СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ФИЗИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ ВЕРХНЕЙ ПОЛУСФЕРЫ МОРСКОГО ОБЪЕКТА Российский патент 2013 года по МПК G01V11/00 

Изобретение относится к области измерения физических полей и может использоваться для измерения параметров, например, электромагнитных, тепловых, акустических, радиационных полей крупногабаритных морских объектов (кораблей, судов, буровых платформ) в целях определения их физических характеристик для решения различных технических задач, например, обеспечения электромагнитной совместимости их радиоэлектронных средств, обеспечения безопасности персонала от излучений их радиоэлектронных средств, снижения акустических шумов, создаваемых их техническими средствами.

Известен способ измерении физических полей, основанный на использовании двух систем параллельных друг другу измерительных каналов, которые размещают ортогонально друг к другу так, чтобы каждый измерительный канал одной системы пересекал измерительные каналы другой системы, при этом в качестве измерительных каналов используют волоконные световоды, а в качестве зондирующих сигналов - когерентное световое излучение с фиксацией изменения параметров светового излучения.

Недостаток этого технического решения в сложности организации измерений физических полей крупногабаритных морских объектов, таких как морское судно, корабль, буровая вышка на морском шельфе, и перемещения чувствительных элементов измерительной системы в различные контрольные измерительные точки областей крупногабаритных объектов сложной формы (высока материалоемкость измерительной сети и трудоемкость ее монтажа) (пат. РФ N 2148267, 1999 г.).

Известен способ измерения электромагнитного поля вокруг крупногабаритных объектов с помощью стенда, содержащего первый зонд, установленный с возможностью перемещения на угломестной направляющей, выполненной в форме полукольца, при этом в стенд введены азимутальная направляющая, выполненная в форме кольца, и установленные в ее плоскости секции прямолинейной направляющей, на которой установлен с возможностью перемещения второй зонд, угломестная направляющая установлена на азимутальную направляющую с возможностью азимутального вращения (пат. РФ N 2014624, 1991 г.).

Недостаток этого технического решения в сложности применения его по отношению к крупногабаритным морским объектам, а также отсутствие должной гибкости в выборе контрольных измерительных точек по дальности и высоте по отношению к исследуемому объекту.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении точности измерений, снижении затрат на их проведение, доступности и простоте проведения для проектантов и эксплуатантов исследуемого морского объекта.

Указанный результат достигается за счет того, что в заявленном способе фиксируются значения параметров физических полей крупногабаритного морского объекта, без вывода его из эксплуатации, для любых положений чувствительных элементов измерительного комплекса по пеленгу, углу места и дальности по отношению к исследуемому морскому объекту и отсутствует необходимость применения сложных дорогостоящих операций с применением летающих лабораторий и наземных измерительных комплексов.

На фиг.1 показано взаимодействие различных компонентов измерительной системы, обеспечивающей реализацию первого варианта заявленного способа, где 1 - измеряемое физическое поле крупногабаритного морского объекта (например, электромагнитное); 2 - источник измеряемого физического поля, например антенна радиолокационной станции; 3 - крупногабаритный морской объект (например, судно); 4 - управляемое аэроподъемное устройство вертолетного типа, содержащее управляемый с внешней ЭВМ измерительный комплекс физического поля (элементы измерительного комплекса); 5 - совокупность электрических кабелей, обеспечивающих работу валов электродвигателей, связанных с воздушными винтами аэроподъемного устройства, обеспечивающих электропитание измерительного комплекса, обеспечивающих управление работой измерительного комплекса; 6 - контейнер для транспортировки аэроподъемного устройства, содержащий также, например, рабочее место оператора, проводящего измерения, содержащий, в свою очередь, по меньшей мере управляющую ЭВМ; 7 - самоходный подвижный морской объект (например, катер). При этом заявляемый вариант предлагаемого способа может осуществляться как при стоянке исследуемого морского объекта, так и при его движении.

Конкретное исполнение измерительного комплекса определяется природой измеряемого физического поля. В качестве примера приведем описание конструкции измерительного комплекса, предназначенного для измерения параметров высокочастотного электромагнитного поля, таких как энергетические, частотные, фазовые, временные и поляризационные. В этом случае в состав измерительного комплекса должна входить, по меньшей мере, одна узконаправленная широкополосная антенна ВЧ, ОВЧ, УВЧ и СВЧ диапазонов, выход которой соединен со входом сканирующего измерительного приемника, выход которого подключен ко входу анализатора спектра, выход которого подключен ко входу запоминающего устройства.

При этом на аэроподъемном устройстве может быть установлен как весь измерительный комплекс, за исключением управляющей ЭВМ, так и отдельные его элементы, например чувствительные элементы физических величин - датчики, антенны и т.п. При управлении измерительным комплексом либо при считывании информации с чувствительных элементов управляющая либо измерительная информация может передаваться гальванически, то есть по проводам и кабелям, либо по эфиру, то есть без проводов. Выбор того или иного варианта определяется внешними факторами, имеющими место при измерении, и свойствами управляющих и измерительных каналов, таких как помехоустойчивость, пропускная способность и т.п.

В качестве аэроподъемного устройства может быть, например, использовано известное устройство (пат. РФ N 2371355, 2008 г.) или его аналог.

На фиг.2 показано взаимодействие различных компонентов измерительной системы, обеспечивающей реализацию второго варианта заявленного способа, где 1 - измеряемое физическое поле крупногабаритного морского объекта (например, электромагнитное), 2 - источник измеряемого физического поля, например антенна радиолокационной станции, 3 - крупногабаритный морской объект (например, судно), 7 - самоходный подвижный морской объект (например, катер), содержащий по меньшей мере управляющую ЭВМ, 8 - управляемый беспилотный летательный аппарат вертолетного типа, содержащий измерительный комплекс физического поля (элементы измерительного комплекса). При этом заявляемый вариант предлагаемого способа может осуществляться как при стоянке исследуемого морского объекта, так и при его движении.

Конкретное исполнение измерительного комплекса определяется природой измеряемого физического поля. В качестве примера приведем описание конструкции измерительного комплекса, предназначенного для измерения параметров высокочастотного электромагнитного поля, таких как энергетические, частотные, фазовые, временные и поляризационные. В этом случае в состав измерительного комплекса должна входить, по меньшей мере, одна узконаправленная широкополосная антенна ВЧ, ОВЧ, УВЧ и СВЧ диапазонов, выход которой соединен со входом сканирующего измерительного приемника, выход которого подключен ко входу анализатора спектра, выход которого подключен ко входу запоминающего устройства.

При этом на беспилотном летательном аппарате может быть установлен как весь измерительный комплекс, за исключением управляющей ЭВМ, так и отдельные его элементы, например чувствительные элементы физических величин - датчики, антенны и т.п. При управлении беспилотного летательного аппарата, управлении измерительного комплекса либо при считывании информации с чувствительных элементов управляющая либо измерительная информация передается по эфиру, то есть без проводов. При этом необходимо учитывать внешние факторы, имеющие место при измерении, и свойства управляющих и измерительных каналов, таких как помехоустойчивость, пропускная способность и т.п.

Способ по первому варианту осуществляется следующим образом.

Исследуемый крупногабаритный морской объект транспортируют в место с малым уровнем внешних воздействующих факторов, сказывающихся на результаты измерений, например, на довольно большое расстояние (порядка 30 морских миль) от берега в открытое море. Включают технические средства исследуемого морского объекта, создающие физические поля той природы, которые собираются измерять. Например, включают все радиоэлектронные средства, преимущественно, имеющие антенны (навигационные станции, радиосвязные устройства), для измерения высокочастотного электромагнитного поля. Устанавливают измерительный комплекс (элементы измерительного комплекса) на платформу управляемого аэроподъемного устройства, который, в свою очередь, устанавливают в контейнер, содержащий рабочее место оператора, содержащий, в свою очередь, по меньшей мере управляющую ЭВМ, находящийся на самоходном подвижном морском объекте, например катере. Определяют пеленг и дальность интересующей контрольной измерительной точки по отношению к исследуемому морскому объекту. Транспортируют к этому месту самоходный подвижный морской объект. Настраивают все чувствительные элементы, включают либо переводят в режим ожидания все блоки измерительного комплекса. С помощью управляемого аэроподъемного устройства с нетрадиционным способом подъема и поддержания осуществляют подъем его платформы, содержащей измерительный комплекс (элементы измерительного комплекса) на требуемую высоту. С помощью управляющей ЭВМ на рабочем месте оператора осуществляют измерение и сохранение измерительной информации о параметрах исследуемого физического поля, соответствующих определенным пеленгу, углу места и дальности по отношению к исследуемому морскому объекту. При необходимости получения большего объема измерительной информации, соответствующей другим значениям пеленга, угла места и дальности по отношению к исследуемому морскому объекту, перемещают аэроподъемное устройство в следующую интересующую точку, при этом в зависимости от условий эксплуатации выключают либо не выключают измерительный комплекс, опускают либо не опускают аэроподъемное устройство в контейнер самоходного подвижного морского объекта.

Способ по второму варианту осуществляется следующим образом. Исследуемый крупногабаритный морской объект транспортируют в место с малым уровнем внешних воздействующих факторов, сказывающихся на результатах измерений, например, на довольно большое расстояние (порядка 30 морских миль) от берега в открытое море. Включают технические средства исследуемого морского объекта, создающие физические поля той природы, которые собираются измерять. Например, включают все радиоэлектронные средства, преимущественно, имеющие антенны (навигационные станции, радиосвязные устройства), для измерения высокочастотного электромагнитного поля. Настраивают все чувствительные элементы, включают либо переводят в режим ожидания все блоки измерительного комплекса. Устанавливают измерительный комплекс (элементы измерительного комплекса) в беспилотный летательный аппарат, который, в свою очередь, в зависимости от условий эксплуатации ставят либо на исследуемый морской объект, либо на самоходный подвижный морской объект, либо на берег. Предусматривают наличие рабочего места оператора, содержащего, в свою очередь, по меньшей мере управляющую ЭВМ, находящегося либо на самоходном подвижном морском объекте, например катере, либо на исследуемом морском объекте. Определяют пеленг, угол места и дальность интересующей контрольной измерительной точки по отношению к исследуемому морскому объекту. Транспортируют к этому месту беспилотный летательный аппарат, содержащий измерительный комплекс (элементы измерительного комплекса). С помощью управляющей ЭВМ на рабочем месте оператора осуществляют измерение и сохранение измерительной информации о параметрах исследуемого физического поля, соответствующих определенным пеленгу, углу места и дальности по отношению к исследуемому морскому объекту. При необходимости получения большего объема измерительной информации, соответствующей другим значениям пеленга, угла места и дальности по отношению к исследуемому морскому объекту, перемещают беспилотный летательный аппарат в следующую интересующую точку, при этом в зависимости от условий эксплуатации выключают либо не выключают измерительный комплекс, возвращают либо не возвращают беспилотный летательный аппарат к месту посадки.

Изобретение относится к способам обследования морских объектов и может быть использовано для измерения параметров полей (например, электромагнитных, тепловых, акустических, радиационных) крупногабаритных морских объектов. Сущность: измеряют энергетические, частотные, фазовые, временные и поляризационные параметры физических полей морского объекта. Измерения проводят управляемым с внешней ЭВМ измерительным комплексом, находящимся на фиксированном пеленге, угле места и дальности по отношению к исследуемому морскому объекту. Поднимают и поддерживают измерительный комплекс на высоте с помощью аэроподъемного устройства. Аэроподъемное устройство базируется на морском подвижном объекте, перемещающемся по периметру исследуемого объекта. Технический результат: упрощение технологии. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ измерения параметров физических полей верхней полусферы морского объекта, включающий измерение его энергетических, частотных, фазовых, временных и поляризационных параметров управляемым с внешней ЭВМ измерительным комплексом, находящимся на фиксированных пеленге, угле места и дальности по отношению к исследуемому морскому объекту, включающим систему электропитания, систему датчиков (чувствительных элементов) физической величины (по количеству измеряемых величин), перекрывающей динамический и частотный диапазоны измеряемой величины, выход которой соединен со входом сканирующего измерительного приемника, содержащего, при необходимости, анализатор спектра, в свою очередь, выход которого соединен со входом запоминающего устройства, отличающийся тем, что применяемый измерительный комплекс (элементы измерительного комплекса) является воздушным с нетрадиционным способом подъема и поддержания на определенной высоте на основе управляемого аэроподъемного устройства, базирующегося на самоходном/несамоходном морском подвижном объекте, перемещающемся на некотором расстоянии по периметру исследуемого морского объекта.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что применяемый измерительный комплекс (элементы измерительного комплекса) является воздушным, базирующемся на управляемом беспилотном летательном аппарате, перемещающемся на некотором расстоянии по периметру и/или над исследуемым морским объектом.