Система подводной кабельной глубоководной связи с подводными объектами Российский патент 2021 года по МПК H04B10/00 

Изобретение относится к области радиоэлектроники, а именно к технике проводной связи, и может быть использовано для организации связи с глубокопогруженными подводными объектами.

Известна Система связи с глубокопогруженными подводными лодками. Патент РФ №2295832 20.03.2007 г. Система состоит из береговой приемопередающей аппаратуры оптического диапазона, соединенной с оптическим канализатором, проложенным по дну водоема. Для выхода на связь с береговым оконечным пунктом ПЛ подходит к входному оптическому окну канализатора, чтобы оказаться в зоне действия оптического канала связи и, не всплывая, передает информацию с помощью своей приемопередающей аппаратуры. Недостатком данной системы является то, что система обеспечивает работу только на небольшой территории, вблизи от берега на стационарно оборудованных пунктах.

Прототипом заявляемой системы является Система подводной кабельной глубоководной связи с подводными лодками. Патент РФ №2260249 от 10.09.2005 г. Система подводной кабельной глубоководной связи с подводным лодками содержит береговые пункты с установленными приемопередающими станциями оптического диапазона, которые соединены подводным оптическим кабелем с ретрансляторами. Дополнительно с ретрансляторами установлены плавающие на глубине подводные гидроакустические станции которые содержат корпус и по крайней мере один резонансный стержень, включающий в себя, например, активный пьезоэлектрический преобразователь и переднюю металлическую накладку (Справочник по гидроакустике. Под ред. Колесникова А.Е. Л. 1982, с. 135). Для выхода на связь с береговым оконечным пунктом подводной лодки, которая подходит к плавающей ГАС на радиус действия гидроакустической аппаратуры и, не всплывая, передает информацию через свою гидроакустическую станцию.

Недостаток прототипа - низкая помехоустойчивость и малая дальность гидроакустического канала связи

Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественных. всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют в известных источниках информации, что указывает на соответствие заявленного устройства условию патентоспособности «новизна».

Целью изобретения является повышение помехоустойчивости связи и увеличение дальности гидроакустического канала связи за счет уменьшения собственных акустических помех аненны.

Поставленная цель достигается тем, система подводной кабельной глубоководной связи с подводным объектами содержит береговые пункты с установленными приемопередающими станциями оптического диапазона, которые соединены подводным оптическим кабелем с ретрансляторами, дополнительно с ретрансляторами установлены плавающие на глубине подводные гидроакустические станции которые содержат корпус и по крайней мере один резонансный стержень, включающий в себя, например, активный пьезоэлектрический преобразователь и переднюю металлическую накладку (Справочник по гидроакустике. Под ред. Колесникова А.Е. Л. 1982, с. 135). Антенны такого типа наиболее эффективны, когда длина резонансного стержня равна половине длины распространяющейся в нем звуковой волны (А/2) на расчетной частоте приема. Для выхода на связь с береговым оконечным пунктом подводной лодки, которая подходит к плавающей ГАС на радиус действия гидроакустической аппаратуры и, не всплывая, передает информацию через свою гидроакустическую станцию, при этом гидроакустическая антенна системы содержит корпус в котором размещен полуволновый резонансный стержень, включающий металлическую накладку и активный пьезоэлемент, при этом полуволновый металлический волновод, соединенный с корпусом в своей узловой плоскости, торец волновода, расположенный внутри корпуса, и торец металлической накладки, свободный от пьезоэлемента, механически скреплены между собой с зазором.

На Фиг. 1. показана блок схема системы, где:

1 - подводный оптический кабель; 2 - подводные оптические ретрансляторы; 3 - подводные гидроакустические станции; 4 - соединительные кабели; 5 - подводная лодка.

На Фиг. 2. показана блок-схема гидроакустической антенны системы, где:

6 - полуволновой волновод - резонатор;

7 - металлический корпус антенны;

8 - кольцевой резиновый уплотнитель;

9 - нарезная шпилька;

10 - полуволновой резонансный стержень;

11 - активный пьезоэлектрический преобразователь;

12 - электрический кабель;

13 - изолирующий вкладыш;

14 - задняя крышка корпуса;

15 - герметизирующая кольцевая прокладка.

Полуволновый волновод-резонатор 6 выполнен в форме цилиндрического стержня и имеет длину λ/2 расчетной частоты. Диаметр его передней половины несколько больше диаметра задней половины. Он установлен в передней части металлического корпуса антенны 7. Место соединения снабжено кольцевым резиновым уплотнителем 8. На задней торцевой поверхности волновода-резонатора с помощью жесткой нарезной шпильки 9 укреплен полуволновый резонансный стержень 10, причем между торцевой поверхностью волновода-резонатора 6 и резонансного стержня 10 предусмотрен зазор. К свободной оконечности металлического резонансного стержня 10 приклеен активный пьезоэлектрический преобразователь 11. Электрический кабель 12, соединенный с электрическими обкладками пьезоэлемента, выведен через изолирующий вкладыш 13 в центральной части задней крышки 14 корпуса, снабженной герметизирующей кольцевой прокладкой 15.

Систем работает следующим образом.

Приходящие из водной среды звуковые колебания оказывают давление на наружную часть полуволнового волновода-резонатора 6, при этом через волновод-резонатор проходят колебания, совпадающие с его собственной резонансной частотой и частотами в узкой полосе вблизи резонанса. Эти колебания передаются через нарезную шпильку 9 на полуволновый резонансный стержень 10. Так как резонансный стержень находится в воздушной среде внутри корпуса антенны и не имеет механических контактов кроме волновода-резонатора, полоса рабочих частот вокруг его резонансной частоты еще более сужается. Благодаря этому полоса пропускания антенны уже, амплитуда колебаний при той же возбуждающей силе больше и, следовательно, выше чувствительность и помехозащищенность антенны. Колебания свободного торца резонансного стержня преобразуются в электрические колебания пьезоэлементов 11, которые выводятся по кабелю на усилитель.

Данное устройство имеет высокую избирательность и малый уровень собственных шумов за счет хорошо выраженных резонансных свойств как волновода, так и резонансного стержня. Это позволяет производить прием акустических сигналов на больших расстояниях от источника и в зашумленных областях, например в кильватерной струе, где из-за сильной турбулентности воды велико затухание сигнала и высок уровень шумов. Система обладает высокой надежностью и может использоваться при приеме сигналов от гидроакустических источников, работающих на фиксированных частотах в килогерцовом диапазоне.

Изобретение относится к области радиоэлектроники, а именно к технике проводной связи, и может быть использовано для организации связи с глубокопогруженными подводными объектами. Технический результат состоит в повышении помехоустойчивости связи и увеличении дальности гидроакустического канала связи за счет уменьшения собственных акустических помех антенны. Для этого в системе подводной связи гидроакустическая антенна содержит корпус, в котором размещен полуволновой резонансный стержень, включающий металлическую накладку и активный пьезоэлемент, при этом полуволновой металлический волновод, соединенный с корпусом в своей узловой плоскости, торец волновода, расположеный внутри корпуса, и торец металлической накладки, свободный от пьезоэлемента, механически скреплены между собой с зазором. 2 ил.

Система подводной кабельной глубоководной связи с подводным объектами, содержащая береговые пункты с установленными приемопередающими станциями оптического диапазона, которые соединены подводным оптическим кабелем с ретрансляторами, дополнительно с ретрансляторами установлены плавающие на глубине подводные гидроакустические станции (ГАС) для выхода на связь подводной лодки с береговым оконечным пунктом, которая подходит к плавающей ГАС на радиус действия гидроакустической станции подводной лодки и, не всплывая, передает информацию через свою гидроакустическую станцию, отличающаяся тем, что гидроакустическая антенна подводной гидроакустической станции содержит корпус, в котором размещен полуволновой резонансный стержень, включающий металлическую накладку и активный пьезоэлемент, при этом полуволновой металлический волновод, соединенный с корпусом в своей узкой плоскости, торец волновода, расположенный внутри корпуса, и торец металлической накладки, свободный от пьезоэлемента, механически скреплены между собой с зазором.