СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ВЫСОКОСКОРОСТНОГО КАНАЛА СВЯЗИ МЕЖДУ ПОДВОДНЫМ И НАДВОДНЫМ ОБЪЕКТАМИ Российский патент 2020 года по МПК H04B13/02 

Изобретение относится к областям акустики, оптики и радиотехники и может быть использовано при организации канала двусторонней связи между глубоководным объектом, например, подводной лодкой, и надводным - наземным, воздушным или космическим объектом.

Проблема связи глубоководного объекта с наземными объектами, а также объектами, находящимися в воздухе или в космосе, в настоящее время трудноразрешима, в связи с особенностями распространения электромагнитных волн в водной среде и в областях воздух-вода, суша-вода.

Известен способ передачи информации в жидкой среде, основанный на формировании в ней воздушного канала с помощью мощного лазерного излучения, используемого для передачи информации с помощью электромагнитных волн. Нагрев жидкой среды осуществляется до появления резких границ, обозначающих канал, и получения на них парообразной фазы (патент РФ на изобретение №223043 С2 - прототип).

Недостатком данного способа является образование аэрозольной среды внутри формируемого канала, поскольку скорость конденсации пара на границах канала ниже скорости их образования, следствием чего является интенсивное поглощение энергии распространяющейся электромагнитной волны.

Также известен способ связи с подводными лодками, заключающийся в формировании искусственного ионосферного зеркала, отражающего и детектирующего сигнал крайне низкой частоты (ELF - extremely low frequency), излученный передатчиком наземного базирования и принимаемым подводной лодкой с помощью выпускаемой буксируемой антенны (THE WORLD'S LARGEST «RADIO» STATION by CARLOS A. ALTGELT; US 5041834).

Недостатками данного способа являются малая пропускная способность канала связи вследствие низкой частоты передачи, а также необходимость использования конструкций антенн очень больших размеров, как на приемной, так и на передающей сторонах.

Задачей предлагаемого технического решения является организация направляющей среды между подводным и надводным объектами, отличающегося тем, что формируется направляющая среда за счет завихренных акустических волн, внутри которой распространяется сигнал, несущий информацию.

Направляющая среда представляет собой воздушный канал воронкообразной формы для приема-передачи информации с помощью электромагнитных волн с глубины расположения подводного объекта до поверхности раздела сред вода-воздух при помощи расположенного на подводном объекте излучателей завихренных акустических волн с нелинейным волновым фронтом.

Решение указанной задачи достигается тем, что, согласно способу формирования высокоскоростного канала связи между подводным и надводным объектами, воздушный канал к поверхности водной среды формируют путем завихрения акустической волны с нелинейным фронтом, которая инициирует закручивающее движение воды по направлению от формирователей акустической волны на поверхности подводного объекта к поверхности раздела сред вода-воздух с образованием воздушной воронки, при этом излучатели завихренных акустических волн выполняют в виде гидроизолированных однонаправленных динамических головок, которые размещают на верхней платформе круглой платформы подводного объекта под острым углом к горизонтали. Диаметр платформы, на внешней кромке которой размещены гидроизолированные однонаправленные динамические головки излучателей, выбирают в соответствии D=ƒ(b,ρ_cp), где D - диаметр платформы, на внешней кромке которой размещены гидроизолированные однонаправленные динамические головки излучателей, b - глубина погружения объекта, ρ_ср - плотность водной среды.

Направляющая среда реализуется в виде воздушного столба (воронки), через который организуют тракт приема-передачи радио- или оптического информационного излучения между подводным и надводным объектами.

На фигуре 1 представлен способ реализации направляющей среды, который описывается следующим образом: с подводного объекта 1 формирователями завихренных акустических волн 2, расположенными на круглой платформе 4 переменного диаметра D, с глубины погружения подводного объекта 1 до границы раздела сред вода-воздух 6 формируется направляющая среда (воздушный столб, воронка) 5, внутри которой распространяется сигнал 7 (радиоволна или оптическое излучение), несущий информацию, формируемый приемо-передатчиком 3, расположенным на подводном объекте 1, сигнал 7, пройдя границу раздела сред вода-воздух 6 и распространяясь в свободном пространстве, достигает приемной стороны надводного объекта 8.

Использование предложенного технического решения позволит обеспечить организацию высокоскоростного канала связи между подводным и надводным объектами через сформированную направляющую воздушную воронку, существенно повысить пропускную способность канала связи, обеспечить скрытность передачи информации, а также сделать систему связи независимой от свойств водной (жидкостной) среды.

Изобретение относится к областям акустики, оптики и радиотехники и может быть использовано при организации канала двусторонней связи между глубоководным объектом, например, подводной лодкой, и надводным - наземным, воздушным или космическим объектом. Технический результат состоит в обеспечении передачи между подводным и надводным объектом по радиоканалу. Для этого способ заключается в образовании в водной среде воздушного канала для передачи по нему электромагнитного сигнала путем завихрения акустической волны с нелинейным фронтом, которая инициирует закручивающее движение воды по направлению от формирователей акустической волны на поверхности подводного объекта к поверхности раздела сред вода-воздух с образованием воздушной воронки, при этом излучатели завихренных акустических волн выполняют в виде гидроизолированных однонаправленных динамических головок, которые размещают на верхней платформе круглой платформы подводного объекта под острым углом к горизонтали. 1 ил.

Способ организации высокоскоростного канала связи между подводным и надводным объектами, заключающийся в формировании воздушного канала и передачи по нему сигнала, несущего информацию, отличающийся тем, что воздушный канал формируют путем завихрения акустической волны с нелинейным фронтом посредством излучателей акустической волны, размещенных на верхней платформе подводного объекта под острым углом к горизонтали, при этом излучатели акустической волны, выполнены в виде гидроизолированных однонаправленных динамических головок, причем диаметр размещения излучателей акустической волны на платформе подводного объекта выбирают в соответствии с D = ƒ(b,ρ_ср), где D - диаметр платформы, на внешней кромке которой размещены гидроизолированные однонаправленные динамические головки излучателей акустической волны, b - глубина погружения подводного объекта, ρ_ср - плотность водной среды.