СИСТЕМА ПРОТИВОПОЖАРНОЙ ЗАЩИТЫ КОНТЕЙНЕРНОЙ БАЗОВОЙ НЕСУЩЕЙ КОНСТРУКЦИИ Российский патент 2015 года по МПК G08B17/00 

Изобретение относится к противопожарной технике, а более конкретно к автоматическим устройствам сигнализации о пожарной обстановке и управления противопожарным оборудованием, и может быть использовано для противопожарной защиты различных объектов, в том числе и контейнерных базовых несущих конструкций (КБНК), устанавливаемых в труднодоступных местах и в районах Крайнего Севера, и одновременной передачи сигналов тревоги на удаленный пункт контроля.

Известны системы и устройства противопожарной защиты различных объектов (авт. св. СССР №№1261676, 1277159; патенты РФ №№2022250, 2024064, 2115451, 2138856, 2170951, 2175779, 2234735, 2242921, 2254614, 2275688, 2344859, 2355037, 2434297, 2520429; патенты США №№3786461, 4661320; патент Великобритании №2324398; патент ЕР №№0360126, 0657728 и др.).

Из известных систем и устройств наиболее близкой к предлагаемой является «Автономная сигнально-пусковая система пожаротушения» (патент РФ №2520429, G08 17/00, 2013), которая и выбрана в качестве прототипа.

Известная система обеспечивает повышение помехоустойчивости и избирательности приемника, установленного на пункте контроля, путем подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по зеркальным и комбинационным каналам.

Однако известная система имеет ограниченные функциональные возможности и не обеспечивает достоверной передачи сигналов тревоги с КБНК на пункт контроля, удаленный на значительное расстояние.

Кроме того, приемник пункта контроля содержит автокорреляционный демодулятор фазоманипулированных (ФМн) сигналов, состоящий из фазового детектора и линии задержки.

Как известно, фазовый детектор состоит из последовательно соединенных перемножителя и фильтра нижних частот, имеет малый динамический диапазон входных сигналов, ограниченную полосу пропускания и малую крутизну, которые ухудшают отношение сигнал/шум при уровнях сигналов, сравнимых с уровнем собственных шумов приемника, что характерно для больших расстояний между КБНК и пунктом контроля.

При этом наличие продуктов перемножения (комбинационных составляющих) в фазовом детекторе снижает КПД приемника и требует установки соответствующих фильтров, выделяющих полезную информацию.

Все вышесказанное в конечном итоге приводит к снижению помехоустойчивости и достоверности передачи сигналов тревоги с КБНК на пункт контроля, удаленный на значительное расстояние.

Технической задачей изобретения является повышение помехоустойчивости и достоверности передачи сигналов тревоги с КБНК на пункт контроля, удаленный на значительное расстояние, путем использования ретрансляторов, размещенных на космических аппаратах спутниковой системы связи, и увеличения динамического диапазона входных сигналов и отношения сигнал/шум приемника пункта контроля.

Поставленная задача решается тем, что система противопожарной защиты контейнерной базовой несущей конструкции, содержащая в соответствии с ближайшим аналогом автономную сигнально-пусковую систему пожаротушения, размещенную на контейнерной базовой несущей конструкции, приемник, размещенный на удаленном пункте контроля, и радиоканал, установленный между ними и работающий в симплексном режиме, при этом автономная сигнально-пусковая система пожаротушения содержит блок регистрации, последовательно соединенные тепловой пускатель, источник тока с пиротехническим активатором и реле времени, которое соединено с сигнальным устройством через нормально замкнутый контакт и дополнительно соединено с исполнительным устройством через нормально разомкнутый контакт, при этом тепловой пускатель и источник тока с пиротехническим активатором конструктивно объединены и заключены в корпус, тепловой пускатель выполнен в виде подпружиненного штока, установленого с возможностью поступательного перемещения и взаимодействия с пиротехническим активатором источника тока, причем один из концевых участков подпружиненного штока расположен с возможностью выступания из корпуса и снабжен фиксатором, выполненным из материала с термомеханической памятью формы, источник тока включает оболочку с размещенной в ней с возможностью контакта с пиротехническим активатором твердотельной шашкой из твердосолевой бессепаратной электрохимической композиции на основе литиевого сплава и дисульфида железа, сигнальное устройство выполнено в виде передатчика сигнала на удаленный приемник, при этом передатчик сигнала выполнен в виде последовательно включенных задающего генератора, n-отводной линии задержки, фазоинверторов, включенных в m-отводы n-отводной линии задержки, сумматора, (n+1)-й вход которого соединен с выходом задающего генератора, усилителя мощности и передающей антенны, а приемник выполнен в виде последовательно включенных приемной антенны, усилителя высокой частоты, первого смесителя, второй вход которого через первый гетеродин соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, первого усилителя промежуточной частоты, коррелятора, второго порогового блока, второго ключа, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя промежуточной частоты, удвоителя фазы, второго анализатора спектра, блока сравнения, второй вход которого через первый анализатор спектра соединен с выходом второго ключа, первого порогового блока, второй вход которого через первую линию задержки соединен с его выходом, первого ключа, второй вход которого соединен с выходом второго ключа, и второй линии задержки, последовательно подключенных к выходу генератора пилообразного напряжения второго гетеродина, второго смесителя, второй вход которого соединен с выходом усилителя высокой частоты, и второго усилителя промежуточной частоты, выход которого соединен с вторым входом коррелятора, управляющий вход генератора пилообразного напряжения соединен с выходом первого порогового блока, частоты ω_r1 и ω_r2 первого и второго гетеродинов разнесены на удвоенное значение промежуточной частоты

ω_r2-ω_r1=₂ω_up

выбраны симметричными относительно несущей частоты ω_с принимаемого сигнала

ω_с-ω_r1=ω_r2-ω_с=ω_up

и перестраиваются синхронно, отличается от ближайшего аналога тем, что она снабжена ретрансляторами, размещенными на космических аппаратах спутниковой системы связи, приемник, размещенный на пункте контроля, снабжен фазоинвертором, тремя сумматорами и двумя детекторами огибающей, причем к выходу второй линии задержки последовательно подключены первый сумматор, второй вход которого соединен с выходом первого ключа, первый детектор огибающей и третий сумматор, выход которого соединен с входом блока регистрации, к выходу второй линии задержки последовательно подключены фазоинвертор, второй сумматор, второй вход которого соединен с выходом первого ключа, и второй детектор огибающей, выход которого соединен с вторым входом третьего сумматора.

На фиг. 1 представлена структурная схема автономной сигнально-пусковой системы пожаротушения. На фиг. 2 показан график изменения напряжения на выходных контактах источника тока. На фиг. 3 изображены конструктивно объединенные в едином корпусе источник тока с пиротехническим активатором и тепловым пускателем электрического действия. На фиг. 4 изображены конструктивно объединенные в едином корпусе источник тока с пиротехническим активатором и тепловым пускателем ударного действия. На фиг. 5 представлена структурная схема передатчика. На фиг. 6 представлена структурная схема приемника. На фиг. 7 изображена частотная диаграмма, иллюстрирующая образование дополнительных каналов приема. На фиг. 8 показано взаимное расположение КБНК, ИСЗ-ретранслятора пункта контроля (ПК).

Автономная сигнально-пусковая система пожаротушения содержит последовательно соединенные тепловой пускатель 1, источник тока 2 с пиротехническим активатором 3 и реле времени 4, которое соединено с сигнальным устройством 5 через нормально замкнутый контакт и дополнительно соединено с исполнительным устройством 6 через нормально разомкнутый контакт.

Тепловой пускатель 1 и источник тока 2 с пиротехническим активатором 3 конструктивно объединены и заключены в едином корпусе 7, выполненном из электроизоляционного материала. В качестве электроизоляционного (неэлектропроводного) и немагнитного материала при изготовлении элементов системы могут быть использованы пластические материалы, материалы на основе стекло- или органоволокна. Тепловой пускатель 1 выполнен в виде цилиндрического штока 8, установленного в корпусе 7. Шток 8 оснащен приводом его поступательного перемещения, который представляет собой пружину 9 сжатия, установленную коаксиально на штоке 8 в его средней части. Концевой участок 10 подпружиненного штока 8 расположен с возможностью выступления из корпуса 7 и имеет фигурную проточку для взаимодействия с термочувствительным фиксатором 11, выполненным в форме скобы диаметром около 20 мм из материала с термомеханической памятью формы, например никелида титана.

Тепловой пускатель 1 имеет возможность взаимодействовать с пиротехническим активатором источника тока 2 двумя различными способами, отличающимися их конструктивными воплощениями.

Тепловой пускатель 1 электрического действия, изображенный на фиг. 3, снабжен соленоидом 12 с центральным осевым каналом 13, выводы 14 которого электрически соединены с пиротехническим активатором 3. При этом пиротехнический активатор 3 выполнен в виде мостика накаливания 15, электрически соединенного с выводами 14, и нанесенной на него навеской инициирующего вещества 16. Кроме этого, второй концевой участок 17 подпружиненного штока 8 намагничен (на чертежах соответствующие полюсы постоянного магнита обозначены буквами S и N) и установлен с возможностью перемещения внутри центрального осевого канала 13 соленоида 12.

Тепловой пускатель 1 ударного действия, изображенный на фиг. 4, характеризуется тем, что второй концевой участок 17 его подпружиненного штока 8, обращенный в сторону пиротехнического активатора 3, снабжен коническим бойком 18. При этом пиротехнический активатор 3 выполнен в виде воспламенителя и навески инициирующего вещества 16 и капсюля 19. Источник тока 2 является устройством питания постоянной готовности на основе теплового химического источника тока резервного типа, который представляет собой конструкцию в герметичной оболочке 20 с твердотельной шашкой 21 из твердосолевой бессепаратной электрохимической композиции на основе литиевого сплава и дисульфида железа. При этом твердотельная шашка 21 непосредственно контактирует с навеской инициирующего вещества 16 пиротехнического активатора 3, который также, преимущественно, размещен в герметичной оболочке 20. Источник тока 2 имеет электрические выводы 22, которые нормально соединены с входными контактами реле времени 4.

Реле времени 4 представляет собой электронный двухпозиционный временной переключатель, который через нормально замкнутый выходной контакт электрически соединен с сигнальным устройством 5 и одновременно через нормально разомкнутый выходной контакт электрически соединен с исполнительным устройством 6.

Исполнительное устройство 6 представляет собой, преимущественно, генератор огнетушащего аэрозоля с электрическим средством запуска, например пиропатроном, который, собственно, и подключен к нормально разомкнутому контакту реле времени 4.

Сигнальное устройство 5 представляет собой, преимущественно, передатчик радиосигнала на удаленный приемник.

Передатчик содержит последовательно включенные задающий генератор 23, n-отводную линию задержки 24.i (i=1, 2,…, n), фазоинверторы 25.j (j=1, 2,…, m), включенные в m отводы n-отводной линии задержки 24.i, сумматор 26, усилитель 27 мощности и передающую антенну 28.

Приемник содержит последовательно включенные приемную антенну, усилитель 30 высокой частоты, первый смеситель 31, второй вход которого через первый гетеродин 33 соединен с выходом генератора 32 пилообразного напряжения, и первый усилитель 34 промежуточной частоты, последовательно подключенные к выходу генератора 32 пилообразного напряжения второй гетеродин 46, второй смеситель 47, второй вход которого соединен с выходом усилителя 30 высокой частоты, второй усилитель промежуточной 48 частоты, коррелятор 49, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя 34 промежуточной частоты, второй пороговый блок 50, второй ключ 51, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя 34 промежуточной частоты, удвоитель 37 фазы, второй анализатор 38 спектра, блок 39 сравнения, второй вход которого через первый анализатор 36 спектра соединен с выходом второго ключа 51, первый пороговый блок 40, второй вход которого через первую линию задержки 41 соединен с его выходом, первый ключ 42, второй вход которого соединен с выходом второго ключа 51, вторую линию задержки 44, первый сумматор 53, второй вход которого соединен с выходом первого ключа 42, первый детектор 55 огибающей, третий сумматор 57 и блок 45 регистрации. К выходу второй линии задержки 44 последовательно подключены фазоинвертор 52, второй сумматор 54, второй вход которого соединен с выходом первого ключа 42, и второй детектор 56 огибающей, выход которого соединен с вторым входом третьего сумматора 57. Управляющий вход генератора 32 пилообразного напряжения соединен с выходом первого порогового блока 40.

Анализаторы 36 и 38 спектры, удвоитель 37 фазы, блок 39 сравнения, первый пороговый блок 40 и первая линия задержки 41 образуют обнаружитель (селектор) 35 фазоманипулированных (ФМн) сигналов.

Вторая линия задержки 44, фазоинвертор 52, сумматоры 53, 54 и 57, детекторы 55 и 56 огибающей образуют демодулятор 43 ФМн-сигналов.

Система противопожарной защиты контейнерной базовой несущей конструкции функционирует следующим образом.

Указанная система содержит автономную сигнально-пусковую систему пожаротушения, установленную на КБНК, приемник, установленную на пункте контроля, ИСЗ-ретрансляторы, размещенные на космических аппаратах (КА) спутниковой системы связи, и канал радиосвязи, работающий в симплексном режиме (фиг. 8).

Необитаемые КБНК устанавливаются, преимущественно, на удаленных, труднодоступных и редко посещаемых местах, например в районах Крайнего Севера. Они должны обеспечивать возможность эксплуатации особо важной радиоэлектронной аппаратуры различного функционального назначения, размещенной внутри них, в условиях чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера.

Для передачи информации на удаленный пункт контроля используются ИСЗ-ретрансляторы, размещаемые на КА спутниковой системы связи, например «Гонец-Д1 м».

Основные элементы автономной сигнально-пусковой системы пожаротушения доставляются на КБНК в собранном виде и во взведенном положении, устанавливаются стационарно в месте наиболее вероятного возникновения пожара. После монтажа системы пожаротушения снимают все предохранители, в том числе и со штока 8 (на чертеже не показан), и она переводится в дежурный режим.

При возникновении пожара и повышении температуры в зоне расположения термочувствительного фиксатора 11 до порога срабатывания (72°C) в его материале происходит мартенситное превращение, сопровождающееся восстановлением предварительно заданной формы скобы, последняя разжимается, восстанавливая свою форму, и высвобождает концевой участок 10 штока 8. Шток 8 под воздействием пружины 9 привода (его поступательного движения) начинает движение вниз. Вместе со штоком 8 перемещается и его второй концевой участок 17. Далее возможна реализация схемы пиротехнического активатора 3 с тепловым пускателем 1 электрического действия или пиротехнического активатора 3 с тепловым пускателем 1 ударного действия.

В первом случае подпружиненный шток 8 взаимодействуют с пиротехническим активатором 3 посредством намагниченного второго концевого участка 17, который перемещается внутрь центрального осевого канала 13 соленоида 12 и вырабатывает импульс тока, передающийся через электрические в воды 14 на мостик накаливания 15 пиротехнического активатора 3. Необходимая величина электрического импульса составляет 0,5-1,0 А, длительность 1-10 мс.

Во втором случае подпружиненный шток 8 взаимодействует с пиротехническим активатором 3 посредством конического бойка 18, который ударяет по капсюлю 19. В обоих случаях происходит воспламенение навески инициирующего вещества 16, которое за короткое время расплавляет твердосолевую электрохимическую композицию твердотельной шашки и переводит источник тока 2 в состояние генерирования тока заданной величины. Как показывает график (фиг. 2), короткое время активации (t_o≤1c) позволяет использовать источник тока 2 в средствах и устройствах с малым временем приведения в рабочее состояние. В течение периода времени t₁ происходит включение и функционирование сигнального устройства 5. Длительность периода времени t₁ обеспечивается реле времени 4, задается при монтаже системы пожаротушения и зависит от регламента и плана аварийных действий на охраняемом объекте. В течение указанного периода времени обязательно сохраняется нормально замкнутый электрический контакт выхода реле времени 4 с сигнальным устройством 5, который обеспечивает передачу радиосигнала на удаленный приемник.

Для этого задающим генератором 23 формируется радиоимпульс

u_c(t)=U_c·Cos(ω_ct+φ_c), 0≤t≤τ_э,

где U_c, ω_c, φ_c, τ_э - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность радиоимпульса.

Сформированный радиоимпульс с выхода задающего генератора 23 поступает на вход многоотводной линии задержки 24.i (i=1, 2,…, n) и на (n+1)-й вход сумматора 26. В многоотводной линии задержки 24.i время задержки между ближайшими соседними отводами равно длительности радиоимпульса τ_э (τ_зi=τ_э, i=1, 2,…, n). В некоторых отводах линии задержки включены фазоинверторы 25.j (j=1, 2,…, m), обеспечивающие на своих выходах поворот фазы на 180° (в соответствии с идентификационным кодом M(t) объекта пожарной безопасности). На выходе сумматора 26 формируется сложный сигнал с фазовой манипуляцией (ФМн) в виде алгебраической суммы радиоимпульсов со всех отводов линии задержки 24.i (i=1, 2,…, n) и с выхода задающего генератора 23

u₁(t)=U_c·Cos[ω_ct+φ_к(t)+φ_с], 0≤t≤T_c,

где φ_к(t)={0, π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с моделирующим кодом M(t), причем φ_к(t)=const при Кτ_э<t<(К+1)τ_э и может изменяться скачком при t=Кτ_э, т.е. на границах между элементарными посылками (радиоимпульсами) (K=1, 2,…, n);

τ_э, n - длительность и количество элементарных посылок (радиоимпульсов), из которых составлен сигнал длительностью Т_с (T_c=τ_э·n).

Данный сигнал после усиления в усилителе 27 мощности поступает в передающую антенну 28, излучается ею в эфир, улавливается ИСЗ-ретранслятором ближайшего КА спутниковой системы связи «Гонец-Д1М». Орбита КА круговая, высота 1500 км, наклонение 82,5 градуса. Баллистическое построение орбитальной группировки - 12 КА в 4-х плоскостях. Диапазон частот 200-300 МГц. Количество каналов на одном КА: «Вверх - 14», «Вниз - 2». Ретранслированный сигнал с сохранением фазовых соотношений улавливается приемной антенной 29, установленной на пункте контроля, и через усилитель 30 высокой частоты поступает на первые входы первого 31 и второго 47 смесителей, на вторые входы которых подаются напряжения первого 33 и второго 46 гетеродинов линейно-изменяющейся частоты соответственно:

u_r1(t)=U_r1·Cos(ω_r1t+πγt²+φ_r1),

u_r2(t)=U_r2·Cos(ω_r2t+πγt²+φ_r2),

где - скорость изменения частот гетеродинов 33 и 36 в заданном диапазоне частот Df;

Тп - период перестройки.

При этом частоты ω_r1 и ω_r2 гетеродинов 33 и 46 разнесены на удвоенное значение промежуточной частоты 2 ω_up (фиг. 7)

ω_r2-ω_r1=2ω_up,

выбраны симметричными относительно несущей частоты ω_с принимаемого сигнала

ω_с-ω_r1=ω_r2-ω_c=ω_up

и перестраиваются синхронно.

Это обстоятельство приводит к удвоению числа дополнительных каналов приема, но создает благоприятные условия для их подавления за счет корреляционной обработки канальных напряжений.

Следует отметить, что поиск сложных ФМн-сигналов в заданном диапазоне частот Df осуществляется с помощью генератора 32 пилообразного напряжения, который по линейному закону изменяет частоты ω_r1 и ω_r2 гетеродинов 33 и 46.

На выходе смесителей 31 и 47 образуются напряжения комбинационных частот.

Усилителями 34 и 48 выделяются напряжения промежуточной частоты:

u_up1(t)=U_up1·Cos[ω_upt+φ_к(t)-πγt²+φ_up1],

u_up2(t)=U_up2·Cos[ω_upt-φ_к(t)+πγt²+φ_up2], 0≤t≤T_c.

где ;

ω_up=ω_c-ω_r1=ω_r2-ω_c - промежуточная частота;

ω_up1=φ_с-φ_r1, φ_up2=φ_r2-φ_с,

которые представляют собой сложные сигналы с комбинированной фазовой манипуляцией и линейной частотной модуляцией (ФМн-ЛЧМ).

Эти напряжения поступают на два входа коррелятора 49, на выходе которого формируется напряжение U, пропорциональное корреляционной функции R(τ), которое сравнивается с пороговым напряжением U_пор1 в пороговом блоке 50.

Пороговый уровень U_пор превышается только при максимальном выходном напряжении Umax коррелятора 49 (U_max>U_пор1).

Так как канальные напряжения u_up1(t) и u_up2(t) образованы одним и тем же полезным ФМн-сигналом, принимаемым по основному сигналу на частоте ω_с (фиг. 7), то между канальными напряжениями существует сильная корреляционная связь. Выходное напряжение коррелятора достигает максимального значения U_max и превышает пороговый уровень U_пор1 в пороговом блоке 50 (U_max>U_пор1).

Следует также отметить, что корреляционная функция R(τ) сложных ФМн-сигналов обладает замечательным свойством: она имеет ярко выраженный главный лепесток и низкий уровень боковых лепестков.

При превышении порогового уровня U_пор1 в пороговом блоке 50 формируется постоянное напряжение, которое поступает на управляющий вход ключа 51 и открывает его. В исходном состоянии ключ 51 всегда закрыт. При этом напряжение U_up1(t) с выхода первого усилителя 34 промежуточной частоты через открытый ключ 51 поступает на вход обнаружителя (селектора) 35 ФМн-сигнала, состоящего из удвоителя 37 фазы, анализаторов 36 и 38 спектра, блока 39 сравнения, порогового блока 40 и первой линии задержки 41.

На выходе удвоителя 37 фазы образуется напряжение

u₂(t)=U₂·Cos[2ω_upt-2πγt²+2φ_up], 0≤t≤T_c,

где ,

в котором манипуляции фазы уже отсутствует.

Ширина спектра Δf₂ второй гармоники сигнала определяется длительностью Т_с сигнала , тогда как ширина спектра входного ФМн-сигнала определяется длительностью τ_э его элементарных посылок , т.е. ширина спектра второй гармоники сигнала в n раз меньше ширины спектра входного сигнала .

Следовательно, при удвоении фазы ФМн-сигнала его ширина спектра «сворачивается» в n раз. Это обстоятельство позволяет обнаружить и отселектировать ФМн-сигнал даже тогда, когда его мощность на входе приемника меньше мощности шумов и помех.

Ширина спектра Δf_c входного ФМн-сигнала измеряется анализатором 36 спектра, а ширина спектра Δf₂ второй гармоники сигнала - с помощью анализатора 38 спектра. Напряжение U₁ и U₁₁, пропорциональное Δf_c и Δf₂ соответственно, с выходов анализаторов 36 и 38 спектра поступают на два входа блока 39 сравнения. Так как U₁>>U₂, то на выходе блока 39 сравнения образуется положительное напряжение, которое превышает пороговый уровень U_пор2 в пороговом блоке 40. Пороговый уровень U_пор2 выбирается таким, чтобы его не превышали случайные помехи. При превышении порогового напряжения U_пор2 в пороговом блоке 40 формируется постоянное напряжение, которое поступает на управляющий вход ключа 42, открывая его, на вход линии 41 задержки и на управляющий вход генератора 32 пилообразного напряжения, выключая его. Ключ 42 в исходном состоянии всегда закрыт.

При прекращении перестройки частоты генератора 32 пилообразного напряжения усилителями 34 и 48 промежуточной частоты выделяются следующие напряжения:

u_up3(t)=U_пр1·Cos[ω_upt+φ_к(t)+φ_up1],

u_up4(t)=U_пр2·Cos[ω_upt-φ_к(t)+φ_up2], 0≤t≤T_C

На выходе удвоителя 37 фазы в этом случае выделяется гармоническое напряжение

u₃(t)=U₂·Cos(2ω_upt+2φ_up1), 0≤t≤T_c

Напряжение U_up3(t) с выхода первого усилителя 34 промежуточной частоты через открытые ключи 51 и 42 одновременно поступает на вход второй линии задержки 44 и на первый вход первого 53 и второго 54 сумматоров, на вторые входы которых подается тот же ФМн-сигнал U_up3(t) на промежуточной частоте с выхода линии задержки 44, задержанный на время τ_з, равный длительности τ_э элементарных посылок (τ_з=τ_э) причем на второй вход второго сумматора 54 сложный ФМн-сигнал промежуточной частоты U_up3(t) поступает сдвинутым по фазе на 180° в фазоинверторе 52.

Следовательно, на первый 53 и второй 54 сумматоры поступают незадержанные и задержанные на длительность τ_э элементарных посылок ФМн-сигналы промежуточной частоты. В указанных сумматорах происходит суммирование незадержанных и задержанных ФМн-сигналов промежуточной частоты синфазно и противофазно, т.е. на одном из сумматоров ФМн-сигналы складываются, а на другом вычитаются. При равенстве амплитуд задержанного и незадержанного ФМн-сигналов на выходе первого 53 и второго 54 сумматоров напряжения или удваиваются, или становятся равными нулю, т.е. происходит замена фазовых соотношений между символами (элементарными посылками) моделирующего кода M(t) амплитудными. С выходов первого 53 и второго 54 сумматоров напряжения поступают на входы детекторов 55 и 56 огибающей противоположной полярности соответственно. Продетектированные сигналы подаются на два входа третьего сумматора 57.

В силу того, что сигналы разнесены во времени и имеют разные полярности, то на выходе третьего сумматора 57 образуется разностный видеосигнал. Положительный видеосигнал соответствует разности фаз задержанной и незадержанной элементарных посылок, равной нулю, и отрицательный - разности фаз, равной 180°.

Схема, состоящая из детекторов 55, 56 огибающей и третьего сумматора 57, работает как схема отбора по максимуму. Это не ухудшает отношения сигнал/шум на выходе третьего сумматора 57, так как один из детекторов огибающей, например, 55, оказывается «запертым» сигналом другого детектора 56 огибающей.

Видеосигнал

u_н(t)=U_н·Cosφ_к(t), 0≤t≤T_c

пропорциональный модулирующему коду M(t), с выхода третьего сумматора 57 фиксируется блоком 45 регистрации.

Несущая частота ω_с и модулирующий код M(t) являются идентифиационными признаками объекта пожарной безопасности, возник пожар. По этим признакам на пункте контроля принимается решение о месте возникновения пожара и мерах по его ликвидации.

Время задержки τ₁ линии задержки 41 выбирается таким, чтобы можно было зафиксировать и проанализировать низкочастотное напряжение u_н(t). Для надежной передачи сигнала тревоги достаточно 15-секундного импульса (t₁≤15 с). В течение периода времени t₂ происходит подключение и запуск генератора огнетушащего аэрозоля исполнительного устройства 6. Указанное подключение обеспечивается реле времени 4, по команде которого по окончании временного периода t₁ осуществляется замыкание нормально разомкнутого выходного контакта реле времени 4 с электрическим средством запуска, например пиропатроном генератора огнетушащего аэрозоля. После срабатывания пиропатрона генератора огнетушащего аэрозоля последний функционирует автономно и в электропитании от источника тока 2 не нуждается. Для надежного запуска генератора огнетушащего аэрозоля исполнительного устройства 6 достаточно 5-секундного импульса (t₂=2-5 с).

По истечении времени τ₁ напряжение с выхода порогового блока 40 через линию задержки 41 поступает на вход сброса порогового блока 40 и сбрасывает его содержимое на нулевое значение. При этом ключ 42 закрывается, а генератор пилообразного напряжения включается, т.е. они переводятся в свои исходные состояния.

При обнаружении следующего ФМн-сигнала на другой несущей частоте и с другим моделирующим кодом работа приемника происходит аналогичны образом.

Указанные сигналы обладают высокой помехоустойчивостью, энергетической и структурной скрытностью.

Энергетическая скрытность сложных ФМн-сигналов обусловлена их высокой сжимаемостью во времени и по спектру при оптимальной обработке, что позволяет снизить мгновенную излучаемую мощность. Вследствие этого сложный ФМн-сигнал в точке приема может оказаться замаскированным шумами и помехами. Причем энергия сложного ФМн-сигнала отнюдь не мала, она просто распределена по частотно-временной области так, что в каждой точке этой области мощность сигнала меньше мощности шумов и помех.

Структурная скрытность сложных ФМн-сигналов обусловлена большим разнообразием их форм и значительными диапазонами изменений параметров, что затрудняет оптимальную или хотя бы квазиоптимальную обработку ФМн-сигналов априорно неизвестной структуры с целью повышения чувствительности приемника.

Описанная выше работа приемника соответствует случаю приема полезных ФМн-сигналов по основному каналу на частоте ω_с (фиг. 7).

Если ложный сигнал (помеха) принимается по первому зеркальному каналу на частоте ω_з1

u_з1(t)=U_з1·Cos(ω_з1t+φ_з1), 0≤t≤T_з1,

то на выходе смесителей 31 и 47 образуются следующие напряжения соответственно:

u_up5(t)=U_пр5·Cos(ω_upt-πγt²+φ_up5),

u_up6(t)=U_пр6·Cos(3ω_upt+πγt²+φ_up6), 0≤t≤T_з1,

где ;

;

ω_up=ω_r1-ω_з1 - промежуточная частота;

3ω_up=ω_r2-ω_з1 - утроенное значение промежуточной частоты;

φ_up5=φ_r1-φ_з1, φ_up6=φ_r2-φ_з1.

Однако только напряжение u_up5(t) попадает в полосу пропускания первого усилителя 34 промежуточной частоты и на первый вход коррелятора 49. Выходное напряжение коррелятора 49 равно нулю, ключ 51 не открывается и ложный сигнал (помеха), принимаемый по первому зеркальному каналу на частоте ω_з1, подавляется.

Если ложный сигнал (помеха) принимается по второму зеркальному каналу на частоте ω_з2

u_з2(t)=U_з2·Cos(ω_з2t+φ_з2), 0≤t≤T_з,

то на выходе смесителей 31 и 47 образуются следующие напряжения соответственно:

u_up7(t)=U_пр7·Cos(3ω_upt-πγt²+φ_up7),

u_up8(t)=U_пр8·Cos(3ω_upt-πγt²+φ_up8), 0≤t≤T_з2

;

;

3ω_up=ω_з2-ω_r1 - утроенное значение промежуточной частоты;

φ_up=ω_з2-ω_r2 - промежуточная частота;

φ_up7=φ_з2-φ_r1, φ_up8=φ_з2-φ_r2.

Однако только напряжение u_up8(t) попадает в полосу пропускания второго усилителя 48 промежуточной частоты и на второй вход коррелятора 49. Выходное напряжение коррелятора 49 также равно нулю, ключ 51 не открывается и ложный сигнал (помеха), принимаемый по первому зеркальному каналу на частоте ω_з2, подавляется.

По аналогичной причине подавляются и ложные (помехи), принимаемые по первому комбинационному каналу на частоте ω_к1, или по второму комбинационному каналу на частоте ω_к2, или по любому другому комбинационному каналу.

Если ложные сигналы (помехи) одновременно принимаются по первому ω_з1 и второму ω_з2 зеркальным каналам, то на выходе смесителей 34 и 47 образуются напряжения:

u_up5(t)=U_пр5·Cos(ω_upt-πγt²+φ_up5),

u_up8(t)=U_пр8·Cos(ω_upt-πγt²+φ_up8),

которые попадают в полосы пропускания усилителей 34 и 48 промежуточной частоты соответственно и на два входа коррелятора 49. Но ключ 51 в этом случае не открывается. Это объясняется тем, что два ложных сигнала u_з1(t) и u_з2(t) принимаются на разных частотах ω_з1 и ω_з2, между образованными канальными напряжениями u_up5(t) и u_up8(t) существует слабая корреляционная связь, выходное напряжение коррелятора 49 не достигает максимального значения и не превышает порогового уровня U_пор1 в пороговом блоке 50. Ключ 51 не открывается и ложные сигналы (помехи), принимаемые одновременно по первому ω_з1 и ω_з2 зеркальным каналам, подавляются.

По аналогичной причине подавляются и ложные сигналы (помехи), одновременно принимаемые по первому ω_к1 и второму ω_к2 комбинационным или по двум другим комбинационным каналам.

Предлагаемая система обеспечивает повышение помехоустойчивости и избирательности приемника. Это достигается подавлением ложных сигналов (помех), принимаемых по зеркальным и комбинационным каналам за счет корреляционной обработки канальных напряжений. При этом используется замечательное свойство корреляционной функции сложных сигналов с фазовой манипуляцией.

Таким образом, предлагаемая система по сравнению с прототипом и другими техническими решениями аналогичного назначения обеспечивает повышение помехоустойчивости и достоверности передачи сигналов тревоги с контейнерной базовой несущей конструкции на пункт контроля, удаленный на значительное расстояние. Это достигается за счет использования ретрансляторов, размещенных на космических аппаратах спутниковой системы связи, и увеличения динамического диапазона входных сигналов и отношения сигнал/шум приемника пункта контроля.

Сумматоры, выполненные, например, на резисторах практически безынерционны, постоянную времени детекторов огибающей можно сделать очень малой. Кроме того, отсутствие комбинационных составляющих высших порядков, которые образуются при перемножении в фазовом детекторе, позволяет повысить технические характеристики предлагаемой системы.

Изобретение относится к противопожарной технике, а более конкретно к автоматическим устройствам сигнализации о пожарной обстановке и управления противопожарным оборудованием, и может быть использована для противопожарной защиты различных объектов, в том числе и контейнерных базовых несущих конструкций (КБНК), устанавливаемых в труднодоступных местах и в районах Крайнего Севера, и одновременной передачи сигналов тревоги на удаленный пункт контроля. Технический результат - повышение помехоустойчивости и достоверности передачи сигналов тревоги с КБНК на пункт контроля, удаленный на значительное расстояние, путем использования ретрансляторов, размещенных на космических аппаратах спутниковой системы связи, и увеличения динамического диапазона входных сигналов и отношения сигнал/шум приемника пункта контроля. Указанная система содержит автономную сигнально-пусковую систему пожаротушения, установленную на КБНК, приемник, установленный на пункте контроля, ИСЗ-ретрансляторы, размещенные на космических аппаратах (КА) спутниковой системы связи, и канал радиосвязи, работающий в симплексном режиме. 8 ил.

Система противопожарной защиты контейнерной базовой несущей конструкции, содержащая автономную сигнально-пусковую систему пожаротушения, размещенную на контейнерной базовой несущей конструкции, приемник, размещенный на пункте контроля, и радиоканал, установленный между ними и работающий в симплексном режиме, при этом автономная сигнально-пусковая система пожаротушения содержит блок регистрации и последовательно соединенные тепловой пускатель, источник тока с пиротехническим активатором и реле времени, которое соединено с сигнальным устройством через нормально замкнутый контакт и дополнительно соединено с исполнительным устройством через нормально разомкнутый контакт, при этом тепловой пускатель и источник тока с пиротехническим активатором конструктивно объединены и заключены в корпус, тепловой пускатель выполнен в виде подпружиненного штока, установленного с возможностью поступательного перемещения и взаимодействия с пиротехническим активатором источника тока, причем один из концевых участков подпружиненного штока расположен с возможностью выступания из корпуса и снабжен фиксатором, выполненным из материала с термохимической памятью формы, источник тока включает оболочку с размещенной в ней с возможностью контакта с пиротехническим активатором твердотельной шашкой из твердосолевой бессепаратной электрохимической композиции на основе литиевого сплава и дисульфида железа, сигнальное устройство выполнено в виде передатчика сигнала на удаленный приемник, при этом передатчик сигнала выполнен в виде последовательно включенных задающего генератора, n-отводной линии задержки, фазоинверторов, включенных в m-отводы n-отводной линии задержки, сумматора, (n+1)-й вход которого соединен с выходом задающего генератора, усилителя мощности и передающей антенны, а приемник выполнен в виде последовательно включенных приемной антенны, усилителя высокой частоты, первого смесителя, второй вход которого через первый гетеродин соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, первого усилителя промежуточной частоты, коррелятора, второго порогового блока, второго ключа, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя промежуточной частоты, удвоителя фазы, второго анализатора спектра, блока сравнения, второй вход которого через первый анализатор спектра соединен с выходом второго ключа, первого порогового блока, второй вход которого через первую линию задержки соединен с его выходом, первого ключа, второй вход которого соединен с выходом второго ключа, и второй линии задержки, последовательно подключенные к выходу генератора пилообразного напряжения второго гетеродина, второго смесителя, второй вход которого соединен с выходом усилителя высокой частоты, и второго усилителя промежуточной частоты, выход которого соединен с вторым входом коррелятора, управляющий вход генератора пилообразного напряжения соединен с выходом первого порогового блока, частоты ω_r1 и ω_r2 первого и второго гетеродинов разнесены на удвоенное значение промежуточной частоты
ω_r2-ω_r1=2ω_up,
выбраны симметричными относительно несущей частоты ω_с принимаемого сигнала
ω_c-ω_r1=ω_r2-ω_с=ω_up
и перестраиваются синхронно, отличающаяся тем, что она снабжена ретрансляторами, размещенными на космических аппаратах спутниковой системы связи, приемник, размещенный на пункте контроля, снабжен фазоинвертором, тремя сумматорами и двумя детекторами огибающей, причем к выходу второй линии задержки последовательно подключен первый сумматор, второй вход которого соединен с выходом первого ключа, первый детектор огибающей и третий сумматор, выход которого соединен с входом блока регистрации, к выходу второй линии задержки последовательно подключены фазоинвертор, второй сумматор, второй вход которого соединен с выходом первого ключа, и второй детектор огибающей, выход которого соединен с вторым входом третьего сумматора.