МОРСКОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ОКЕАНА Российский патент 2019 года по МПК G01V1/38 

Настоящее предлагаемое изобретение относится к морской технике, к изучению океана.

Известно множество приборов для исследования океана, которые содержат в своем комплекте донную станцию с набором датчиков регистрируемых параметров, канал гидроакустической связи «поверхность-донная станция», механизм отдачи балласта станции и судно сопровождения, на котором установлена гидроакустическая антенна (1-:-4).

Все имеющиеся приборы имеют внутренние источники питания, срок службы которых ограничен. Как правило, для связи со станцией используется гидроакустический, канал, имеющий очень низкую пропускную способность, кроме того, он очень энергозатратен. Использование кабельной сети резко снижает надежность и технологически затруднено.

Целью настоящего предложения является создание долговременных станций, не требующих энергообеспечения, не подверженных воздействию ветровых волн, и имеющих ничтожное время передачи информации при периодическом ее получении.

Поставленная цель достигается тем, что в известном комплексе, содержащим судно сопровождения и донную станцию, на днище судна сопровождения установлены оптические приемник и излучатель с широкоугольным объективом, а донная станция соединена с волоконно-оптической линей связи, верхний конец которой, закреплен на поплавке с широкоугольным объективом. Кроме того, в донной станции волоконно-оптическая линия соединена с оптическим коммутатором, первый выход которого соединен с оптико-электрическим преобразователем, а второй - с оптическим излучателем, оптико-электрический преобразователь соединен с аккомулятором, подключенным к блоку электроники, первый вход-выход которого соединен с оптическим коммутатором, второй выход соединен с гидроакустической антенной и третий - с оптическим излучателем.

Возможность практической реализации.

На чертеже - Фиг. 1 показан морской измерительный комплекс для исследования океана. Комплекс состоит из судна сопровождения - 1, на водной поверхности - 2. Судно сопровождения снабжено гидроакустической антенной - 3 и оптическим приемником-излучателем с широкоугольным объективом - 4. На дне находится донная станция (ДС) - 5, традиционно имеющая балласт - 6, связанный фалом - 7 с размыкателем - 8. На корпусе станции (для надежности) установлена гидроакустическая антенна - 9, дублирующая оптическую линию связи. Донная станция - 5 соединена с широкоугольным объективоом - 10, закрепленном на поплавке - 11, волоконно-оптическим кабелем - 12.

На Фиг. 2 показаны элементы конструкции донной станции, имеющие значение для объяснения принципа работы всего комплекса. Волоконно-оптический кабель - 12 через гермоввод - 13 входит в корпус станции - 5, и попадает на управляемый оптический коммутатор - 14, который, в зависимости от команды из блока электроники - 17 переключает кабель - 12 к оптико-электрическому преобразователю - 15 (линия «а») или к оптическому излучателю - 16 (линия «б»). Оптико-электрический преобразователь - 15 является своеобразным донным эквивалентом солнечных батарей, подключен к аккомулятору 18, который соединен питающей линией с блоком элетроники - 17.

Постановка донной станции и ее работа не требуют особых комментарий. Внутри донной станции (ДС) не показана управляемая вьюшка, которая обеспечивает регулировку заглубления широкоугольного обектива - 10, которая, в зависимости от прозрачности воды, составляет 10-20 метров. При средней прозрачности океанской воды, на глубине 15 м., освещенность составляет 50% от поверхностной. Площадь круга с радиусом R на поверхности, которую охватывает широкоугольный объектив - 10, при угле 120 составляет более 600 кв.м. Энергетическая мощность солнечного излучения, падающая на этот круг даже при многократном ослаблении, вполне достаточна для обеспечения круглосуточной работы любой донной стации. Широкоугольный объектив - 10 концентрирует оптическое излучение для передачи его по волоконному световоду - 12 на борт стации.

В дежурном режиме коммутатор - 14 направляет всю оптическую мощность на оптико-электрический преобразователь - 15, который заряжает аккомулятор - 18. Информационный оптический сигнал поступает на блок электроники - 17 непосредственно. Для снятия информации, судно сопровождения приходит в точку постановки стации, и подает оптический командный импульс с излучаталя - 4. Командный оптический сигнал, даже с погрешностью определения JPS координат в сотню метров попадает через оба объектива 4 и 10, световод - 12 в блок электроники на отдельный фотоприемник. При совпадении кодов командного сигнала и заложенного в блоке электроники (код адреса), последний выдает сигнал переключения на оптический коммутатор - 14, который подключает световод - 12 к оптическому излучателю - 16, и, одновременно, обеспечивает подачу на него мощного информационного импульса, содержащего всю полученную станцией информацию за длительный промежуток времени. Через слой воды и оба объектива (судового и ДС) информационный сигнал поступает на борт судна сопровождения - 1., которое принимает весь объем информации, накопленной ДС за чрезвычайно корот-короткое время (десятки секунд даже при работе станции до полугода). Поскольку скорость передачи по оптическому каналу в миллиарды раз выше гидроакустического и в миллионы раз выше электрического.

Необходимо отметить и энергетические затраты при передаче информации по волоконной оптике, они на 3-5 порядков ниже электрического канала и на те же 9 порядков при передаче гидроакустического сигнала.

Как понятно, присутствие гидроакустических антенн на судне сопровождения и донной станции является не обязательным и вызвано лишь повышением надежности всего комплекса (например, при обрыве волоконного кабеля - 12. Традиционная гидроакустическая команда на всплытие все равно будет обеспечена аккомулятором - 12 на ДС, поскольку он непрерывно заряжается от светового потока, который, как было уже сказано лишь в 2 раза меньше поверхностного на глубине 15 метров. Даже 5-кратное ослабление при большой мутности не вызовет потерю работоспособности ДС. Заглубление приемо-передающего объектива - 10 на глубину 20 метров делает ничтожным вероятность обрыва волоконно-оптического кабеля - 12 при штормовой погоде, или прохождению судна в месте постановки станции. Отклонение объектива - 10 при значительном течении отточки постановки легко компенсируется галсами судна - 1.

Таким образом, из описания работы комплекса, поставленная цель настоящего предложения является вполне достижимой.

Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки:

1. Патент России №2199835.

2. Патент России №2650849

3. ---------«---------№2628418

4. ---------«---------№2657366

Использование: для исследования океана. Сущность изобретения заключается в том, что морской измерительный комплекс для исследования океана содержит судно сопровождения с гидроакустической антенной и донную станцию с балластом, размыкателем, блоком электроники, гидроакустической антенной и аккумулятором, при этом на днище судна сопровождения установлены оптические приемник и излучатель с широкоугольным объективом, а донная стация соединена с волоконно-оптической линией связи, верхний конец которой закреплен на поплавке с широкоугольным объективом, а в донной станции волоконно-оптическая линия соединена с оптическим коммутатором, первый выход которого соединен с оптико-электрическим преобразователем, а второй с оптическим излучателем, соединенным с аккумулятором, подключенным к блоку электроники, первый вход-выход которого соединен с оптическим коммутатором, второй выход соединен с гидроакустической антенной, а третий с оптическим излучателем. Технический результат: обеспечение возможности создания долговременных станций, не требующих энергообеспечения, не подверженных воздействию ветровых волн и имеющих ничтожное время передачи информации при периодическом ее получении. 2 ил.

Морской измерительный комплекс для исследования океана, содержащий судно сопровождения с гидроакустической антенной и донную станцию с балластом, размыкателем, блоком электроники, гидроакустической антенной и аккумулятором, отличающийся тем, что на днище судна сопровождения установлены оптические приемник и излучатель с широкоугольным объективом, а донная стация соединена с волоконно-оптической линией связи, верхний конец которой закреплен на поплавке с широкоугольным объективом, а в донной станции волоконно-оптическая линия соединена с оптическим коммутатором, первый выход которого соединен с оптико-электрическим преобразователем, а второй - с оптическим излучателем, соединенным с аккумулятором, подключенным к блоку электроники, первый вход-выход которого соединен с оптическим коммутатором, второй выход соединен с гидроакустической антенной, а третий - с оптическим излучателем.