устройство для связи водолазов

Формула изобретения

Устройство для связи водолазов, содержащее закрепленные на шлеме водолазного снаряжения микрофон и ларингофон, связанный с ними приемопередатчик с преобразователем сигналов и с блоком питания, и соединенный с преобразователем сигналов телефон, расположенный в резиновых раковинах, прикрепленных к шлему водолазного снаряжения, отличающееся тем, что приемопередатчик с преобразователем сигналов выполнены оптическими, а устройство снабжено излучателями, связанными с приемопередатчиком, и системой стабилизации их положения, выполненной в виде закрепленной на шлеме водолазного снаряжения посредством поворотного основания сферической оболочки, заполненной иммерсионной жидкостью, и расположенной внутри оболочки герметичной сферической капсулы с противовесом, при этом излучатели размещены внутри герметичной сферической капсулы вдоль радиусов сферы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к подводной технике и может быть использовано для связи водолазов при работе.

Известно устройство для связи водолазов, содержащее закрепленные на шлеме водолазного снаряжения микрофон и ларингофон, связанный с ними приемопередатчик с преобразователем сигналов и с блоком питания, и соединенный с преобразователем сигналов телефон, расположенный в резиновых раковинах, прикрепленных к шлему водолазного снаряжения (Э.Р.Гольдин и др. Подводно-технические, судоподъемные и аварийно-спасательные работы. М. Транспорт, 1990, стр. 286)

Недостатком известного устройства является то, что оно обеспечивает связь между водолазами с помощью соединительных проводов и не предназначено для обеспечения связи внутри группы водолазов.

Технической задачей изобретения является расширение функциональных возможностей устройства.

Техническая задача решается за счет того, что в устройстве для связи водолазов, содержащем закрепленные на шлеме водолазного снаряжения микрофон и ларингофон, связанный с ними приемопередатчик с преобразователем сигналов, телефон, расположенный в резиновых раковинах, прикрепленных к шлему водолазного снаряжения, приемопередатчик с преобразователем сигналов выполнены оптическими, а устройство снабжено излучателями, связанными с приемопередатчиком, и системой стабилизации их положения, выполненной в виде закрепленной на шлеме водолазного снаряжения посредством поворотного основания сферической оболочки, заполненной иммерсионной жидкостью, и расположенной внутри оболочки герметичной сферической капсулы с противовесом, при этом излучатели размещены внутри герметичной сферической капсулы вдоль радиусов сферы.

На фиг. 1 изображена структурная схема приемо-передающего тракта предлолженного устройства.

В нее входит:

1 ларингофон, предназначенный для преобразования акустического сигнала в оптический;

2 усилитель мощности-модулятор, предназначенный для усиления сигналов и выработки соответствующего типа сигналов модуляции для источника излучения.

3 светоизлучающий диод, типа АЛ-107-Б. служащий для преобразования электрического сигнала в оптический и наоборот или полупроводниковый лазер с длинной волны излучения

=0,45-0,55 мкм.

4 усилитель звуковой частоты-демодулятор служащий для демодуляции и последующего усиления сигналов звуковых частот.

5 телефоны служат для преобразования электрического сигнала в акустический.

6 источник питания.

Ларингофоны 1 электрически соединены с усилителем мощности-модулятором 2, который последовательно соединен со светоизлучающим диодом или полупроводниковым лазером 3. Светодиод 3 (фотодиод 3) соединен также последовательно с усилителем-демодулятором 4 и головными телефонами 5. Источник питания 6 соединен с усилителем-модулятором 2 и усилителем-демодулятором 4.

На фиг. 2 представлена схема расположения светоизлучающих элементов 3 блока оптической связи, показанного на фиг. 1.

На фиг. 2 обозначены:

3 приемо-передающие приборы,

7 сферическая капсула, служащая для размещения приборов 3;

8 противовес, служащий для обеспечения стабильного положения капсулы 7 при изменении положения защитной оболочки 9;

9 прозрачная сферическая оболочка, служащая для размещения и защиты капсулы 7 от гидростатического давления и формирования диаграммы направленности приема-передачи приборов 3;

10 иммерсионная жидкость, служащая для обеспечения согласования оптических свойств оболочки 9 и воды и плавучести сферической капсулы 7;

11 поворотное основание, служащее для предварительной ориентации приборов путем вращения оболочки 9 в горизонтальном положении;

12 сальники служащие для обеспечения герметичного ввода-вывода информационных и питающих проводов 13 приемо-излучающих приборов 3;

12 информационные питающие провода.

₁, ₂ ... _n плоские углы соответствующих телесных углов излучения и приема отдельных приборов 3;

А плоский угол соответствующего телесного угла суммарного излучения и приема для всех приборов, расположенных в капсуле 7.

Устройство работает следующим образом. Сигнал звуковой частоты от ларингофонов усиливается усилителем мощности-модулятором 2, преобразуется им в вид, соответствующий типу используемой модуляции и подается на излучатели 3. Модулированный световой сигнал распространяется в воде в пределах взаимной деятельности водолазов (несколько метров 5 16), преобразуется в электрический сигнал приемником другого водолаза, демодулируется, усиливается усилителем-демодулятором 4 и воспроизводится в виде звукового сигнала телефоном 5. Питание устройства осуществляется батареей 6.

Возможность вступления в оптический контакт и ведение связи с использованием предлагаемого устройства обеспечивается выбором энергетических показателей, диограмм направленности приемо-излучающих приборов и стабилизацией их положения в пространстве независимо от положения водолазов.

Угол расходимости излучения светодиодов различных типов с встроенными линзами (единая конструкция) составляет 30-60^o, полупроводниковых лазеров 6-15^o.

Расположенные вдоль расходящихся радиусов сферической капсулы светодиоды в количестве 4-8 штук (в зависимости от первичной диаграммы направленности) позволяет получить величину угла расходимости суммарного излучения А=120^o.

С учетом форм тел, яркости направленных источников в морской воде за счет рассеяния практическая ширина диаграммы направленности при этом будет составлять А=180^o, т.е. обеспечивается связь во всей передней полусфере.

Стабилизация положения диаграммы направленности приемо-излучающих приборов 3 достигается тем, что сферическая капсула 7 с приборами под действием противовеса, будучи погруженной в имперсионную жидкость, сохраняет свое положение независимо от положения водолаза.

Энергетический потенциал приемо-излучающего устройства позволяет обеспечить связь в зоне, превышающей размеры зоны взаимной деятельности при производстве работ (ремонт оборудования под водой, снятие судовых винтов и их осмотр и т.д.)

Действительно, для обеспечения надежной связи в лазерных системах обычно допускается соотношение сигнал/шум на входе приемника N>10.

Требуемые значения мощности излучения для обеспечения работоспособности системы можно определить с помощью схемы (фиг. 3,а).

Пусть оптический приемник ПРМ одного из водолазов и один из излучателей ПРД другого водолаза, погруженных на глубину L, находятся на расстоянии R друг от друга. На границу раздела воздействует солнечное фоновое излучение со спектральной плотностью мощности засветки S_o() Мощность этой засветки, воздействующей на приемник, можно оценить для реальных значений S_o()=0,2074 Вт/м²/мкм полосы пропускания фильтра =510^-3 мкм S_пр=110^-2 м², показателя вертикального ослабления воды 0,005 1/м для l0,48 мм (см. Ерлов Н. Г. Оптика моря. Л. 1980 г.);

P_ф=S_o()e^-LS_пр (1)

P_ф=0,2510^-3e^-0,15110^-2=110^-6 Вт

Мощность излучения на входе приемного устройства (см. Лазерные системы связи. М. Связь, 1972 г.) определяется как



С учетом принятых значений исходных данных P_прд=110^-1 Вт и



Полученное значение P_пр значительнее превышает значение пороговой мощности современных фотодиодов различных типов P_пор 110^-8 Вт.

При мощности источника в несколько милливат в сине-зеленом участке видимого спектра на глубинах до 50 м можно осуществить связь водолазов на расстояниях 10 20 м.

Таким образом предлагаемое устройство без взаимного предварительного поиска в пределах передней полусферы позволяет вступать в оптический контакт и осуществлять связь в зоне совместных работ водолазов (см. фиг. 3,а). Связь с водолазом, находящимся в задней полусфере при необходимости может быть осуществлена путем поворота на 180^o сферической оболочки 8 на поворотном основании.

Тактико-экономическая эффективность.

Предложенное устройство позволяет обеспечить обмен информацией между водолазами, работающими совместно в легководолазном снаряжении под водой без соединительных проводов. При этом, вследствии того, что в зоне работ водолазы находятся обычно лицом друг к другу предварительный поиск корреспондентов не требуется, что обеспечивается выбранными диаграммами приемо-излучателей.

Устройство позволяет организовать конференц. связь внутри группы водолазов, при этом обеспечивается высокая надежность связи, безопасность и удобство работы водолазов.