УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛОВ, А ТАКЖЕ СОГЛАСОВАНИЯ РАБОТЫ ШИРОКОПОЛОСНОГО УСИЛИТЕЛЯ С ВЫСОКООМНОЙ ЕМКОСТНОЙ НАГРУЗКОЙ Российский патент 2022 года по МПК G01S3/00 G01S15/00 G01S15/96 

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для обеспечения формирования сигналов с заданными параметрами (частота, форма, длительность и др.), а также для согласования идентичных выходов двухканального широкополосного (от десятков Гц до десятков кГц) усилителя (с низкоомными - 4 Ом…16 Ом, выходными сопротивлениями на каждый из двух каналов) с двумя высокоомными (десятки Ом…единицы кОм) емкостными нагрузками (с двумя подводным акустическими излучателями из пьезокерамики): в рыболовстве - для пространственного (объемного) акустического приманивания рыб в «зону облова» пассивных орудий лова; в мореплавании и при освоении богатств Мирового океана - для пространственного акустического вытеснения рыб и морских млекопитающих (китов, дельфинов и др.) из районов их «нежелательного нахождения в данное время» (с фарватера для судов, от морской нефте-газовой платформы и др.); в спорте - для синхронного плавания (путем пространственной трансляции под воду музыкальных произведений); в водоподготовке и в водоотведении - для пространственной акустической очистки и пространственного акустического обеззараживания воды (путем излучения под воду специально синтезированных сигналов) и т.д.

Известно устройство для согласованной работы антенны с усилителем мощности, содержащее последовательно функционально соединенные: согласованные основные катушки индуктивности, дополнительные катушки индуктивности, а также конденсаторы, соединяющие попарно начала соответственно первой основной катушки индуктивности и первой дополнительной катушки индуктивности, образующие реактивные элементы антенного согласующего устройства /Гайдамакин А.В., Теренько СВ. АС №1732429, 1990, опубл. 07.05.1992/.

К недостатком данного устройства относятся:

1. Низкая эффективность - из-за применения реактивных элементов с сосредоточенными параметрами, выполненных в виде отдельных катушек индуктивности и конденсаторов.

2. Низкая надежность - из-за применения большого количества элементов.

3. Высокая стоимость - из-за наличия дорогостоящих элементов и индивидуального проектирования.

4. Ограниченная область применения - из-за невозможности применения для излучения под водой мощных (с акустическим давлением - десятки Па и выше), широкополосных (от 20 Гц до 20 кГц и выше) сигналов различной формы (импульсных, квазиимпульсных и непрерывных) и др.

Известно устройство для согласования усилителя мощности (например, телефонной линии) с емкостной нагрузкой, содержащее разрядный элемент, включенный последовательно с нагрузкой, а также источник тока, подключенный к входным клеммам устройства согласования, и диод, первый вывод которого соединен с первой клеммой входы устройства согласования, второй вывод соединен с первой клеммой выхода устройства согласования, а разрядный элемент выполнен в виде повторителя напряжения, первый вывод которого соединен с первым выводом источника тока и первым выводом диода, второй вывод соединен с вторым выводом диода, третий вывод соединен с вторым выводом источника тока и второй клеммой выхода устройства согласования / Бокк О.Ф., Маковий В.А. Патент РФ №31082, опубл. 07.10.2003, по заявка №2002132405/20 от 15.12.2002/.

К недостаткам данного способа относятся:

1. Недостаточная надежность - из-за применения большого количества элементов.

2. Ограниченная область применения - из-за невозможности применения для излучения под водой мощных (с акустическим давлением - десятки Па и выше), широкополосных (от 20 Гц до 20 кГц и выше) сигналов различной формы (импульсных, квазиимпульсных и непрерывных) и др.

Известно также устройство для согласованной работы последовательно функционально соединенных:: блока формирования сигнала - на базе генератора узкополосных сигналов и блока усиления сигнала - на базе усилителя узкополосных сигналов - с одной стороны, блоком излучения - на базе емкостной нагрузки в виде подводного пьезокерамического излучателя - с другой стороны, состоящее из индуктивности, включенной между выходным каскадом усилителя узкополосных сигналов и емкостной нагрузкой. При этом, подбором индуктивности, для сигнала с фиксированными параметрами (частота, форма и т.д.) и конкретной емкостной нагрузкой (для конкретного подводного пьезокерамического излучателя) обеспечивают излучение сигнала с максимальным коэффициентом (КПД) полезного действия /Урик Р.Дж. Основы гидроакустики Л.: Судостроение, 1975, 377 с/.

К недостаткам данного устройства относятся:

1. Узкая область применения: из-за излучения сигнала только в одной точки пространства, из-за невозможности излучения широкополосных (полоса частот единицы кГц) сигналов и др..

2. Высокая стоимость из-за необходимости использования специализированных (а не серийно выпускаемых) усилителей, а также дополнительных генераторов специальных сигналов.

3. Низкая надежность из-за необходимости использования специализированных (а не серийно выпускаемых) усилителей..

4. Высокие затраты электроэнергии из-за необходимости использования дополнительного генератора специальных сигналов и др.

Наиболее близким к заявляемому относится устройство, выбранное в качестве устройства-прототипа, формирования сигналов, а также согласованной работы усилителя с высокоомной емкостной нагрузкой содержащее параллельно-последовательно электрически соединенные: моноблок формирования сигналов - на базе двух генераторов узкополосных сигналов, моноблок усиления сигналов - на базе двух усилителей узкополосных сигналов, моноблок согласования - на базе двух катушек с постоянными индуктивностями и моноблок излучения - на базе двух разных узкополосных подводных пьезокерамических излучателей обеспечивают формирование, усиление, согласование и излучение двух узкополосных сигналов в одной точке водного пространства с последующим образованием (за счет нелинейности водной среды) низкочастотной волны разностной частоты /Бахарев С.А., Буланов В.В. Способ формирования направленного излучения низкочастотных сигналов.- Патент РФ №2096807, 1994, опубл. 20.11.1997, Бюл. №32/.

К недостаткам устройства-прототипа относятся:

1. Высокие капитальные затраты - за счет использования большего количества специальных, а не серийно выпускаемых, приборов.

2. Высокие эксплуатационные затраты электроэнергии из-за необходимости использования дополнительного генератора специальных сигналов и др.

3. Низкая надежность - за счет использования большего количества специальных, а не серийно выпускаемых, приборов.

4. Ограниченная область применения - из-за невозможности излучения широкополосных (полоса частот единицы кГц) сигналов и др.

Задача, которая решается изобретением, заключается в разработке устройства, свободного от перечисленных выше недостатков.

Технический результат предложенного устройства заключается в эффективном (с максимальным КПД и, как следствие, с максимальной дальностью действия - за счет корректного согласования низкоомномого выхода усилителя с высокоомной емкостной нагрузкой) формировании, усилении, согласовании (и излучении сигналов - в конечном счете), при минимальных капитальных финансовых затратах (за счет использования большего количества серийно выпускаемым приборов), с высокой надежностью (за счет использования большего количества серийно выпускаемым приборов), при низких эксплуатационных затратах (на электроэнергию - без использования высокоэнергозатратных генераторов сигналов и усилителей сигналов; на сервисное обслуживания и ремонта - за счет исключения из конструкции специальных генераторов сигналов и усилителей сигналов), при высокой оперативности ремонта, с широким спектром применения (рыболовство, аквакультура, экология и др.), с обеспечением медицинской безопасности для человека (обслуживающего персонала) и с обеспечением экологической безопасности для окружающей природной среды ОПС), в целом, осуществляют формирование сигналов, а также согласуют работу широкополосного усилителя с высокоомной емкостной нагрузкой.

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве формирования сигналов, а также согласования работы широкополосного усилителя с высокоомной емкостной нагрузкой, содержащем последовательно функционально соединенные моноблоки: формирования сигналов, усиления сигналов и излучения сигналов, а также моноблок согласования работы моноблока усиления сигналов и моноблока излучения сигналов, в моно-блоке формирования сигналов (МБФС) используют функционально соединенные: воспроизводитель специально синтезированных сигналов (ВССС) - «плеер» со съемным цифровым носителем информации (СЦНИ) - с «флешкой», с обеспечителем непрерывности воспроизведения сигналов (ОНВС) - с «бесконечной лентой» и с предварительным усилителем сигналов (ПУС), в моноблоке усиления сигналов (МБУС) применяют один широкополосный усилитель с низкоомной выходной нагрузкой; в блоке согласования сигналов используют две катушки с переменными индуктивностями, в моно-блоке излучения сигналов применяют два идентичных друг другу широкополосных (диапазон рабочих частот от десятков Гц - до десятков кГц) пъезокерамических подводных излучателя, расположенных в разных точках пространства, при этом моноблок формирования сигналов и моноблок усиления сигналов соединяют между собой съемными входным и выходным многожильными межприборным кабелями (шинами).

На фиг. 1 - фиг. 4 представлена структурная схема устройства формирования сигналов, а также согласования работы широкополосного усилителя с высокоомной емкостной нагрузкой.

При этом на фиг. 1 иллюстрируется структурная схема устройства применительно к общему принципу.

На фиг. 2 иллюстрируется структурная схема устройства применительно к моноблоку формирования сигналов и к моноблоку широкополосного усилителя.

На фиг. 3 и на фиг. 4 иллюстрируется структурные схемы вариантов размещения моноблока формирования сигналов и моноблока широкополосного усилителя.

Устройство (1) формирования сигналов, а также согласования работы широкополосного (от десятков Гц до десятков кГц) усилителя с высокоомной (десятки Ом - единицы кОм) емкостной нагрузкой (с двумя пространственно разнесенными идентичными друг другу широкополосными пьезокерамическими подводными излучателями) в простейшем случае, содержит функционально соединенные: моноблок формирования и согласования (МБФСС) сигналов (2) с выходным многожильным межприборным (ВММК) кабелем (3) и с входным многожильным межприборным (ВХММК) кабелем (4), моноблок широкополосного (МБШПУ) усилителя (5), моноблок электрического (МБЭП) питания (6) и моноблок (МБАК) акустический (7).

В свою очередь МБФСС (2) содержит функционально соединенные: блок формирования (БФС) сигналов (8), двухканальный высоковольтный (ДВВБ) блок (9), двухканальный блок (ДБС) согласования (10), выходной (ВКМ) коммутатор (11), а также первый блок (ПБП) питания (12),

При этом: БФС (8) содержит функционально соединенные: съемный цифровой носитель (СЦНИ) информации (13) - «флешку», воспроизводитель специально синтезированных (ВССС) сигналов (14) - «плеер», обеспечитесь непрерывности воспроизведения (ОНВС) сигналов (15) - «бесконечная лента», предварительный усилитель (ПУС) сигналов (16), блок низковольтного (БНП) питания (17).

В свою очередь, МБШПУ (5) содержит функционально соединенные: двухканальный промежуточный (ДПРУ) усилитель (18) и двухканальный оконечный (ДОКУ) усилитель (19), а также второй блок (ВБП) питания (20).

В свою очередь МБАК (7) содержит параллельно-последовательно-соединенные: идентичные друг другу: первый магистральный (ПМГК) кабель (21) и второй магистральный (ВМГК) кабель (22); идентичные друг другу: первый коаксиальный (ПКР) разъем (23) с «гнездовой (ГЧ) частью» (24) - «мама» и со «штырьковой (ШЧ) частью» (25) - «папа», а также второй коаксиальный (ВКР) разъем (26) с «гнездовой (ГЧ) частью» (27) - «мама» и со «штырьковой (ШЧ) частью» (28) - «папа»; идентичные друг другу: первый коаксиальный подводный (ПКПК) кабель (29) и второй коаксиальный подводный (ВКПК) кабель (30); идентичные друг другу: первая высокоомная емкостная (ПВЕН) нагрузка (31) - «пьезокерамический подводный излучатель №1» и вторая высокоомная емкостная (ВВЕН) нагрузка (31) - «пьезокерамический подводный излучатель №2».

В условиях глобального финансово-экономического кризиса, а также в условиях все более широкого применения достижений конвесрсионной акустики в народном хозяйстве, при нахождении на рынке большого количества (десятки миллионов) бытовых плееров и бытовых широкополосных усилителей (используемых для оповещения, для воспроизведения музыки и др.): с низкой стоимостью (дешевых), серийно выпускаемых (многотысячными тиражами), высоконадежных (исходя из опыта многолетней эксплуатации в различных погодно-климатических условиях), легко ремонтируемых (в том числе, при широком доступе запасных частей и т.д.), с минимальным энергопотреблением и т.д., в частности (например), для сохранения биологического разнообразия рыб и морских млекопитающих (тюленей, дельфинов, китов и др.) - путем их акустического вытеснения из районов нежелательно нахождения в данное время (например, от морской нефтегазовой платформы):

- на рынке приобретают широкодоступные приборы (плееры, флешки, широкополосные усилители и др.):

- на рынке приобретают требуемые (например, для акустического вытеснения рыб, для акустического вытеснения морских млекопитающих, для акустическое защиты подводных конструкций от биообрастания и др.) широкополосные гидроакустические излучатели;

- на флешки переносят («записывают») различные (для акустического вытеснения рыб, акустического вытеснения морских млекопитающих и др.) специально синтезированные сигналы;

- изготавливают и включают - между широкополосным усилителем и высокоемкостной емкостной нагрузкой - устройство формирования сигналов, а также согласованной работы широкополосного усилителя и емкостной нагрузки. При этом: в случае изменения характера поставленной задачи, просто меняют флешку (вместо акустического вытеснения рыб - для исключения их гибели в водозаборных насосах, акустически вытесняю подошедшую к морской нефтегазовой платформы группу китов - для исключения их травимирования в результате возможного столкновения и т.д.); в случае выхода из строя широкополосного усилителя, отсоединяют от него ВММК и ВХММК, и заменяют его (в течение нескольких минут) на заведомо исправный широкополосный усилитель.

Устройство (1) формирования сигналов, а также согласования работы широкополосного усилителя с высокоомной емкостной нагрузкой (на примере поочередного решения задач по акустическому вытеснению рыб, дельфинов и китов - в интересах сохранения их жизни и сохранения водного биоразнообразия, в целом) от морской нефте-газовой платформы (МНТП) функционирует следующим образом (фиг. 1, фиг. 2).

При наличии скопления рыб вблизи водозаборного сооружения МНТП (в интересах сохранения их жизни и водного биоразнообразия региона, в целом), СЦНИ (13) - «флешку», с ранее «записанным» (перенесенным с компьютера и т.д.) сигналом для «отпугивания» рыб (с сигналом №1), механически (рукой) вставляют в ВССС (14) - «плеер» БФС (8) МБФСС (2).

Затем включают электропитание (механическим нажатием на соответствующие кнопки) на МБФСС (2) и на МБШПУ (5), и запускают в работу, в частности, ВССС (14) и БНП (17), в частности.

ВССС (14) с СЦНИ (13) БФС (8) МБФСС (2), благодаря, в том числе, ОНВС (15) и ПУС (16), начинают непрерывно - благодаря ОНВС (15), воспроизводить предварительно усиленный - благодаря ПУС (16), сигнал для «отпугивания» рыб (сигнал №1).

В дальнейшем предварительно усиленный - благодаря ПУС (16) БФС (8) МБФСС (2), сигнал для «отпугивания» рыб по ВММК (3) из МБФСС (2) направляют в МБШПУ (5), в котором последовательно и по двум каналам, а также стандартным (для радиотехники) образом его (сигнал №1) усиливают, в том числе, благодаря ВБП (20) МБШПУ (5), в последовательно функционально соединенных: ДПРУ (18) и ДОКУ (19).

Затем окончательно усиленный сигнал для «отпугивания» рыб с идентичных друг другу низкоомных (единицы Ом - обычно 4…16 Ом) выходов ДОКУ (19) МБШПУ (5) по ВХММК (4) направляют обратно в МБФСС (2) - на идентичные друг другу входы ДВВБ (9), в частности.

В дальнейшем в ДВВБ (9) МБФСС (2), стандартным для радиотехники образом, по двум идентичным друг другу каналам увеличивают выходное напряжение - для обеспечения повышенной (по отношению к стандартном и серийно выпускаемому МБШПУ со стандартным выходным напряжением) дальности действия устройства (1), сигнал для «отпугивания» рыб.

В дальнейшем в ДВВБ (10) МБФСС (2), стандартным для радиотехники образом, по двум идентичным друг другу каналам обеспечивают согласование - для обеспечения максимального коэффициента полезного действия (КПД) и повышенной (по отношению к стандартном и серийно выпускаемому МБШПУ со стандартным выходным напряжением) дальности действия устройства (1), низкоомных (единицы Ом) идентичных друг другу выходов ДОКУ (18) МБШПУ (5) с высокоомными (десятки Ом - единицы кОм -обычно 50 Ом…3 кОм) идентичными друг другу входами МБАК (7).

При этом следует заранее отметить, что «емкостная» - по характеру и «высокоомная» - по величине, нагрузка МБАК (7) - «складывается» по каждому из двух каналов, их трех составных частей: первая часть - идентичные друг другу, параллельно и последовательно электрически соединенные: ПМГК (21) - например типа «РК-50» (сопротивление 50 Ом) и ГЧ (24) первого коаксиального разъема (23) - например типа «СР-50-154ФВ2»; ВМГК (22) и ГЧ (27) второго коаксиального разъема (26); вторая часть - идентичные друг другу, параллельно и последовательно электрически соединенные: ПКПК (29) - например типа «РК-75» (сопротивление 50 Ом) и ШЧ (25) первого коаксиального разъема (23) - например типа «СР-50-154ФВ2»; ВКПК (30) и ШЧ (28) второго коаксиального разъема (26); третья часть - высокоомная (десятки Ом - единицы кОм) емкостная нагрузка на базе идентичных друг другу: ПВЕН (31) - «широкополосный пьезокерамический подводный излучатель №1» («преобразователь «ЛУЗ.837.981») и ВВЕН (32) - «широкополосный пьезокерамический подводный излучатель №2».

Поэтому «суммарную» высокоомную емкостную нагрузку в устройстве

(1) заранее рассчитывают (в том числе, исходя из типа подводного излучателя, длины магистрального кабеля, длины коаксиального подводного кабеля и т.д.).

В дальнейшем, с ВКМ (11) МБФСС (2) сформированный - в МБФСС

(2) и последовательно усиленный - в МБФСС (2) и в МБ сигнал для «отпугивания» рыб (сигнал №1), параллельно-последовательно: через ПМГК (21), ПКР (23) и ПКПК (29) - подают на вход ПВЕН (31); через ВМГК (22), ВКР (26) и ВКПК (30) - подают на вход ВВЕН (32).

В дальнейшем в пространственно разнесенных и в идентичных друг другу ПВЕН (31) и ВВЕН (32) параллельно-последовательно осуществляют (по типовой процедуре в гидроакустике): преобразование электрической энергии в акустические (механические) колебания и излучение в водное пространство сигнала для «отпугивания» рыб (сигнала №1) на частоте Fi.

В результате, под воздействием сигнала №1 (сигнала для «отпугивания» рыб) рыбы резко изменяют свои поведенческие характеристики («пугаются»), и уходят из данного района - из района водозабора для МНТП.

Однако возможна такая ситуация, что вслед за рыбами (или после ухода рыб от МНТП) к МНТП подошли дельфины, которые также (как и рыбы) могут попасть в водозаборное окно МНТП (и, как следствие, травмироваться или даже погибнуть).

Для исключения этого, в МБФСС (2) и в МБШПУ (5): уменьшают уровень выходного сигнала до минимального значения (до «минимума»), механически (рукой) извлекают СЦНИ (13) с ранее «записанным» (перенесенным с компьютера и т.д.) сигналом для «отпугивания» рыб (с сигналом №1), из ВССС (14) БФС (8) МБФСС (2).

Затем, по описанной ранее процедуре, СЦНИ (13) - «флешку», с ранее «записанным» (перенесенным с компьютера и т.д.) сигналом для «отпугивания» дельфинов (с сигналом №2), механически (рукой) вставляют в ВССС (14) - «плеер» БФС (8) МБФСС (2). После чего в МБФСС (2) и в МБШПУ (5) увеличивают уровень выходного сигнала до максимального значения (до «максимума»).

В результате, под воздействием сигнала №2 (сигнала для «отпугивания» дельфинов) дельфины резко изменяют свои поведенческие характеристики («пугаются»), и уходят из данного района - из района водозабора для МНТП. При этом:

1. Эффективное формирование, усиление, согласование и усиление (в конечном итоге дальность действия устройства) обеспечивают за счет того, что:

- осуществляют корректное согласование низкоомного выхода усилителя с высокоомной емкостной нагрузкой;

- используют двухканальный высоковольтный блок - для дополнительного (к усилителю) увеличения уровня выходного сигнала;

- используют широкополосные (в том числе, низкочастотные - с большой дальностью распространения), а не узкополосные, высокочастотные - с малой дальностью, распространения, сигналы и др.

2. Минимальные капитальные финансовые затраты (за счет использования большего количества широко серийно выпускаемым приборов) обеспечивают за счет того, что:

- используют один широко серийно выпускаемый плеер со съемным цифровым носителем информации - вместо мало серийно выпускаемых двух узкополосных генераторов специальных сигналов;

- используют один широко серийно выпускаемый широкополосный усилитель - вместо мало серийно выпускаемых двух узкополосных усилителей;

- используют один двухканальный блок согласования вместо двух одноканальных блоков согласования и др.

3. Высокую надежность (за счет использования большего количества серийно выпускаемым приборов) обеспечивают за счет того, что:

- используют один широко серийно выпускаемый плеер со съемным цифровым носителем информации - вместо мало серийно выпускаемых двух узкополосных генераторов специальных сигналов;

- используют один широко серийно выпускаемый широкополосный усилитель - вместо мало серийно выпускаемых двух узкополосных усилителей;

- используют один двухканальный блок согласования вместо двух одноканальных блоков согласования и др.

4. Низкие эксплуатационные затраты (на электроэнергию, на сервисное обслуживание и га ремонт) обеспечивают за счет того, что:

- используют один широко серийно выпускаемый плеер (с низким энергопотреблением - единицы Вт) - вместо мало серийно выпускаемых 2-х генераторов специальных сигналов (с высоким энергопотреблением - сотни Вт);

- используют один широко серийно выпускаемый широкополосный усилитель (с низким энергопотреблением - сотни Вт) - вместо мало серийно выпускаемых двух узкополосных усилителей (с высоким энергопотреблением - единицы-десятки кВт);

- используют широко представленные на рынке методики и оборудование - для сервисного обслуживания;

- используют широко представленные на рынке элементы - для ремонта и др.

5. Высокую оперативность ремонта обеспечивают за счет того, что:

- используют широко представленные на рынке методики и оборудование - для ремонта;

- используют широко представленные на рынке элементы - для ремонта;

- возможно временное использование (в крайнем случае) усилителей для оповещения и музыкальных усилителей и др.

6. Широкий спектр применения (рыболовство, аквакультура, экология и др.) обеспечивают за счет того, что:

- используют плеер со съемными цифровыми носителями информации (флешками) - для воспроизводства различных сигналов (сигналов, ранее «записанных» на флешки);

- используют широкополосный усилитель - для усиления различных сигналов;

- используют широкополосные подводные акустические излучатели для излучения различных сигналов и др.

7. Медицинскую безопасность для человека (обслуживающего персонала) обеспечивают за счет того, что:

- используют широко распространенный в быту плеер - для воспроизводства различных сигналов;

- используют широко распространенный широкополосный усилитель - для усиления музыкальных сигналов;

- используют сигналы с параметрами (частота, форма, интенсивность и др.), медицински безопасные для человека и др.

8. Экологическую безопасность для ОПС, в целом, обеспечивают за счет того, что:

- используют широко распространенный в быту плеер - для воспроизводства различных сигналов;

- используют широко распространенный широкополосный усилитель - для усиления музыкальных сигналов и др.

- используют широко распространенные (в синхронном плавании и др.) широкополосные подводные акустические излучатели - для излучения различных сигналов;

- используют сигналы с параметрами (частота, форма, интенсивность и др.), медицински безопасные для человека и др.

Отличительными признаками заявляемого устройства являются:

1. В МБФСС вместо двух генераторов узкополосных сигналов применяют функционально соединенные: воспроизводитель специально синтезированных сигналов со съемным цифровым носителем информации с обеспечителем непрерывности воспроизведения сигналов и предварительным усилителем сигналов.

2. В моноблоке усиления сигналов вместо двух специализированных усилителей узкополосных сигналов применяют один широкополосный усилитель с низкоомной выходной нагрузкой.

3. В моноблоке согласования вместо двух идентичных друг другу катушек с постоянными индуктивностями применяют две катушки с переменными индуктивностями.

4. В моноблоке излучения сигналов вместо двух разных друг другу узкополосных гидроакустических излучателей, расположенных в непосредственной близости друг от друга, применяют два идентичных друг другу широкополосных гидроакустических излучателей, размещенных в двух различных точках пространства.

5. В МБФСС одновременно осуществляют: формирование сигнала, предварительное усиление сигналов и согласование широкополосного усилителя с высокоомной емкостной нагрузкой.

6. МБФСС и МБШПУ соединяют между собой съемными входным и выходным межприборным многожильными кабелями (шинами).

Наличие отличительных от устройства-прототипа признаков позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого способа критерию "новизна".

Анализ известных технических решений с целью обнаружения в них указанных отличительных признаков, показал следующее.

Признак 5 является новыми и неизвестно его использование для формирования сигналов, а также согласования работы широкополосного усилителя с высокоомной емкостной нагрузкой.

Признаки: 1, 2, 3 и 4 являются новыми и неизвестно их использование для формирования сигналов, а также согласования работы широкополосного усилителя с высокоомной емкостной нагрузкой.

В то же время известно: для признака 1 - использование в радиотехнике воспроизводителя специально синтезированных сигналов (например, плеера, персонального компьютера и др.) со съемным цифровым носителем информации (например, с флешкой) вместо одного генератора узкополосных сигналов; для признака 2 - использование при звукоподводной связи одного широкополосного усилителя с низкоомной выходной нагрузкой - подводным излучателем, вместо двух специализированных усилителей узкополосных сигналов; для признака 3 - использование в радиотехнике катушек с переменной индуктивностью вместо катушек с постоянной индуктивностью; для признака 4 - использование в акустических рыбозащитных устройствах широкополосных гидроакустических излучателей вместо узкополосных гидроакустических излучателей.

Признак 6 является хорошо известным.

Таким образом, наличие новых существенных признаков, в совокупности с известными, обеспечивает появление у заявляемого решения нового свойства, не совпадающего со свойствами известных технических решений - эффективно формировать, усиливать и излучать, а также корректно согласовывать усилитель и излучатель (а, в конечном счете, на большую дальность излучать сформированные и усиленные сигналы), при минимальных капитальных финансовых затратах, с высокой надежностью, при низких эксплуатационных затратах, при высокой оперативности ремонта, с широким спектром применения, с обеспечением медицинской безопасности для человека (обслуживающего персонала) и с обеспечением экологической безопасности для окружающей природной среды, в целом.

В данном случае мы имеем новую совокупность признаков и их новую взаимосвязь, причем не простое объединение новых признаков и уже известных, а именно выполнение операций в предложенной последовательности и приводит к качественно новому эффекту. Данное обстоятельство позволяет сделать вывод о соответствии разработанного способа критерию "существенные отличия".

Пример реализации способа.

Промышленные испытания разработанного устройства проводились: в 1999 - 2006 гг. - на сооружениях по очистке промышленных сточных (карьерных и отвальных) вод участков «Левтыринываям» и «Пенистый» ЗАО «Корякгеолдобыча» (РФ, Камчатский край, добыча россыпной платины); в 1999 - 2006 гг. - на ставных неводах прибрежных рыбопромышленных предприятий Камчатского края при промысле лосося; в 2006 - 2008 гг. - на предприятиях водоподготовки в Республике Корея; в 2008 - 2010 гг. - на предприятиях водоподготовки в Республике Вьетнам, а также на морских нефте-газовых платформах; в 2010 - 2012 гг. - на рыбозащитных устройства Калининской АЭС (РФ, г. Удомля); в 2015 - 2020 гг. - на предприятиях водоподготовки и водоотведения в Архангельской, Астраханской и Ростовской областях; в 2013-2020 гг. - на промышленных участках по осветлению оборотных и сточных (карьерных и отвальных) вод Ломоносовского ГОКа ПАО «Севералмаз» АК «АЛРОСА» (ПАО) и др.

Промышленные испытания разработанного устройства (в интересах рыболовства и аквакультуры, водоподготовки и водоотведения, рыбозащиты и других областей народного хозяйства), выполненные в 1999-2020 гг.показали, что разработанное устройство максимально отвечает комплексному критерию: «эффективность-стоимость-энергозатратность-экологичность», что важно в условиях глобального финансово-экономического кризиса.

На фиг. 5 и на фиг. 6, для примера, иллюстрируется поблочная и суммарная стоимость устройства-прототипа и разработанного устройства, соответственно. При этом на фиг. 5 и на фиг. 6 индексами I, II, III и IV обозначены, соответственно, блоки: формирования, усиления, согласования и излучения сигналов.

Как видно из фиг. 5, в устройстве-прототипе (8 элементов с общей стоимость 800 тыс.руб.;) применяют: в блоке формирования - два генератора узкополосных сигналов с общей стоимостью 80 тыс.руб.; в блоке усиления - два усилителя узкополосных сигналов с общей стоимостью 320 тыс.руб.; в блоке согласования - две катушки с постоянной индуктивностью с общей стоимостью 80 тыс.руб.; в блоке излучения - два узкополосных пьезокерамических подводных излучателей с общей стоимостью 320 тыс.руб.;

Как видно из фиг. 6, в разработанном устройстве (с общей стоимостью 450 тыс.руб., что на 43,7% меньше, чем для устройства-прототипа) применяют меньшее количество элементов (6 элементов вместо 8 элементов, что на 25,0% меньше, чем для устройства-прототипа.

Таким образом:

1. Эффективное формирование, усиление, согласование и усиление (в конечном итоге дальность действия устройства) обеспечили за счет того, что:

- осуществляли корректное согласование низкоомного выхода усилителя с высокоомной емкостной нагрузкой;

- использовали двухканальный высоковольтный блок - для дополнительного (к усилителю) увеличения уровня выходного сигнала;

- использовали широкополосные (в том числе, низкочастотные - с большой дальностью распространения), а не узкополосные, высокочастотные - с малой дальностью, распространения, сигналы и др.

2. Минимальные капитальные финансовые затраты обеспечили за счет того, что:

- использовали один широко серийно выпускаемый плеер со съемным цифровым носителем информации - вместо мало серийно выпускаемых двух узко-полосных генераторов специальных сигналов;

- использовали один широко серийно выпускаемый широкополосный усилитель - вместо мало серийно выпускаемых двух узкополосных усилителей;

- использовали один двухканальный блок согласования вместо двух одноканальных блоков согласования и др.

3. Высокую надежность обеспечили за счет того, что:

- использовали один широко серийно выпускаемый плеер со съемным цифровым носителем информации - вместо мало серийно выпускаемых двух узко-полосных генераторов специальных сигналов;

- использовали один широко серийно выпускаемый широкополосный усилитель - вместо мало серийно выпускаемых двух узкополосных усилителей;

- использовали один двухканальный блок согласования вместо двух одноканальных блоков согласования и др.

4. Низкие эксплуатационные затраты обеспечили за счет того, что:

- использовали один широко серийно выпускаемый плеер (с низким энергопотреблением - единицы Вт) - вместо мало серийно выпускаемых 2-х гене-пятопои пттеттия тгмчпктх оигняттгт (с.тилг.отгим ^непгопотпеблением - сотни ВтЛ:

- использовали один широко серийно выпускаемый широкополосный усилитель (с низким энергопотреблением - сотни Вт) - вместо мало серийно выпускаемых двух узкополосных усилителей (с высоким энергопотреблением - единицы-десятки кВт);

- использовали широко представленные на рынке методики и оборудование

- для сервисного обслуживания;

- использовали широко представленные на рынке элементы - для ремонта и др.

5. Высокую оперативность ремонта обеспечили за счет того, что:

- использовали широко представленные на рынке методики и оборудование

- для ремонта;

- использовали широко представленные на рынке элементы - для ремонта и др.

6. Широкий спектр применения обеспечили за счет того, что:

- использовали плеер со съемными цифровыми носителями информации (с флешками) - для воспроизводства различных сигналов (сигналов, ранее «записанных» на флешки);

- использовали широкополосный усилитель - для усиления различных сигналов;

- использовали широкополосные подводные акустические излучатели для излучения различных сигналов и др.

7. Медицинскую безопасность для человека (обслуживающего персонала) обеспечили за счет того, что:

- использовали широко распространенный в быту плеер - для воспроизведения различных сигналов;

- использовали широко распространенный широкополосный усилитель - для усиления музыкальных сигналов;

- использовали сигналы с параметрами (частота, форма, интенсивность и др.), медицински безопасные для человека и др.

8. Экологическую безопасность для ОПС обеспечили за счет того, что:

- использовали широко распространенный в быту плеер - для воспроизведения различных сигналов;

- использовали широко распространенный широкополосный усилитель - для усиления музыкальных сигналов и др.

- использовали широко распространенные (в синхронном плавании и др.) широкополосные подводные акустические излучатели - для излучения различных сигналов;

- использовали сигналы с параметрами (частота, форма, интенсивность и др.), медицински безопасные для человека и др.

Изобретение относится к области гидроакустики. Устройство формирования сигналов, а также согласования работы широкополосного усилителя с высокоомной емкостной нагрузкой содержит последовательно функционально соединенные моноблоки: формирования сигналов, усиления сигналов и излучения сигналов, а также моноблок согласования работы моноблока усиления сигналов и моноблока излучения сигналов. В моноблоке формирования сигналов применяют функционально соединенные: воспроизводитель специально синтезированных сигналов - «плеер» со съемным цифровым носителем информации - с «флешкой», с обеспечителем непрерывности воспроизведения сигналов - с «бесконечной лентой» и с предварительным усилителем сигналов. В моноблоке усиления сигналов применяют один широкополосный усилитель с низкоомной выходной нагрузкой. В моноблоке согласования работы применяют две катушки с переменными индуктивностями. В моноблоке излучения сигналов применяют два идентичных друг другу широкополосных гидроакустических излучателя, размещенных в двух различных точках пространства. Моноблок формирования и согласования сигналов, а также моноблок усиления сигналов соединяют между собой съемными входным и выходным межприборными многожильными кабелями. Достигается эффективность в формировании, усилении и согласовании устройства с высокой надежностью при низких эксплуатационных затратах. 6 ил.

Устройство формирования сигналов, а также согласования работы широкополосного усилителя с высокоомной емкостной нагрузкой, содержащее последовательно функционально соединенные моноблоки: формирования сигналов, усиления сигналов и излучения сигналов, а также моноблок согласования работы моноблока усиления сигналов и моноблока излучения сигналов, отличающееся тем, что в моноблоке формирования сигналов применяют функционально соединенные: воспроизводитель специально синтезированных сигналов - «плеер» со съемным цифровым носителем информации - с «флешкой», с обеспечителем непрерывности воспроизведения сигналов - с «бесконечной лентой» и с предварительным усилителем сигналов, в моноблоке усиления сигналов применяют один широкополосный усилитель с низкоомной выходной нагрузкой, в моноблоке согласования работы применяют две катушки с переменными индуктивностями, в моноблоке излучения сигналов применяют два идентичных друг другу широкополосных гидроакустических излучателя, размещенных в двух различных точках пространства, при этом моноблок формирования и согласования сигналов, а также моноблок усиления сигналов соединяют между собой съемными входным и выходным межприборными многожильными кабелями.