Способ обнаружения аварийного подводного объекта, лежащего на грунте, и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к поиску и спасению аварийных подводных объектов и может быть использовано при создании технических систем обнаружения аварийного подводного объекта, лежащего на грунте, а также для создания средств спасения и оказания помощи экипажу и пассажирам аварийного подводного объекта. Техническим результатом является расширение границ дальности (повышение скорости) обнаружения объекта, быстрое определение места расположения объекта на грунте и место предполагаемого всплытия ВИСС на поверхность, оперативное получение достоверной аварийной информации. Способ обнаружения объекта состоит в том, что пространство поиска облучают кодированным гидроакустическим сигналом, при всплытии на поверхность ВИСС, принадлежащего аварийному объекту, осуществляют запись информации с радиопередающей аппаратуры и определяют расстояние между поисковым судном и ВИСС, при этом одновременно с облучением пространства поиска кодированным гидроакустическим сигналом на поисковом судне следят за включением в работу гидроакустического маяка и записывают передаваемую маяком аварийную информацию, по сигналам маяка определяют пеленг на аварийный подводный объект и пеленг для движения поискового судна к ВИСС, при всплытии ВИСС на поверхность производят запись аварийной информации, транслируемой его радиотелепередающей аппаратурой, при подходе поискового судна к ВИСС подсоединяют кабели для установления связи с помещениями, пассажирами и экипажем аварийного объекта. Устройство обнаружения объекта содержит, по крайней мере, одно ВИСС, содержащее корпус, командное устройство с автономным источником питания и размыкатель, причем в корпусе размещены черный ящик и гидроакустический маяк с антенной, при этом к черному ящику подключены для записи кабели из всех помещений объекта, при этом аварийная информация и сообщения пассажиров и экипажа записываются в черный ящик по своим отдельным каналам, от черного ящика кабели подведены к разъемам на внешней поверхности верхней полусферы корпуса, к которым подсоединяются кабели с поискового судна, с черного ящика кабели подведены к радиотелепередающей аппаратуре и к гидроакустическому маяку с антенной, аналогичные кабели, минуя черный ящик, подведены к разъемам на внешней части корпуса ВИСС и к радиотелепередающей аппаратуре ВИСС, кроме этого, устройство содержит блок защиты от несанкционированного воздействия на размыкатель и на гидроакустический маяк черного ящика. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к поиску и спасению аварийного подводного объекта и может быть использовано при создании технических систем обнаружения аварийного подводного объекта, лежащего на грунте (обитаемого подводного аппарата, подводного транспортного средства, подводного танкера, туристского подводного судна и т.п.), а также для создания средств спасения и оказания помощи экипажу и пассажирам аварийного подводного объекта. Изобретение может быть применено и для надводных судов.

Известен способ обнаружения подводных объектов, лежащих на грунте, с помощью трала, который буксируется одним или двумя поисковыми судами [1]. Способ очень трудоемкий, ширина поиска, вероятность быстрого обнаружения нужного объекта среди других затонувших судов незначительная.

Известен фазовый параметрический гидролокатор бокового обзора для поиска и распознавания донных и заиленных объектов путем обработки отраженных гидроакустических сигналов [2]. Способ имеет ограниченную дальность обнаружения, малую ширину поиска, требует большой мощности излучения, поскольку требуется прием и обработка отраженных гидроакустических сигналов достаточной мощности.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является способ облучения подводных объектов набором специальных гидроакустических сигналов [3]. Недостаток способа - ограниченная дальность обнаружения, так как идентификация объекта поиска производится по отраженным сигналам, отсюда невозможность быстрого его обнаружения среди прочих затопленных судов и других объектов. Кроме этого, способ имеет ограниченные функциональные возможности.

Известен способ, реализованный в радиогидроакустическом устройстве для дистанционного отсоединения подводного изделия и контроля его местонахождения на поверхности моря [4], состоящий в том, что с поискового судна облучают пространство поиска подводного изделия гидроакустическим кодированным широкополосным сигналом управления для дистанционного отсоединения изделия, после всплытия изделия на поверхность записывают информацию радиопередатчика изделия, определяют расстояние между поисковым судном и всплывшим изделием, при подходе к нему поискового судна поднимают изделие на борт. Недостатки способа (принятого за прототип) применительно к новому предназначению: ограниченные функциональные возможности, в частности невозможно получить “аварийную” информацию о затонувшем объекте и др.

Известно устройство для обнаружения затонувшего подводного объекта - всплывающее средство (в виде буя), закрепленное на подводном объекте (подводном аппарате) с возможностью его отделения от подводного объекта посредством исполнительного механизма, имеющее гибкую связь, соединенную одним концом с буем, а другим - с корпусом подводного аппарата [5]. Недостаток устройства - ограниченные функциональные возможности.

Известна буйковая система, содержащая буй с гибкой с положительной плавучестью связью, связанный с подводным объектом с возможностью отделения от подводного объекта посредством исполнительного механизма [6]. Устройство также имеет ограниченные функциональные возможности.

Наиболее близким техническим решением (принятым за прототип) к заявляемому устройству является автономный всплывающий буй, содержащий корпус, соединенный с подводным объектом, командное устройство с аккумуляторной батареей, соединенное с размыкателем, посредством которого корпус соединен с подводным объектом [7].

Недостаток устройства - ограниченные функциональные возможности. Недостатки известного способа и устройства, принятых за прототип, состоят в том, что они не позволяют оперативно определить место расположения подводного объекта на грунте, получить требуемую информацию с борта объекта о причинах аварии, характере повреждений, состоянии экипажа и пассажиров, о требуемой помощи, о принятых решениях капитана и т.п. В результате затягивается принятие обоснованных решений для спасения и оказания помощи людям.

Техническим результатом способа обнаружения аварийного подводного объекта, лежащего на грунте, является быстрое (до всплытия ВИСС и его обнаружения на поверхности) и точное определение места расположения этого объекта на грунте и место предполагаемого всплытия ВИСС на поверхность, оперативное получение “аварийной” информации (уже на подходе поискового судна к месту расположения объекта на грунте) с большой вероятностью за счет дублирования различных источников этой информации. Также в результате способа появляется возможность оказания первой помощи пассажирам и экипажу объекта.

Технический результат способа обнаружения аварийного подводного объекта, лежащего на грунте, достигается тем, что при облучении пространства поиска аварийного подводного объекта кодированным гидроакустическим сигналом, присвоенным данному объекту, одновременно следят за включением в работу гидроакустического маяка ВИСС, принадлежащего объекту, и записывают передаваемую гидроакустическим маяком “аварийную” информацию (например, координаты объекта, глубина, крен, дифферент, состояние аварийного объекта, возможные причины аварии, принимаемые меры по ликвидации аварии и т.п., а также сообщения из помещений объекта, где размещены экипаж и пассажиры), по сигналам гидроакустического маяка уточняют пеленг на объект поиска и расстояние до него, а также пеленг для движения к всплывающему ВИСС, а при всплытии его на поверхность по команде с поискового средства осуществляют запись “аварийной” информации, транслируемой радиотелепередающей аппаратурой ВИСС.

Техническим результатом устройства для обнаружения аварийного подводного объекта, лежащего на грунте, являются расширение его функциональных возможностей, а именно повышение вероятности быстрого обнаружения аварийного подводного объекта, оперативное получение достоверной “аварийной” информации с объекта о состоянии объекта, экипажа и пассажиров и т.п., а также возможность им оказания первой помощи.

Технический результат достигается тем, что в корпусе ВИСС, принадлежащего подводному объекту, размещают “черный ящик” объекта и гидроакустический маяк. К “черному ящику” для записи подключены телефонные, телевизионные и измерительные кабели от всех помещений объекта, в которых размещаются экипаж и пассажиры, и установлены микрофоны, видеокамеры, датчики состояния помещений (температуры, содержания газов, высоты столба жидкости в помещении и т.п.). От “черного ящика” кабели подведены к гидроакустическому маяку, радиотелепередающей аппаратуре и разъемам, размещенным на внешней поверхности верхней сферы корпуса всплывающего спасательного средства. В “черном ящике” предусмотрены независимые каналы для записи и воспроизведения “аварийной” информации по объекту в целом, а также для информации из помещений подводного объекта, где размещается экипаж и пассажиры. При подсоединении кабеля с поискового средства к разъемам производится считывание “аварийной” и иной информации из “черного ящика”. Телефонные и телевизионные кабели из обитаемых помещений объекта, минуя “черный ящик”, подведены к разъемам на корпусе ВИСС и к радиотелепередающей аппаратуре. С использованием этих разъемов при подсоединении кабелей с поискового судна устанавливается аудио- и видеосвязь с экипажем и пассажирами.

Для отдачи ВИСС на всплытие предусмотрены командное устройство, включающее блок приема гидроакустических сигналов, дешифратор для сравнения кода сигнала с поискового средства и кода присвоенного данному подводному средству, блок формирования исполнительного сигнала на отдачу ВИСС и размыкатель. Для защиты от несанкционированного воздействия на отдачу ВИСС и включение в работу гидроакустического маяка между блоком формирования исполнительного сигнала и размыкателем установлен блок защиты. Входы блока защиты связаны с пультом управления объекта и устройствами подачи сигнала из обитаемых помещений об аварийной обстановке в помещении. Выходы блока защиты связаны с размыкателем и гидроакустическим маяком. Блок защиты пропускает исполнительный сигнал от командного устройства к размыкателю на отдачу ВИСС для всплытия и для включения в работу гидроакустического маяка при выполнении трех условий: равенстве нулю скорости хода и глубины под килем (сигналы об этом поступают в блок защиты из пульта управления) и подтверждения из пульта управления или любого обитаемого помещения (если вышел из строя пульт управления) об аварии подводного объекта в целом и аварийной обстановке в помещениях и необходимости срочной посторонней помощи.

К всплывающему спасательному средству одним концом и к подводному объекту другим концом подсоединены гибкие шланги с положительной плавучестью для подачи экипажу свежего воздуха, кислорода, жидкой пищи, средств пожаротушения, для удаления загрязненного воздуха и т.п.

В случае провала объекта ниже предельной глубины погружения ВИСС отдается автоматически с одновременным включением гидроакустического маяка. При этом также автоматически вся аппаратура внутри корпуса ВИСС подключается к автономным источникам питания, а кабели и гибкие шланги отделяются от корпуса ВИСС.

Результатом технического решения изобретения будут ускорение процесса поиска и определения места затопления аварийного подводного объекта, оперативное получение “аварийной” информации по состоянию объекта из записей “черного ящика”, в том числе из всех помещений, где размещаются экипаж и пассажиры. Как следствие, ускорится принятие обоснованных решений для спасения и оказания помощи экипажу аварийного объекта, в частности, путем передачи на аварийный объект необходимых средств обеспечения жизнедеятельности и спасения экипажа.

Устройство рассмотрим на примере подводного аппарата, имеющего три обитаемых помещения и одно ВИСС. На фиг.1 схематично представлено ВИСС, фиг.2 - схема устройства для отдачи ВИСС и включения гидроакустического маяка, на фиг.3 показан схематично сам подводный аппарат.

Устройство включает в себя ВИСС 1 подводного объекта 2, которое содержит корпус 3, “черный ящик” 4, соединенный кабелями 5 с пультом управления 6, с блоками датчиков 7 (температуры, состава газов, высоты столба жидкости в помещении и т.п.), микрофонами 8 и видеокамерами 9, размещенными в помещениях объекта, гидроакустический маяк 10 с антенной 11, радиотелепередающую аппаратуру 12 с антеннами 13, разъемы 14 и 14’ на корпусе 3 для подсоединения кабелей 15 и 15’ с поискового средства с переключателями каналов 16 и 16’, телефонные и телевизионные кабели 17 от обитаемых помещений объекта для связи с экипажем и пассажирами, телефонные и телевизионные кабели 17’ к радиотелепередающей аппаратуре 12 для радиотелефонной и видеосвязи, источники аварийного автономного питания 18, многожильный кабель-трос 19, связывающий корпус ВИСС 3 с подводным объектом 2, а также гибкие шланги 20. Для отдачи ВИСС 1 от объекта (и включения в работу гидроакустического маяка 10) предусмотрены командное устройство 21 в составе блока приема гидроакустических сигналов 22, дешифратора 23, блока формирования исполнительного сигнала 24 и аккумуляторной батареи 25, блок защиты 26, сигнальные устройства 27 для передачи в блок защиты 26 сигнала о подтверждении необходимости отдачи ВИСС из помещений объекта (I, II, III), размыкатель 28. При этом вся информация из помещений подводного объекта параллельно идет на пульт управления (на фиг.3 не показано).

Способ обнаружения аварийного подводного объекта реализуется следующим образом.

Поисковое средство (судно, летательный аппарат и т.п.), находясь в предполагаемом районе покладки аварийного подводного объекта 2 на грунт, с использованием гидроакустических средств (станций и/или гидрофонов) производит облучение пространства поиска закодированным гидроакустическим сигналом, который присвоен данному объекту. Одновременно с поискового средства следят за возможным включением в работу (на известной частоте) гидроакустического маяка 10 ВИСС, принадлежащего аварийному объекту. При включении маяк 10 передает “аварийную” информацию из “черного ящика” 4, которую записывают на борту поискового средства для анализа и подготовки решения по оказанию помощи объекту, его экипажу и пассажирам. По первым значениям пеленга на маяк 10 определяют направление на аварийный подводный объект и расстояние до него, по последующим пеленгам находят место предполагаемого всплытия ВИСС, куда и направляют поисковое средство. При появлении ВИСС на поверхности производят запись “аварийной” информации с объекта, транслируемой его радиотелепередающей аппаратурой 12. При необходимости по команде с поискового средства организуют радиотелефонную или видеосвязь с любым из помещений, где могут находиться люди.

Устройство для обнаружения аварийного подводного объекта, лежащего на грунте, работает следующим образом.

Гидроакустический закодированный сигнал поступает в командное устройство 21 (блоки 22, 23, 24) (фиг.2), где он принимается блоком приема сигналов 22 и передается в блок дешифрации 23 для сравнения кода сигнала с кодом подводного объекта. При полной идентичности кодов в блоке 24 формируется исполнительный сигнал для отдачи всплывающего спасательного средства 1. Из блока 24 исполнительный сигнал поступает в блок защиты 26. Назначение блока зашиты состоит в воспрепятствовании отдачи ВИСС на всплытие (и начала работы гидроакустического маяка) в процессе обычной эксплуатации подводного объекта по вине экипажа, пассажиров или по другим причинам. Отдача ВИСС на всплытие при нахождении аварийного объекта на грунте производится при выполнении трех условий: равенство нулю, скорость хода и глубины под килем (когда весь корпус объекта или его часть опираются на грунт). Данные о скорости хода и глубине под килем поступают в блок защиты 26 из пульта управления 6 (фиг.3). Однако эти два условия характерны и для неаварийного подводного объекта, лежащего на грунте. Поэтому вводится третье условие. В блок защиты 26 должен поступить специальный сигнал из пульта управления 6 об аварийном состоянии подводного объекта и необходимости срочной посторонней помощи или, при выходе пульта управления из строя, хотя бы из одного помещения (I, II, III), где размещаются экипаж и пассажиры, например, путем нажатия на кнопку 27. При этом приоритетным является подтверждение из пульта управления 6. Из блока защиты 26 исполнительный сигнал при выполнении всех трех условий поступает на размыкатель 28, который отдает ВИСС на всплытие. Одновременно исполнительный сигнал из блока 26 включает в работу гидроакустический маяк 10, размещенный в корпусе 3 ВИСС, который сразу же начинает передавать “аварийную” информацию из “черного ящика” 4, расположенного в том же корпусе ВИСС. Объем и состав “аварийной” информации в каждом отдельном случае зависит от особенностей назначения и эксплуатации, от характеристик подводного объекта. Запись на поисковом средстве сообщений гидроакустического маяка 10 за время всплытия ВИСС позволит начать подготовку к оказанию помощи и спасению находящихся в аварийном подводном объекте людей и самого объекта. В случае если ВИСС не дойдет до поверхности воды по той или иной причине (глубина моря несколько больше длины гибкой связи 19, соединяющей ВИСС с объектом, или эта связь отдалась не полностью, зацепилась за выступающие части корпуса объекта...), работа маяка позволит обнаружить ВИСС и извлечь его из воды. При наличии на подводном объекте нескольких ВИСС и, следовательно, нескольких гидроакустических маяков каждый маяк работает на своей частоте. При включении в работу маяки передают свой номер и “аварийную” информацию, записанную в “черном ящике”. Причем гидроакустический маяк может работать и в том случае, если ВИСС не будет отдано размыкателем 28 на всплытие по той или иной причине.

С момента всплытия ВИСС на поверхность включается в работу радиотелепередающая аппаратура 12 с антеннами 13, которая продолжает передавать в эфир “аварийную” информацию из “черного ящика” 4 как для поисковых средств (в полном объеме), так и на спутниковую систему спасения “КОСПАС-САРСАТ” (строго ограниченного объема). На поисковом средстве производится запись “аварийной” информации из эфира для планирования первоочередных мер по спасению экипажа, пассажиров, самого подводного объекта и оказанию помощи. По радиотелефону организуется связь через аппаратуру 12, к которой подключены телефонные кабели 17’ из всех обитаемых помещений, с экипажем и пассажирами, уточняются состояние людей, обстановка в аварийных помещениях, состояние аварийно-спасательных средств и др.

После обнаружения ВИСС на поверхности поисковое средство (судно, катер или шлюпка с судна) подходит к ВИСС и, если нет возможности поднять его на борт, подсоединяют кабели 15 и 15’ с переключателями каналов 16 и 16’ к разъемам 14 и 14’, размещенным на внешней верхней сфере корпуса 3 ВИСС. Подсоединение кабеля 15 с переключателем каналов 16 к разъему 14 позволяет без вскрытия корпуса ВИСС перезаписать из “черного ящика” требуемую “аварийную” и иную информацию. Подсоединение кабеля 15’ с переключателем каналов 16’ к разъемам 14’ телефонных и телевизионных кабелей 17, идущих из всех обитаемых помещений, позволяет установить аудио- и видеосвязь с экипажем и пассажирами любого помещения подводного объекта.

ВИСС, если позволят условия, может быть незамедлительно поднято на борт поискового судна. Помимо установления связи в реальном времени с людьми, может быть организована подача по гибким шлангам 20 по запросу с аварийного подводного объекта необходимых средств обеспечения жизнедеятельности людей, оказана первоочередная помощь экипажу и пассажирам подачей по шлангам свежего воздуха и удаления загрязненного, подачей жидкой пищи, кислорода, средств тушения пожара и т.п.

Из описания изобретения видно, что способ обнаружения аварийного объекта, лежащего на грунте, и устройство для его осуществления объединены единым изобретательским замыслом.

Источники информации

1. А.с. №861172, СССР. 1981 г.

2. Патент России №2039366, 6 G 01 S 15/00, 1995 г.

3. Патент России №2008692, 5 G 01 S 15/96, 1994 г.

4. Патент России №2167430, G 01 S 3/00, 2001 г.

5. Сагалевич А.М. Океанология и подводные обитаемые аппараты. М., 1987, с.76-77.

6. Патент России №2029708, 6 В 63 С 7/26, 1995 г.

7. Патент России №2025395, 5 В 63 В 22/06, 1994 г.

Формула изобретения

1. Способ обнаружения аварийного подводного объекта, лежащего на грунте, состоящий в том, что пространство поиска облучают с поискового судна кодированным гидроакустическим сигналом, присвоенным данному объекту, при всплытии на поверхность всплывающего информационно-спасательного средства (ВИСС), принадлежащего аварийному объекту, осуществляют запись информации с радиопередающей аппаратуры этого средства и определяют расстояние между поисковым судном и ВИСС, отличающийся тем, что одновременно с облучением пространства поиска кодированным гидроакустическим сигналом на поисковом судне следят за включением в работу гидроакустического маяка ВИСС и записывают передаваемую гидроакустическим маяком аварийную информацию: координаты объекта, глубину, крен, дифферент, состояние аварийного объекта, возможные причины аварии, решения капитана по ликвидации аварии, спасении пассажиров и экипажа; по сигналам гидроакустического маяка определяют пеленг на аварийный подводный объект и пеленг для движения поискового судна к ВИСС, при всплытии ВИСС на поверхность производят запись аварийной информации, транслируемой его радиотелепередающей аппаратурой, при подходе поискового судна к ВИСС подсоединяют кабели для установления телефонной и телевизионной связи с помещениями, пассажирами и экипажем аварийного объекта.

2. Устройство обнаружения аварийного подводного объекта, лежащего на грунте, состоящее, по крайней мере, из одного ВИСС, содержащего корпус, соединенный с подводным объектом гибкой связью, командное устройство с автономным источником питания и размыкатель, отличающееся тем, что в корпусе ВИСС размещены черный ящик подводного объекта и гидроакустический маяк с антенной, при этом к черному ящику подключены для записи телефонные, телевизионные и измерительные кабели из всех помещений объекта, где размещены экипаж и пассажиры и где установлены микрофоны, видеокамеры и датчики состояния помещений: температуры, содержания газов, высоты столба жидкости в помещении и другие, при этом аварийная информация и сообщения пассажиров и экипажа записываются в черный ящик по своим отдельным каналам, от черного ящика для считывания аварийной информации кабели подведены к разъемам на внешней поверхности верхней полусферы корпуса, к которым подсоединяются кабели с поискового судна, с черного ящика кабели подведены к радиотелепередающей аппаратуре и к гидроакустическому маяку с антенной для прямого установления телефонной и видеосвязи с обитаемыми помещениями затонувшего объекта, аналогичные телефонные и телевизионные кабели, минуя черный ящик, подведены к разъемам на внешней части корпуса ВИСС и к радиопередающей, телевизионной аппаратуре ВИСС для обеспечения радиотелефонной и видеосвязи, кроме этого устройство содержит блок защиты от несанкционированного воздействия на размыкатель и на гидроакустический маяк черного ящика.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что кабели с поискового судна, подключаемые к разъемам, снабжены переключателем каналов по числу помещений, в которых есть экипаж и пассажиры, с учетом каналов аварийной и иной информации для считывания из черного ящика, а также канала подачи электроэнергии к черному ящику.

4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что при наличии на объекте нескольких гидроакустических маяков каждый маяк работает на своей частоте, при включении в работу маяки передают свой номер и аварийную информацию, записанную в черном ящике.

5. Устройство по п.2, отличающееся тем, что входы блока защиты от несанкционированной отдачи на всплытие ВИСС и включения в работу гидроакустического маяка соединены с командным устройством, пультом управления подводного объекта и со всеми помещениями, где размещаются экипаж и пассажиры, а выходы блока защиты соединены с размыкателем и гидроакустическим маяком, причем блок защиты пропускает исполнительный сигнал из командного устройства для срабатывания размыкателя (отдачи ВИСС) и включения гидроакустического маяка только при одновременном выполнении трех условий: равенство нулю скорости хода подводного объекта; равенство нулю глубины под килем; поступление сигнала из пульта управления подводного объекта или (при выходе пульта из строя) хотя бы из одного помещения, где есть экипаж, пассажиры, об аварийном состоянии объекта, помещения и необходимости срочной посторонней помощи.

6. Устройство по п.2, отличающееся тем, что аварийная информация передается по гидроакустическому маяку при нахождении ВИСС под водой и транслируется на поисковые средства через антенны радиотелепередающей аппаратуры после его всплытия на поверхность.

7. Устройство по п.2, отличающееся тем, что питание черного ящика, гидроакустического маяка, командного устройства и всех других устройств, в том числе датчиков, микрофонов и видеокамер объекта до начала всплытия ВИСС производится от бортовой сети, а при выходе сети из строя или отрыве этого средства от корпуса объекта питание этих устройств автоматически переводится на автономные источники энергии.

8. Устройство по п.2, отличающееся тем, что размыкатель по сигналу из командного устройства освобождает ВИСС для всплытия автоматически в случае провала аварийного подводного объекта ниже предельной глубины погружения, при этом корпус средства автоматически освобождается от гибкой связи и всех кабелей, идущих к нему от объекта, одновременно включается в работу гидроакустический маяк, который в дальнейшем может функционировать до любой заданной глубины.

9. Устройство по п.2, отличающееся тем, что к корпусу ВИСС одним концом и к подводному объекту другим концом подсоединен хотя бы один гибкий шланг с положительной плавучестью для подачи по нему в подводный объект свежего воздуха, кислорода, жидкой пищи, средств борьбы с пожарами, удаления загрязненного воздуха и т.п.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3