гидроакустическое устройство для дистанционного отсоединения его от подводного изделия

Формула изобретения

Гидроакустическое устройство для дистанционного отсоединения его от подводного изделия, содержащее блок излучения сигнала, в котором последовательно электрически соединены генератор кодированных широкополосных сигналов управления, усилитель мощности и гидроакустический излучатель кодированных широкополосных сигналов управления, блок приема сигналов, в котором последовательно электрически соединены гидрофон, усилитель и дешифратор кодированных широкополосных сигналов управления, электромагнитное реле, являющееся выходом блока приема сигналов и соединенное с механическим размыкателем, при этом блок приема сигналов размещен в герметичном отсеке, запас фала, при этом электрическое питание усилителя и дешифратора кодированных широкополосных сигналов управления осуществляется с помощью высокоемкостного и многократно перезаряжаемого аккумулятора, для включения блока приема сигналов в дежурный режим используется наружный съемный ключ, соединяемый с механическим размыкателем, отличающееся тем, что в качестве герметичного отсека используется пластиковый корпус определенной формы, обладающий собственной положительной плавучестью, запас фала расположен в контейнере, прикрепленном к пластиковому корпусу, дополнительно содержит емкостной накопитель и устройство для аварийной подачи сигнала управления, при этом на первый вход емкостного накопителя подается сигнал с выхода дешифратора кодированных широкополосных сигналов управления, а на второй вход емкостного накопителя подается сигнал с выхода устройства для аварийной подачи сигнала управления, емкостной накопитель соединен с электромагнитным реле, питание устройства для аварийной подачи сигнала управления осуществляется от высокоемкостного и многократно перезаряжаемого аккумулятора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области гидроакустической техники и может быть использовано в гидроакустических системах дистанционного управления, а также в подсистемах гидроакустического телеуправления.

Устройство содержит блок излучения сигнала, в котором последовательно электрически соединены генератор кодированных широкополосных сигналов управления, усилитель мощности и гидроакустический излучатель кодированных широкополосных сигналов управления и блок приема сигналов, в котором последовательно электрически соединены гидрофон, усилитель, дешифратор кодированных широкополосных сигналов управления, емкостной накопитель и электромагнитное реле, являющееся выходом блока приема сигналов и соединенное с механическим размыкателем, последовательно электрически соединенные высокоемкостной и многократно перезаряжаемый аккумулятор и устройство аварийной подачи сигнала управления, выход которого подключен ко второму входу емкостного накопителя параллельно дешифратору кодированных широкополосных сигналов управления, электрическое питание усилителя, дешифратора кодированных широкополосных сигналов управления и устройства аварийной подачи сигнала управления осуществляется с помощью высокоемкостного и многократно перезаряжаемого аккумулятора, при этом блок приема сигналов размещен в герметичном отсеке пластикового корпуса определенной формы, обладающего собственной положительной плавучестью, запас фала находится в контейнере, прикрепленном к пластиковому корпусу, для включения блока приема сигналов в дежурный режим используется наружный съемный ключ, соединяемый с механическим размыкателем.

С введением новых элементов появилась возможность повысить надежность срабатывания устройства (за счет устройства аварийной подачи сигнала управления), повысить надежность морской части устройства (за счет исключения из его конструкции дополнительного сигнального буя и размещения запаса фала внутри специального контейнера, прикрепленного к пластиковому корпусу), повысить автономность устройства (за счет включения в его конструкцию емкостного накопителя), упростить конструкцию, весогабаритные характеристики и себестоимость устройства в целом, что и является достигаемым техническим результатом.

Изобретение относится к гидроакустической технике и может быть использовано в гидроакустических системах дистанционного управления, а также в подсистемах гидроакустического телеуправления. Различные гидроакустические размыкатели входят также в состав подводных маяков систем позиционирования длительного действия, используются при организации позиционирования сложных подводных работ. Они достаточно широко применяются при строительстве на дне подводных сооружений, оборудовании буровых скважин и т.д. /1-5/.

Известно устройство для отсоединения подводного изделия от якоря и визуального обозначения его местоположения на поверхности моря, содержащее последовательно механически соединенные стержень определенного диаметра, выполненный из специального материала, разрушающегося в морской среде через заданное (определяемое диаметром стержня) время, фал и плавучесть в виде сигнального буя /1/.

К недостаткам данного устройства относятся:

1. Невозможность управлять процессом всплытия сигнального буя на поверхность моря.

2. Низкая надежность устройства.

Известно гидроакустическое устройство для дистанционного отсоединения подводного изделия и обозначения его местоположения, содержащее: блок излучения сигналов, в котором последовательно электрически соединены генератор кодированных гармонических сигналов управления, усилитель мощности и излучатель гидроакустических сигналов; первый блок приема сигналов, в котором последовательно электрически соединены гидрофон, усилитель, дешифратор кодированных гармонических сигналов управления, электромагнитное реле, при этом электрическое питание перечисленных выше элементов осуществляется с помощью автономного источника питания, выход электромагнита (являющегося выходом блока приема сигналов) механически соединен с размыкателем, а блок приема и размыкатель выполнены в герметичном корпусе; механически соединенные блок приема сигналов, размыкатель, фал и сигнальный буй, выполненный в виде плавучести /3/.

К недостаткам данного устройства относятся:

1. Низкая помехозащищенность, обусловленная использованием простых (гармонических) сигналов управления, что не исключает возможность случайного срабатывания исполнительного механизма устройства.

2. Низкая надежность устройства, не исключающая возможности "подбора" параметров сигнала управления и похищения подводного изделия.

3. Невозможность оценки координат устройства и системы в целом после их всплытия на поверхность моря.

4. Сложность в обслуживании устройства, связанная с его разгерметизацией в процессе перезарядки аккумулятора.

5. Ограниченная кратность срабатывании, обусловленная техническими возможностями аккумулятора.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту относится гидроакустическое устройство (выбранное в качестве устройства-прототипа) для дистанционного отсоединения подводного изделия и определения его местоположения на поверхности моря, содержащее блок излучения сигналов, в котором последовательно электрически соединены генератор кодированных широкополосных сигналов управления, усилитель мощности и излучатель гидроакустических сигналов; первый блок приема сигналов, в котором последовательно электрически соединен гидрофон, усилитель, дешифратор кодированных широкополосных сигналов управления, электромагнитное реле, при этом электрическое питание перечисленных выше элементов осуществляется с помощью высокоемкостного и многократно перезаряжаемого источника питания, выход электромагнита (являющегося выходом первого блока приема сигналов) механически соединен с размыкателем, а первый блок приема сигналов и размыкатель выполнены в герметичном корпусе; механически соединенные размыкатель, фал и сигнальный буй, обеспечивающий подъем всей системы на поверхность моря, при этом внутри сигнального буя в герметичном корпусе находится второй блок приема сигналов, содержащий последовательно электрически соединенные (однотипные с первым блоком приема сигналов) гидрофон, усилитель, дешифратор кодированных широкополосных сигналов управления, а также последовательно электрически соединенные таймер и ключ для включения радиопередатчика и проблескового маяка, а также аналогичный (по отношению к первому блоку) автономный источник питания, обеспечивающий электрическое питание перечисленных выше элементов; блоки приема радиосигналов и определения расстояния до его источника /5/.

К недостаткам устройства-прототипа относятся:

1. Ограниченная автономность работы из-за неполного расходования ресурса аккумулятора.

2. Недостаточная надежность из-за отсутствия аварийного управления процессом всплытия.

3. Сложность морской части устройства, снижающая надежность его применения в целом, в частности наличие специального буя, раскрепление запаса фала в виде бухты и т.д.

4. Громоздкость конструкции электронной части устройства. Например, применение двух блоков приема гидроакустических сигналов, радиопередатчика, радиоприемника и системы технического контроля дистанции между судном и находящимся на поверхности моря блоком приема сигналов.

5. Значительные весогабаритные характеристики и высокая себестоимость устройства в целом.

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

Технический результат изобретения заключается в создании гидроакустического устройства, способного дистанционно отсоединять подводное изделие, контролировать местоположение блока приема сигналов на поверхности моря после его всплытия при приеме гидроакустических кодированных широкополосных сигналов управления, при повышении его надежности, увеличении автономности, упрощении конструкции, уменьшении весогабаритных характеристик и себестоимости устройства в целом.

Поставленная цель достигается тем, что в известном гидроакустическом устройстве для дистанционного отсоединения подводного изделия и контроля его местоположения на поверхности моря, содержащем блок излучения сигнала, в котором последовательно электрически соединены генератор кодированных широкополосных сигналов управления, усилитель мощности и гидроакустический излучатель кодированных широкополосных сигналов управления, блок приема сигналов, в котором последовательно электрически соединены гидрофон, усилитель, дешифратор кодированных широкополосных сигналов управления, электромагнитное реле, являющееся выходом блока приема сигналов и соединенное с механическим размыкателем, при этом блок приема сигналов размещен в герметичном отсеке, запас фала, при этом электрическое питание усилителя и дешифратора кодированных широкополосных сигналов управления осуществляется с помощью высокоемкостного и многократно перезаряжаемого аккумулятора, для включения блока приема сигналов в дежурный режим используется наружный съемный ключ, соединяемый с механическим размыкателем, в качестве герметичного отсека используется пластиковый корпус определенной формы, обладающий собственной положительной плавучестью, запас фала расположен в специальном контейнере, прикрепленном к пластиковому корпусу, дополнительно содержит емкостной накопитель и устройство для аварийной подачи сигнала управления, при этом на первый вход емкостного накопителя подается сигнал с выхода дешифратора кодированных широкополосных сигналов управления, а на второй вход емкостного накопителя подается сигнал с выхода устройства для аварийной подачи сигнала управления, с помощью усилителя осуществляется усиление гидроакустических сигналов, в дешифраторе гидроакустических сигналов производится их дешифрация, сигнал управления подается на емкостной накопитель и далее на электромагнитное реле либо с выхода дешифратора гидроакустических сигналов, либо с выхода устройства для аварийной подачи сигнала управления, при этом сигнал управления подается на емкостной накопитель с устройства для аварийной подачи сигналов управления в случае снижения напряжения питания в высокоемкостном многократно перезаряжаемом аккумуляторе ниже порогового уровня, питание устройства для аварийной подачи сигнала управления осуществляется от высокоемкостного и многократно перезаряжаемого аккумулятора.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства. Устройство содержит блок излучения сигнала (1), в котором последовательно электрически соединены генератор кодированных широкополосных сигналов управления (2), усилитель мощности (3) и гидроакустический излучатель кодированных широкополосных сигналов управления (4), блок приема сигналов (5), в котором последовательно электрически соединены гидрофон (6), усилитель (7), дешифратор кодированных широкополосных сигналов управления (8), емкостной накопитель (9) и электромагнитное реле (10), являющееся выходом блока приема сигналов (5) и соединенное с механическим размыкателем (11), последовательно электрически соединенные высокоемкостной и многократно перезаряжаемый аккумулятор (12) и устройство аварийной подачи сигнала управления (13), выход которого подключен ко второму входу емкостного накопителя (9) параллельно дешифратору кодированных широкополосных сигналов управления (8), электрическое питание усилителя (7), дешифратора кодированных широкополосных сигналов управления (8) и устройства аварийной подачи сигнала управления (13) осуществляется с помощью высокоемкостного и многократно перезаряжаемого аккумулятора (12), при этом блок приема сигналов (5) размещен в герметичном отсеке пластикового корпуса определенной формы (14), обладающего собственной положительной плавучестью, запас фала (15) находится в контейнере (16), прикрепленном к пластиковому корпусу (14), для включения блока приема сигналов (5) в дежурный режим используется наружный съемный ключ (17), соединяемый с механическим размыкателем (11).

Устройство функционирует следующим образом.

В блоке излучения сигнала (1) с помощью генератора (2) кодированных широкополосных сигналов управления, усилителя мощности (3) и гидроакустического излучателя (4) кодированных широкополосных сигналов управления формируется, усиливается и ненаправленно, в том числе в сторону приемного блока (5), излучается гидроакустический кодированный широкополосный сигнал управления.

С помощью гидрофона (6) блока приема сигналов (5) осуществляется прием гидроакустического кодированного широкополосного сигнала управления. В усилителе (7) производится усиление данного сигнала до необходимого уровня, а в дешифраторе (8) проверяется его соответствие установленному в блоке излучения сигналов (1) коду. С выхода дешифратора (8) сигнал управления подается на вход емкостного накопителя (9), который начинает заряжаться до напряжения, соответствующего напряжению срабатывания электромагнитного реле (10), и далее приводится в действие механический размыкатель (11), который отсоединяет блок приема сигналов (5), находящийся в герметичном отсеке пластикового корпуса определенной формы (14) от подводного изделия.

В случае снижения напряжения питания в высокоемкостном многократно перезаряжаемом аккумуляторе (12) ниже порогового уровня, который постоянно контролируется в устройстве для аварийной подачи сигнала управления (13), с выхода последнего на второй вход емкостного накопителя (9) подается сигнал управления, и емкостной накопитель (9) начинает заряжаться до напряжения, соответствующего напряжению срабатывания электромагнитного реле (10), и далее приводится в действие механический размыкатель (11), который отсоединяет блок приема сигналов (5), находящийся в герметичном отсеке пластикового корпуса определенной формы (14) от подводного изделия.

После механического отсоединения от подводного изделия блок приема сигналов (5), находящийся в герметичном отсеке пластикового корпуса определенной формы (14), благодаря положительной плавучести последнего начинает всплывать на поверхность моря, при этом разматывается запас фала (15), размещенный в контейнере (16), прикрепленного к пластиковому корпусу определенной формы (14). В момент всплытия блока приема сигналов на поверхность моря начинается его визуальный и технический (с помощью судового радара) поиск, а в дальнейшем осуществляется контроль его местоположения на поверхности моря.

После подъема устройства на борт судна осуществляется (при необходимости) перезарядка высокоемкостного многократно перезаряжаемого аккумулятора (12), или при помощи наружного съемного ключа (17), соединяемого с механическим размыкателем (11), производится включение блока приема сигналов (5) в дежурный режим.

На фиг.2 представлен внешний вид блоков излучения и приема сигналов разработанного устройства. Следует заметить, что на фиг.2 умышленно не показан внешний вид контейнера (16) с запасом фала (15), так как форма контейнера и тип фала являются коммерческой тайной.

Испытания разработанного устройства проводились в 2000 и 2001 годах в заливе Петра Великого (Японское море) при волнении моря до 3...4 баллов и температуре воды от 3 до 21 градусов Цельсия. При том были получены следующие основные результаты:

- дальность срабатывания механического размыкателя после приема гидроакустического кодированного широкополосного сигнала управления находилась в пределах до 3. ..5 км (в зависимости от помехосигнальных и гидролого-акустических условий);

- для срабатывания механического размыкателя требовалось излучить одну последовательность гидроакустических кодированных широкополосных сигналов управления.

Сопоставительный анализ с устройством-прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых признаков:

1. Дополнительно содержит устройство аварийной подачи сигнала управления.

2. Дополнительно содержит емкостной накопитель.

3. Дополнительно содержит контейнер.

4. Герметичный отсек блока приема сигналов выполнен из пластика и имеет определенную форму, что исключает необходимость применения специального сигнального буя.

5. Запас фала размещен внутри контейнера, прикрепленного к пластиковому корпусу, что упрощает морскую часть устройства.

Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию "новизна".

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

В радиотехнике, гидроакустике и морской технике хорошо известно применение перечисленных по п.п.2-5 элементов, входящих в конструкцию устройства. Однако не известно использование устройства аварийной подачи сигнала управления в случае снижения напряжения питания в высокоемкостном многократно перезаряжаемом аккумуляторе ниже порогового уровня.

Таким образом, наличие "новых существенных признаков", в совокупности с хорошо известными, обеспечивает появление у заявляемого решения нового свойства, не совпадающего со свойствами известных технических решений - контролировать местоположение блока приема сигналов на поверхности моря после его всплытия при приеме гидроакустических кодированных широкополосных сигналов управления, при повышении его надежности, увеличении автономности, упрощении конструкции, уменьшении весогабаритных характеристик и себестоимости устройства в целом.

При этом:

1. Увеличение автономности работы устройства достигается за счет использования в его конструкции емкостного накопителя и более полного расходования ресурса аккумулятора.

2. Повышение надежности работы устройства достигается за счет включения в его конструкцию устройства аварийной подачи сигнала управления и реализации режима аварийного всплытия устройства на поверхность моря в случае снижения напряжения питания в высокоемкостном многократно перезаряжаемом аккумуляторе ниже порогового уровня.

3. Упрощение морской части устройства и повышение надежности его применения в целом достигается за счет исключения из конструкции устройства специального буя, раскрепление запаса фала в виде бухты и т.д., а также размещением блока приема сигналов в герметичном отсеке пластикового корпуса определенной формы, обладающего собственной положительной плавучестью, нахождением запаса фала в контейнере, прикрепленном к пластиковому корпусу.

4. Упрощение конструкции электронной части устройства достигается за счет исключения второго блока приема гидроакустических сигналов, радиопередатчика, радиоприемника, системы технического контроля дистанции между судном и находящимся на поверхности моря блоком приема сигналов и т.д.

5. Уменьшение весогабаритных характеристик и себестоимости устройства в целом достигается за счет реализации вышеперечисленных пунктов 3 и 4.

Источники информации

1. Боровиков П. Н., Самарский В.Н. Подводная техника морских нефтепромыслов. - Л.: Судостроение, 1984.

2. Вишняков В.А., Меренов И.В. Глубоководная водолазная техника. - Л.: Судостроение, 1982.

3. Коробов А. А., Левин B.C., Лукочиков А.В. и др. - Л.: Судостроение, 1980, с.20.

4. Проблемы исследования и освоения Мирового океана. - Л.: Судостроение, 1979.

5. Бахарев С.А, Шор Ю.Л. Патент 2122350, RU, C1, 31.12.97.