Способ обеспечения безопасности функционирования позиционного подводного объекта и устройство для его реализации Российский патент 2020 года по МПК B63G8/39 G01S13/86 G01S15/66 G01S15/88 H04B13/02 

Предлагаемое изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в позиционных подводных объектах при организации безопасности их функционирования при обмене информацией с их контролирующим пунктом.

Известно из прототипов [Патент РФ на изобретение №2618671 от 25.03.2016; Патент РФ на изобретение №160239 от 11.09.2015; Патент РФ на изобретение №2584954 от 19.02.2015; Патент РФ на изобретение №2566599 от 01.07.2014; Патент РФ на изобретение №130290 от 28.02.2013; Патент РФ на изобретение №2297940 от 13.05.2005; Радиосвязные буи ВМС иностранных государств. Зарубежное военное обозрение. 2000. №11. С. 46-50], что для передачи информации в пункт ее сбора в составе такого позиционного подводного объекта необходимо оборудование, передающее информационные сигналы по проводным или беспроводным каналам связи. К беспроводным относятся каналы, использующие электромагнитные и акустические волны.

Как показывает опыт эксплуатации подводных кабельных линии связи [Стационарные гидроакустические станции и системы. Освещения подводной обстановки ВМФ СССР и РФ: прошлое, настоящее, будущее // Журнал Арсенал Отечества | №2 (16)/2015], они часто повреждаются рыболовными сетями промысловых судов.

Дальность действия приборов гидроакустической связи зависит от излучаемой мощности, которая в этом случае ограничивается автономным питающим блоком, направленным свойством антенны, частотным диапазоном, характеристикой гидроакустического канала. Гидроакустические волны не могут обеспечить высокую скорость передачи и большую дальность связи. Из-за малой скорости распространения этих волн, при допустимом времени передачи сигнала, реальная дальность гидроакустической связи не превышает 10 км.

Использование радиоканала для передачи информации обеспечивается оборудованием в виде отделяющегося от основной части подводного объекта и всплывающего на поверхность контейнера, либо постоянно находящегося на поверхности поплавка с радиомодемным модулем и антенным устройством ненаправленного типа. Такое построение канала обмена информацией подводного позиционного средства, не может соответствовать требованиям безопасности и конфиденциальности служебной информации, так как: во-первых, передача информации по радиоканалу способствует получение ее адресатом, которому она не предназначена, во-вторых, всплывающий на поверхность или постоянно находящийся на ней поплавок с радиомодемным модулем может быть поврежден любым проходящим судном, что особо вероятно при необходимости установки объекта в местах интенсивного судоходства, в-третьих, характеристика направленности находящегося на поверхности антенного устройства в составе плавучего радиомодемного модуля даже при среднем волнении будет изменять свое пространственное положение, что приводит к пропускам информации в пункте приема.

Кроме того, использование радиоканала требует приобретения выделенной полосы частот для его функционирования.

Известно [Ю.П. Дьяков, К.К. Лялин, Н.И. Поздняков и др. Радиофизический метод зондирования гидроакустических полей. / Тезисы четырнадцатой Всесоюзной школы-семинара по статистической гидроакустике. - М: Акустический институт им. акад. Н.Н. Андреева АН СССР, 1986, с. 94-97; Патент РФ на изобретение №2257692 от 28.06.2005], что существует способ радиолокационного считывания акустических вибраций водной поверхности, облучаемой гидроакустическими волнами. В этом способе (Фиг. 1) используется акустический излучатель, помещенный в точке А на подводном объекте, и облучаемый поверхность моря на частоте акустических волн Ω_a. Приемоизлучатель электромагнитных волн (ЭМВ) на частоте ω, находится на мобильной или стационарной платформе (точка В). В общем виде, отраженный от поверхности моря, в области акустической вибрации, сигнал определяется в точке С, где он состоит из трех компонент: средней (СК) с частотой ω и двух комбинационных - верхней (ВКК) и нижней (НКК) с частотами соответственно ω+Ω_a и ω-Ω_a .

Полезная часть отраженного сигнала является ВКК, которая при соблюдении условия (1), переотражается к источнику ЭМВ.

где - углы падения электромагнитных и акустических волн;

- длины волн электромагнитной и акустической соответственно.

Целью предлагаемого изобретения является реализация нового способа обеспечивающего безопасность функционирования позиционного подводного объекта при обмене им информацией с контролирующим пунктом за счет взаимного и одновременного, по пространству и времени, облучения участка водной поверхности в месте его нахождения, акустическими и электромагнитными волнами. С помощью акустических волн (временной модуляции акустического воздействия) передается информация на локальный участок водной поверхности. За счет облучения, приема и декодирования электромагнитных волн, отраженных от этого локального участка в месте нахождения позиционного подводного объекта, в этом же интервале времени акустического воздействия, реализуется прием от него информации.

Для реализация предлагаемого способа обеспечения безопасности функционирования позиционного подводного объекта предлагается устройство (Фиг. 2), состоящее из пункта приема информации, представленного летательным (космическим) аппаратом или береговым постом (1), оборудованного радиолокационным устройством считывания акустических вибраций водной поверхности; позиционного подводного объекта (2), оборудованного комплектом акустической аппаратуры (Фиг. 3), в состав которого входит генераторный блок (2), блок управления (3) и акустический излучатель (1) с остронаправленной характеристикой излучения, ориентированной в направлении находящейся над ним поверхности воды.

Предложенный способ и устройство его реализующее, соответствует критерию существенные отличия, так как использование вышеописанного способа и технического решения в оборудовании позиционных подводных объектов вышеописанным комплектом акустической аппаратуры, а также реализующего его устройства в известных существующих устройствах их обеспечивающих или взаимодействующих с ними не обнаружено.

Группа изобретений относится к области радиотехники и может быть использована в области организации обмена информацией позиционных подводных объектов с контролирующим пунктом. Техническим результатом группы изобретений является обеспечение безопасности функционирования позиционного подводного объекта при обмене информацией с контролирующим пунктом. Заявленный способ обеспечения безопасности функционирования позиционного подводного объекта основан на способе радиолокационного считывания акустических вибраций водной поверхности. В способе производится облучение участка морской поверхности в месте нахождения позиционного подводного объекта акустическими и электромагнитными волнами. Информация передается от позиционного подводного объекта за счет временного модулирования акустических волн в течение каждого периода акустического воздействия, а прием информации контролирующим пунктом реализуется за счет облучения, приема и декодирования электромагнитных волн, отраженных от морской поверхности. При этом длины акустических и электромагнитных волн подбираются в соответствии с углами облучения морской поверхности для обеспечения обратного переотражения электромагнитных волн на источник облучения. Устройство для реализации способа состоит из летательного (космического) аппарата или берегового поста и самого позиционного подводного объекта, аппаратуры акустического зондирования поверхности моря, состоящей из генераторного блока, блока управления и акустического излучателя с остронаправленной характеристикой излучения, а для приема информации летательный (космический) аппарат или береговой пост оборудуют радиолокационным устройством считывания акустических вибраций. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ обеспечения безопасности функционирования позиционного подводного объекта, основанный на способе радиолокационного считывания акустических вибраций водной поверхности, отличающийся тем, что с целью обеспечения безопасности позиционного подводного объекта при обмене информацией с контролирующим пунктом производится взаимное и одновременное по пространству и времени облучение участка морской поверхности в месте нахождения позиционного подводного объекта акустическими и электромагнитными волнами, где за счет временного модулирования акустических волн в течение каждого периода акустического воздействия передается информация, а за счет облучения, приема и декодирования электромагнитных волн, отраженных от морской поверхности, реализуется прием информации контролирующим пунктом от позиционного подводного объекта, при этом длины акустических и электромагнитных волн подбираются в соответствии с углами облучения морской поверхности для обеспечения обратного переотражения электромагнитных волн на источник облучения.

2. Устройство для реализации обеспечения безопасности функционирования позиционного подводного объекта, состоящее из летательного (космического) аппарата или берегового поста и самого позиционного подводного объекта, отличающееся тем, что для передачи информации от позиционного подводного объекта через морскую поверхность за счет акустических волн в состав его оборудования вводят аппаратуру акустического зондирования поверхности моря, состоящую из генераторного блока, блока управления и акустического излучателя с остронаправленной характеристикой излучения, ориентированной в направлении находящейся над ним поверхности воды, для приема информации от него летательный (космический) аппарат или береговой пост оборудуют радиолокационным устройством считывания акустических вибраций, при этом длины акустических и электромагнитных волн подбираются в соответствии с углами облучения водной поверхности для обеспечения обратного переотражения электромагнитных волн на источник облучения.