РАЗЪЕМ БОРТОВОЙ Российский патент 2003 года по МПК H01R24/00 

Изобретение относится к устройствам энергетической и/или информационной связи между объектом-передатчиком и объектом-приемником, а более конкретно - к бортовым разъемам летательных аппаратов (ЛА), обеспечивающим прохождение команд с пункта управления на борт ЛА для проведения операций предстартовой подготовки.

Известны конструкции разъемов, обеспечивающих энергоинформационную связь между передатчиком (ПРД) и приемником (ПРМ) - см., например, В.П.Савостьянов, Г.А.Филатова, В.В.Филатов "Расчет и конструирование деталей аппаратуры САУ", М., Машиностроение, 1982 г., стр. 174-176; В.В.Джамай, И.П.Плево, Г.И. Рощин, И.Б.Федюк "Курсовое проектирование механизмов РЭС", М.: Высшая школа, 1991 г., стр. 229-232 (разъемы электрические).

При этом необходимым условием является механическая стыковка через разъем токопроводящих наземных и бортовых кабельных электросетей, что накладывает известные ограничения на конструктивно-компоновочные схемы ЛА.

Кроме электрических бортразъемов, применяются также оптические системы прицеливания ЛА, включающие согласование бортовых средств ЛА (например, начальную выставку гиростабилизированной платформы) посредством оптической связи с наземными реперами - см., например, Б.П.Воронин, Н.А.Столяров "Подготовка к пуску и пуск ракет", М.: Воениздат, 1972 г., стр. 45-52; А.В. Репников "Начальная выставка гироскопических систем ориентации", М., издательство МАИ (ротапринт), 1983 г., стр. 45-49. В данном случае следует отметить, что связь базируемых элементов осуществляется бесконтактным образом (без механических связей), но решается исключительно узкая задача прицеливания без широкого энергоинформационного обмена между ПРД и ПРМ.

Известны также светотелефоны, обеспечивающие связь посредством модуляции передатчиком и демодуляции приемником светового потока - см., например, У.Ф. Стейнберг, У.Б.Форд "Электро- и радиотехника для всех", М., Советское радио, 1972 г., стр. 410-412; В.Т.Поляков "Посвящение в радиоэлектронику", М., Радио и связь, 1988 г., стр. 148-150 - ближайший аналог.

Однако светотелефон обеспечивает передачу только информационных сигналов, которые после приема необходимо усиливать с использованием бортовых средств энергопитания.

Целью предлагаемого изобретения является создание бесконтактной энергоинформационной связи между передатчиком (например, "землей") и приемником (например, "бортом", при этом может быть исключено "дежурное" электропитание "борта" в период предполетного хранения и дежурства ЛА в "холодном" состоянии (в т.ч. для ПРД и ПРМ в герметичных корпусах).

Указанная цель достигается тем, что в состав бортового разъема, включающего информационный канал оптической связи между ПРД и ПРМ, дополнительно к информационному каналу вводят энергетический канал ПРМ, который выполняют в виде фотоэлектрического элемента (батареи) с преобразователем (преобразователем/накопителем) энергии светового потока от ПРД в электроэнергию питания бортовых потребителей объекта - ПРМ.

Отметим, что передатчик и/или приемник могут быть выполнены в изолированных (в т. ч. герметичных) корпусах, при этом прохождение светового потока производится через выполненные в корпусах оптически прозрачные иллюминаторы.

Кроме того, дополнительно к энергетическому и информационному каналам может быть введен канал обратной связи, выполненный в виде наблюдаемого извне объекта - ПРМ источника света (оптического сигнализатора), запитываемого от энергетического канала ПРМ и/или управляемого от информационного канала ПРМ.

В некоторых случаях (например, при необходимости передать на борт большую электрическую мощность) энергетический канал может быть выполнен в виде т. н. "сухих контактов" прямой передачи электроэнергии от ПРД к ПРМ (от "земли" - "борту".

Принципиальная схема простейшего бесконтактного разъема (БР) по предлагаемому техническому решению представлена на фиг.1. Приняты следующие обозначения:
1 - источник света,
2 - модулятор светового потока,
3 - фотоэлектрический преобразователь,
4 - демодулятор светового потока.

На фиг. 2 показана схема бесконтактного разъема с накопителем электроэнергии; здесь поз. 1-4 аналогичны фиг.1, поз. 5 - накопитель электроэнергии (например, конденсатор и/или аккумулятор).

Принципиальная схема БР с каналом обратной связи представлена на фиг.3. Позиции 1-4 аналогичны фиг.1, поз. 6 - оптический сигнальный элемент, поз. 7 - приемник излучения оптического сигнального элемента.

Схема с информационным оптическим каналом и энергетическим проводным каналом показана на фиг.4. Здесь позиции 1, 2, 4 - аналогичны фиг.1.

Функционирование (работа) устройства по предлагаемому техническому решению осуществляется следующим образом. Передатчик ("земля") и приемник ("борт") БР располагаются так, чтобы максимизировать на ПРМ уровень поступающей от ПРД световой энергии (в варианте без переотражающих элементов - ПРД и ПРМ друг против друга, допускается использование специализированных ламп "электрической накачки"). При этом фотоэлектрический преобразователь ПРМ поз. 3 начинает выдавать в сеть бортовых потребителей объекта-приемника ток электропитания. Одновременно с демодулятора светового потока ПРМ поз. 4 на борт ЛА поступает кодированная командная (управляющая) информация (см. фиг.1). В случае, когда через БР выдается команда на задействование (запуск) ампульных, либо термохимических батарей (либо иных устройств, требующих мощного начального электроимпульса), в схеме ПРМ может использоваться накопитель энергии поз. 5, поступающей с фотоэлектрического преобразователя поз. 3 (например, конденсатор и/или аккумулятор); при этом срабатывание накопителя поз. 5 осуществляется либо автономно (по факту наличия заданного заряда), либо по управляющей команде от демодулятора поз. 4 (см. фиг.2).

В ряде случаев целесообразно иметь канал обратной связи, например, о готовности систем бортового радиоэлектронного оборудования ЛА к штатному функционированию. Для этого в состав ПРМ может быть введен специальный оптический сигнальный элемент поз. 6, в простейшем случае запитываемый от энергетической сети фотоэлектрического преобразователя поз. 3 (в этом случае сигнальный элемент поз. 6 является индикатором расчетного функционирования только энергетического канала связи ПРД - ПРМ). При использовании сигнального элемента поз. 6 для передачи по каналу обратной связи больших массивов информации о состоянии бортовых систем, возможно управление оптическими параметрами сигнального элемента ПРМ поз. 6 посредством их модулирования (кодирования) в соответствии с вырабатываемым на борту информационным сигналом - "квитанцией". В составе ПРД в данном случае необходимо иметь приемник излучения поз. 7 оптического сигнального элемента ПРМ поз. 6 (см. фиг.3). Мощный сигнальный элемент ПРМ поз. 6 может запитываться через накопитель электроэнергии поз. 5 (на фиг. не показано). Таким образом, на фиг.3 представлен общий случай схемы устройства БР с каналом энергоинформационной связи ПРД - ПРМ и каналом информационной обратной связи ПРМ - ПРД.

В отдельных конструктивно-компоновочных схемах сопряжения бортового оборудования ЛА и наземных комплексов предстартовой подготовки представляется целесообразным осуществлять энергопитание "борта" посредством т.н. "сухих контактов" (т.е. по типу реализованного в электроразъемах), сохранив за оптическим каналом БР только информационную связь. Почему это может быть удобно? Поскольку изделие на пусковой установке (стартовом устройстве) имеет с этой установкой (стартовым устройством) какое-то число силовых связей, существует принципиальная возможность через эти связи (как правило, металлические и с сечениями значительных размеров) подавать на борт ЛА внешнее электропитание. С одной стороны, здесь явное упрощение электромеханических связей по сравнению с многоштырьковым электроразъемом, "дополнительно" используются уже имеющиеся узлы, с другой стороны, это упрощает общую схему разъема, позволяя исключить фотоэлектрический преобразователь ПРМ поз. 3 (с заменой его на проводную линию энергетического канала связи - см. фиг.4).

Применение предложенного технического решения представляется целесообразным, в первую очередь, для вновь разрабатываемых и модернизируемых ЛА с жесткими ограничениями по компоновке бортразъемов, изделий типа "торпеда" и "ракета-торпеда", для связи гермоконтуров космических и глубоководных аппаратов и т.п.

Технико-экономические преимущества разработки и применения БР по предложенному техническому решению заключаются в возможности создания качественно нового "беспроводного" энергоинформационного канала связи между ПРД и ПРМ, при этом на борту объекта-приемника отсутствуют бортовые источники электропитания для поддержания ПРМ в дежурном режиме (экономия на бортовых источниках электропитания в течение всего жизненного цикла изделия; общее повышение надежности функционирования изделия в связи с упразднением относительно "нежных" устройств типа электромеханических многоштырьковых разъемов, в т.ч. в гермоконтурах; в перспективе - полная технологическая совместимость с новыми оптико-электронными системами управления и связи и т.д.).

Изобретение относится к устройствам энергетической и/или информационной связи между объектом-передатчиком и объектом-приемником, а конкретно - к бортовым разъемам летательных аппаратов (ЛА), обеспечивающим прохождение команд с пункта управления на борт ЛА для проведения операций предстартовой подготовки. Техническим результатом предлагаемого технического решения является создание бесконтактной энергоинформационной связи между передатчиком (например, "землей") и приемником (например, "бортом"), при этом может быть исключено "дежурное" электропитание "борта" в период предполетного хранения и дежурства ЛА в "холодном" состоянии (в т.ч. для приемников и передатчиков в герметичных корпусах). Указанный технический результат достигается тем, что в состав бортового разъема, включающего информационный канал оптической связи между передатчиком (ПРД) и приемником (ПРМ), дополнительно к информационному каналу вводят энергетический канал ПРМ, который выполняют в виде фотоэлектрического элемента с преобразователем энергии светового потока от ПРД в электроэнергию питания бортовых потребителей объекта - ПРМ, причем ПРД и/или ПРМ выполнены в изолированных корпусах, при этом прохождение светового потока производится через выполненные в корпусах оптически прозрачные иллюминаторы. Дополнительно к энергетическому и информационному каналам может быть введен канал обратной связи, выполненный в виде наблюдаемого извне объекта - ПРМ источника света (оптического сигнализатора), запитываемого от энергетического канала ПРМ и/или управляемого от информационного канал ПРМ. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Разъем бортовой, включающий информационный канал оптической связи между передатчиком (ПРД) и приемником (ПРМ), отличающийся тем, что дополнительно к информационному каналу введен энергетический канал ПРМ, который выполнен в виде фотоэлектрического элемента с преобразователем энергии светового потока от ПРД в электроэнергию питания бортовых потребителей объекта - ПРМ, причем передатчик и/или приемник выполнены в изолированных корпусах, при этом прохождение светового потока производится через выполненные в корпусах оптически прозрачные иллюминаторы. 2. Разъем бортовой по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно к энергетическому и информационному каналам введен канал обратной связи, выполненный в виде наблюдаемого извне объекта - ПРМ источника света, запитываемого от энергетического канала ПРМ и/или управляемого от информационного канала ПРМ.