкополосных сигналов управления, а также ключ для включения и выключения радиопередатчика и проблескового маяка, радиопередатчик, проблесковый маяк и таймер, а также аналогичный (по отношению к первому блоку приема сигналов) автономный источник питания, блоки приема радиосигналов и определения расстояния до его источника. С введением новых элементов появилась возможность с высокой помехозащищенностью надежно и многократно использовать устройство для отсоединения подводного изделия и обозначения его местоположения на поверхности моря, что и является достигаемым техническим результатом. 2 ил.

Гидроакустическое устройство для дистанционного отсоединения подводного изделия и обозначения его местоположения на поверхности моря, содержащее блок излучения сигнала, в котором последовательно электрически соединены генератор кодированных сигналов управления, усилитель мощности и излучатель гидроакустических сигналов, первый блок приема сигналов, в котором последовательно электрически соединены гидрофон, усилитель, дешифратор кодированных сигналов управления, электромагнитное реле, при этом электрическое питание перечисленных элементов осуществляется с помощью автономного источника питания, выход электромагнитного реле, являющегося выходом первого блока приема сигналов, механически соединен с размыкателем, первый блок приема сигналов и размыкатель выполнены в герметичном корпусе, механически соединенные размыкатель, фал и сигнальный буй, обеспечивающий подъем герметичного корпуса и фала на поверхность моря, отличающееся тем, что в качестве генератора кодированных сигналов управления используется генератор кодированных широкополосных сигналов управления, в качестве дешифратора кодированных сигналов управления - дешифратор широкополосных кодированных сигналов управления, в качестве автономного источника питания - автономный высокоемкостной многозарядный источник питания, дополнительно содержит размещенный внутри сигнального буя в герметичном корпусе второй блок приема сигналов, в котором последовательно электрически соединены гидрофон, усилитель, дешифратор кодированных широкополосных сигналов управления, таймер, обеспечивающий подачу соответствующего сигнала на ключ для включения проблескового маяка и радиопередатчика, при этом электрическое питание перечисленных элементов осуществляется с помощью автономного высокоемкостного многозарядного источника питания, с помощью блока приема радиосигналов и блока определения расстояния на судне определяется местоположение устройства на поверхности моря радиотехническим способом.