ГИДРОАКУСТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО ОТСОЕДИНЕНИЯ ПОДВОДНОГО ИЗДЕЛИЯ И ВИЗУАЛЬНОГО КОНТРОЛЯ ЕГО МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ НА ПОВЕРХНОСТИ МОРЯ Российский патент 2001 года по МПК G01S3/00 G01S15/00 G01S15/96 

Изобретение относится к гидроакустической технике и может быть использовано в гидроакустических системах дистанционного управления, а также в подсистемах гидроакустического телеуправления.

Устройство содержит блок излучения сигнала, в котором последовательно электрически соединены генератор кодированных широкополосных сигналов управления, усилитель мощности и гидроакустический излучатель кодированных широкополосных сигналов управления, и блок приема сигналов, в котором последовательно электрически соединены гидрофон, усилитель, дешифратор кодированных широкополосных сигналов управления, электромагнитное реле, являющееся выходом блока приема сигналов и соединенное с механическим размыкателем, к выходу усилителя, параллельно дешифратору кодированных широкополосных сигналов управления, подключен дешифратор гидроакустических сигналов, выход которого подключен ко входу электромагнитного реле, при этом электрическое питание усилителя, обоих дешифраторов, электромагнитного реле и проблескового маяка осуществляется с помощью высокоемкостного и многократно перезаряжаемого аккумулятора, при этом блок приема сигналов размещен в герметичном отсеке, выполненном в пластиковом корпусе определенной формы, обладающем собственной положительной плавучестью, запас фала раскреплен вокруг пластикового корпуса, для эффективного визуального контроля местоположения устройства на поверхности моря используются проблесковый маяк и фальшфеер, а для включения блока приема сигналов в дежурный режим используется наружный съемный ключ, соединяемый с механическим размыкателем.

С введением новых элементов появилась возможность расширить область применения устройства (в частности, использовать его для обнаружения скоплений краба и рыб, акустического "предвестника" подводного землетрясения и т. д. ), повысить эффективность визуального контроля местоположения морского блока на поверхности моря, повысить надежность морской части устройства за счет исключения из его конструкции дополнительного сигнального буя и размещения запаса фала вокруг пластикового корпуса морского блока, упростить конструкцию, весогабаритные характеристики и себестоимость устройства в целом, что и является достигаемым техническим результатом. 2 ил.

Изобретение относится к гидроакустической технике и может быть использовано в гидроакустических системах дистанционного управления, а также в подсистемах гидроакустического телеуправления. Различные гидроакустические размыкатели 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. [1-5].

Известно устройство для отсоединения подводного изделия от якоря и визуального обозначения его местоположения на поверхности моря, 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 (туман, волнение моря и т.д.).

Известно гидроакустическое устройство 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 и сигнальный буй, выполненный в виде плавучести [3].

К недостаткам данного устройства 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 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 аккумулятора.

5. Ограниченная кратность срабатываний, обусловленная техническими возможностями аккумулятора.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является гидроакустическое устройство (выбранное в качестве устройства-прототипа) для дистанционного отсоединения подводного изделия и обозначения его местоположения на поверхности моря, содержащее блок излучения сигналов, в котором последовательно электрически соединены генератор кодированных широкополосных сигналов управления, усилитель мощности и излучатель гидроакустических сигналов; первый блок приема сигналов, в котором последовательно электрически соединены гидрофон, усилитель, дешифратор кодированных широкополосных сигналов управления, электромагнитное реле, при этом электрическое питание перечисленных выше элементов осуществляется с помощью высокоемкостного и многократно перезаряжаемого источника питания, выход электромагнита (являющегося выходом первого блока приема сигналов) механически соединен с размыкателем, а первый блок приема сигналов и размыкатель выполнены в герметичном корпусе; механически соединенные размыкатель, фал и сигнальный буй, обеспечивающий подъем всей системы на поверхность моря, при этом внутри сигнального буя в герметичном корпусе находится второй блок приема сигналов, содержащий последовательно электрически соединенные (однотипные с первым блоком приема сигналов) гидрофон, усилитель, дешифратор кодированных широкополосных сигналов управления, а также последовательно электрически соединенные таймер и ключ для включения радиопередатчика и проблескового маяка, а также аналогичный (по отношению к первому блоку приема сигналов) автономный источник питания, обеспечивающий электрическое питание перечисленных выше элементов; блоки приема радиосигналов и определения расстояния до его источника [5].

К недостаткам устройства-прототипа относятся:
1. Ограниченная область применения.

2. Сложность морской части устройства, снижающая надежность его применения в целом. В частности, наличие специального буя, раскрепление запаса фала в виде бухты и т.д.

3. Недостаточная эффективность визуального контроля местоположения блока приема сигнала на поверхности моря.

4. Громоздкость конструкции электронной части устройства. Например, применение двух блоков приема гидроакустических сигналов, радиопередатчика, радиоприемника и системы технического контроля дистанции между судном и находящимся на поверхности моря блоком приема сигналов.

5. Значительные весогабаритные характеристики и себестоимость устройства в целом.

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

Технический результат изобретения заключается в создании гидроакустического устройства, способного дистанционно отсоединять подводное изделие, эффективно визуально обозначать местоположение блока приема сигналов на поверхности моря при приеме гидроакустических кодированных широкополосных сигналов управления или при приеме других гидроакустических сигналов (например, скоплений рыбы, краба, акустического "предвестника" подводных землетрясений и т.д.), при упрощении конструкции, уменьшении весогабаритных характеристик и себестоимости устройства в целом.

Поставленная цель достигается тем, что в гидроакустическом устройстве для дистанционного отсоединения подводного изделия и визуального контроля его местоположения на поверхности моря, содержащем блок излучения сигнала, в котором последовательно электрически соединены генератор кодированных широкополосных сигналов управления, усилитель мощности и гидроакустический излучатель кодированных широкополосных сигналов управления, блок приема сигналов, в котором последовательно электрически соединены гидрофон, усилитель, дешифратор кодированных широкополосных сигналов управления, электромагнитное реле, являющееся выходом блока приема сигналов и соединенное с механическим размыкателем, при этом блок приема сигналов размещен в герметичном отсеке, запас фала и проблесковый маяк, при этом электрическое питание усилителя, дешифратора, электромагнитного реле и проблескового маяка осуществляется с помощью высокоемкостного и многократно перезаряжаемого аккумулятора, для включения блока приема сигналов в дежурный режим используется наружный съемный ключ, соединяемый с механическим размыкателем, в качестве герметичного отсека используется пластиковый корпус определенной формы, обладающий собственной положительной плавучестью, запас фала раскреплен вокруг пластикового корпуса, дополнительно содержит дешифратор гидроакустических сигналов и фальшфеер.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства. Устройство содержит блок излучения сигнала (1), в котором последовательно электрически соединены генератор (2) кодированных широкополосных сигналов управления, усилитель мощности (3) и гидроакустический излучатель (4) кодированных широкополосных сигналов управления, блок приема сигналов (5), в котором последовательно электрически соединены гидрофон (6), усилитель (7), дешифратор (8) кодированных широкополосных сигналов управления, электромагнитное реле (9), являющееся выходом блока приема сигналов (5) и соединенное с механическим размыкателем (12), к выходу усилителя (7), параллельно дешифратору (8) кодированных широкополосных сигналов управления, подключен дешифратор гидроакустических сигналов (10), выход которого подключен ко входу электромагнитного реле (9), при этом электрическое питание усилителя (7), обоих дешифраторов (8 и 10), электромагнитного реле (9) и проблескового маяка (15) осуществляется с помощью высокоемкостного и многократно перезаряжаемого аккумулятора (11), при этом блок приема сигналов (5) размещен в герметичном отсеке (13), выполненном в пластиковом корпусе определенной формы, обладающем положительной плавучестью, запас фала (14) раскреплен вокруг пластикового корпуса, проблесковый маяк (15), фальшфеер (16) и наружный съемный ключ (17), соединяемый с механическим размыкателем (12).

Устройство функционирует следующим образом.

В блоке излучения сигнала (1) с помощью генератора (2) кодированных широкополосных сигналов управления, усилителя мощности (3) и гидроакустического излучателя (4) кодированных широкополосных сигналов управления формируется, усиливается и ненаправленно, в том числе в сторону приемного блока (5) излучается гидроакустический кодированный широкополосный сигнал управления на частоте F₁.

С помощью гидрофона (6) блока приема сигналов (5) осуществляется прием гидроакустического кодированного широкополосного сигнала управления на частоте F₁. В усилителе (7) производится усиление данного сигнала до необходимого уровня, а в дешифраторе (8) проверяется его соответствие установленному в блоке излучения сигналов коду. С выхода дешифратора (8) сигнал управления подается на электромагнитное реле (9) и далее на механический размыкатель (12), который отсоединяет блок приема сигналов (5) от подводного изделия.

Параллельно с этим (в зависимости от сферы применения устройства) с помощью гидрофона (6) блока приема сигналов (5) осуществляется прием гидроакустических сигналов на характерных частотах (например, F₂ - для скопления крабов, F₃ - для скоплений рыб, F₄ - для акустического "предвестника" подводного землетрясения и т. д.). С помощью усилителя (7) осуществляется усиление данных сигналов до необходимого уровня, а в дешифраторе (10) производится их дешифрация. С выхода дешифратора (10) сигнал управления подается на электромагнитное реле (9). При этом электрическое питание усилителя (7), обоих дешифраторов (8 и 10) и электромагнитного реле (9) осуществляется с помощью высокоемкостного и многократно перезаряжаемого аккумулятора (11).

После механического отсоединения от подводного изделия блок приема сигналов (5) (благодаря своей положительной плавучести) начинает всплывать на поверхность моря, при этом разматывается запас фала (14), предварительно раскрепленный на пластиковом отсеке (13) определенной формы. В момент всплытия блока приема сигналов на поверхность моря начинает работать проблесковый маяк (15) и срабатывает фальшфеер (16).

После подъема устройства на борт судна осуществляется (при необходимости) перезарядка высокоемкостного многократно перезаряжаемого аккумулятора или при помощи наружного съемного ключа (17), соединяемого с механическим размыкателем (12), производится включение блока приема сигналов в дежурный режим.

На фиг. 2 представлена схема проведения испытаний разработанного гидроакустического устройства при приеме гидроакустических кодированных широкополосных сигналов управления на частоте F₁, сигналов скоплений краба на частоте F₂, сигналов скоплений рыб на частоте F₃, взрывного источника (имитирующего акустический "предвестник" подводного землетрясения) на частоте F₄.

Испытания проводились в 1998 и 1999 годах в заливе Петра Великого (Японское море) при волнении моря до 3...4 баллов и температуре воды от 3 до 21 градусов Цельсий. При этом были получены следующие основные результаты:
- дальность срабатывания механического размыкателя после приема гидроакустического кодированного широкополосного сигнала управления находилась в пределах до 3...5 км, сигналов скоплений краба - до 0,5...1,5 км, сигналов скоплений рыб - до 0,5...1,0 км и взрывного источника - до 3...5 км (в зависимости от помехосигнальных и гидролого-акустических условий);
- для срабатывания механического размыкателя требовалось излучить 1 - 2 последовательности гидроакустических кодированных широкополосных сигналов управления.

Примечание: параметры всех перечисленных выше сигналов раскрываться не будут, так как работы в этих направлениях еще продолжаются.

Сопоставительный анализ с устройством-прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых признаков:
1. Дополнительно содержит дешифратор гидроакустических сигналов (например, морских биологических объектов, акустического "предвестника" подводного землетрясения и т.д.).

2. Герметичный отсек блока приема сигналов выполнен из пластика и имеет определенную форму, что исключает необходимость применения специального сигнального буя.

3. Запас фала размещен вокруг герметичного пластикового отсека, что упрощает морскую часть устройства.

4. Дополнительно содержит фальшфеер, что повышает эффективность визуального контроля местоположения устройства на поверхности моря.

Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию "новизна".

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

В радиотехнике, гидроакустике и морской технике хорошо известно применение перечисленных выше элементов, входящих в конструкцию устройства. Однако не известно использование дешифратора сигналов для дешифрации сигналов, характерных для скоплений морских биологических объектов определенного видового состава, а также характерных для акустического "предвестника" подводного землетрясения.

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 - дистанционно отсоединять подводное изделие и эффективно визуально обозначать местоположение морского блока на поверхности моря при приеме гидроакустических кодированных широкополосных сигналов управления или при приеме других гидроакустических сигналов (например, скоплений краба, рыбы, акустического "предвестника" подводного землетрясения и т.д.) при упрощении конструкции, уменьшении весогабаритных характеристик и себестоимости устройства в целом, что позволяет сделать вывод о том, что заявляемое устройство имеет изобретательский уровень. При этом:
1. Расширение области применения устройства достигается за счет использования в блоке приема сигналов дешифратора гидроакустических сигналов.

2. Упрощение устройства достигается за счет исключения из конструкции специального сигнального буя, использования пластикового корпуса определенной формы для герметичного отсека и раскрепления на нем запаса фала.

3. Упрощение электронной части устройства достигается за счет исключения из его состава второго блока приема гидроакустических сигналов, блока приема радиосигналов и блока определения расстояния до его источника.

4. Повышается эффективность визуального контроля местоположения блока приема сигналов на поверхности моря.

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 B.C., Лукочиков А.В. и др. - Л.: Судостроение, 1980, с. 20.

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

5. Бахарев С.А., Шор Ю.Л. Патент N 2128350, RU, C1, 31.12.97.

Изобретение относится к гидроакустической технике и может быть использовано в гидроакустических системах дистанционного управления, а также в подсистемах гидроакустического телеуправления. Устройство содержит блок излучения сигнала, в котором последовательно электрически соединены генератор кодированных широкополосных сигналов управления, усилитель мощности и гидроакустический излучатель кодированных широкополосных сигналов управления, и блок приема сигналов, в котором последовательно электрически соединены гидрофон, усилитель, дешифратор кодированных широкополосных сигналов управления, электромагнитное реле, являющееся выходом блока приема сигналов и соединенное с механическим размыкателем, к выходу усилителя, параллельно дешифратору кодированных широкополосных сигналов управления, подключен дешифратор гидроакустических сигналов, выход которого подключен ко входу электромагнитного реле, при этом электрическое питание усилителя, обоих дешифраторов, электромагнитного реле и проблескового маяка осуществляется с помощью высокоемкостного и многократно перезаряжаемого аккумулятора, при этом блок приема сигналов размещен в герметичном отсеке, выполненном в пластиковом корпусе определенной формы, обладающем собственной положительной плавучестью, запас фала раскреплен вокруг пластикового корпуса, для эффективного визуального контроля местоположения устройства на поверхности моря используются проблесковый маяк и фальшфеер, а для включения блока приема сигналов в дежурный режим используется наружный съемный ключ, соединяемый с механическим размыкателем. Достигаемым техническим результатом является создание гидроакустического устройства, способного дистанционно отсоединять подводное изделие, визуально обозначать местоположение блока приема сигналов на поверхности моря. 2 ил.

Гидроакустическое устройство для дистанционного отсоединения подводного изделия и визуального контроля его местоположения на поверхности моря, содержащее блок излучения сигнала, в котором последовательно электрически соединены генератор кодированных широкополосных сигналов управления, усилитель мощности и гидроакустический излучатель кодированных широкополосных сигналов управления, блок приема сигналов, в котором последовательно электрически соединены гидрофон, усилитель, дешифратор кодированных широкополосных сигналов управления, электромагнитное реле, являющееся выходом блока приема сигналов и соединенное с механическим размыкателем, при этом блок приема сигналов размещен в герметичном отсеке, запас фала, проблесковый маяк, который начинает работать в момент всплытия блока приема сигналов на поверхность, при этом электрическое питание усилителя, дешифратора, электромагнитного реле и проблескового маяка осуществляется с помощью высокоемкостного и многократно перезаряжаемого аккумулятора, для включения блока приема сигналов в дежурный режим используется наружный съемный ключ, соединяемый с механическим размыкателем, отличающееся тем, что в качестве герметичного отсека используется пластиковый корпус определенной формы, обладающий собственно положительной плавучестью, запас фала раскреплен вокруг пластикового корпуса, дополнительно содержит дешифратор гидроакустических сигналов, с помощью усилителя осуществляется усиление гидроакустических сигналов, в дешифраторе гидроакустических сигналов производится их дешифрация, с выхода дешифратора гидроакустических сигналов сигнал управления подается на электромагнитное реле, питание дешифратора гидроакустических сигналов осуществляется также с помощью высокоемкостного многократно перезаряжаемого аккумулятора, фальшфейер, который срабатывает в момент всплытия блока приема сигналов на поверхность моря.