Акустический указатель направления (аун) (варианты)

Изобретение относится к портативным, малогабаритным устройствам, предназначенным для обнаружения водолазом и определения пространственного положения малоразмерных подводных объектов. Техническим результатом является создание высокоточной малогабаритной гидроакустической системы определения направления на объект при работе в акваториях с низкой прозрачностью. Акустический указатель направления содержит источник питания, приемное устройство, устройство формирования зондирующих импульсов, устройство управления и синхронизации, индикатор и антенну, при этом в него дополнительно введены коммутатор приемных преобразователей и коммутатор элементов индикатора, антенна содержит один излучатель акустических импульсов и три приемных преобразователя, индикатор содержит три столбца три столбца вертикально расположенных элементов индикации. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к портативным, малогабаритным устройствам, предназначенным для обнаружения водолазом и определения с максимальной точностью пространственного положения малоразмерных подводных объектов при отсутствии оптической видимости, и может быть использовано в качестве прицела к различным видам ружей для подводной охоты.

Известны гидроакустические станции (ГАС) различных отечественных и зарубежных фирм, таких как: «Orcatron» Канада, «Elac» Германия, «Helle» Великобритания, которые выпускают широкий диапазон портативных ГАС для водолазов, а также авторское свидетельство СССР №187327 «Гидроакустический прибор для обнаружения подводных препятствий и определения их координат» A1, G 01 S 13/00, оп. 01.01.1966 г.; авторское свидетельство СССР №1802350 «Импульсный гидролокатор», А1, G 01 S 11/00, оп. 15.03.1993 г.; Митько В.Б. и др., Гидроакустические средства связи и наблюдения. Л., «Судостроение», 1982, стр.5, 11, 13, 14, 74, 75, рис.1.1; патент РФ №20389 «Гидролокатор обнаружения и классификации надводных и подводных целей для надводных кораблей», U1, G 01 S 15/02, оп. 27.10.2001 г.

Недостатком таких систем является необходимость решения компромисса между габаритными размерами ГАС и точностью определения направления на объект. В известных устройствах диаграмма направленности определяется как одноэлементными приемопередающими антеннами /преобразователями, формирующими однолучевую диаграмму направленности, так и многоэлементными антеннами, формирующими или многолучевую диаграмму направленности, или однолучевую по принципу фазированной антенной решетки (ФАР)/.

В известных устройствах для повышения точности определения координат необходимо получить как можно более узкую однолучевую диаграмму направленности, формируемую антенной или как можно более узкие отдельные диаграммы многолучевой антенны, формируемые каждым элементом многоэлементной антенны. А из уровня техники известно, что ширина диаграммы направленности обратно пропорциональна апертуре антенны или излучателя.

Целью изобретения является создание простой портативной, малогабаритной ГАС, в которой высокая точность определения направления на объект в сферической системе координат обеспечивалась бы при ограниченных размерах антенных преобразователей и ограниченных энергетических ресурсах.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является Гидроакустический прибор для обнаружения подводных препятствий и определения их координат, описанное в авторском свидетельстве СССР №187327 A1, G 01 S 13/00, оп. 01.01.1966. Прибор содержит источник питания, приемное устройство, устройство формирования зондирующих импульсов, устройство управления и синхронизации, формирующее временную диаграмму работы прибора, индикатор и антенну. Однако, этому прибору присущи вышеперечисленные недостатки.

Проведенный анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого изобретения, позволяет установить, что заявителем не обнаружены технические решения, характеризующиеся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявляемом объекте, изложенных в формуле изобретения, а именно определенное расположение трех приемных преобразователей, сигнал от которых передается на определенные столбцы индикатора в которых количество включаемых элементов прямо пропорционально амплитуде принятого приемным преобразователем сигнала.

Поставленная цель достигается тем, что в акустический указатель направления (АУН) содержащий источник питания, приемное устройство, устройство формирования зондирующих импульсов, устройство управления и синхронизации, формирующее временную диаграмму работы устройства, индикатор и антенну, дополнительно введены коммутатор приемных преобразователей и коммутатор столбцов индикатора, а антенна содержит один излучатель акустических импульсов и три приемных преобразователя, расположенных так, что формируемая их диаграммами направленности линия равносигнального направления совпадает с линией максимально излучаемой мощности излучателя акустических импульсов, а индикатор содержит три столбца вертикально расположенных элементов индикации, причем выходы приемных преобразователей подключены ко входу коммутатора приемных преобразователей, выход которого подключен ко входу приемного устройства выход которого подключен к коммутатору элементов индикации и столбцов, с выходов которого сигнал, пропорциональный амплитуде принятого приемным преобразователем сигнала, поступает на соответствующий столбец индикатора, количество включаемых элементов которого прямо пропорционально амплитуде принятого соответствующим приемным преобразователем сигнала.

Поставленная цель может быть достигнута и в том случае, если в акустический указатель направления, содержащий источник питания, приемное устройство, устройство формирования зондирующих импульсов, устройство управления и синхронизации, формирующее временную диаграмму работы устройства, индикатор и антенну, отличающийся тем, что в него дополнительно введены два приемных устройства, а антенна содержит один излучатель акустических импульсов и три приемных преобразователя, расположенных так, что формируемая диаграммами направленности линия равносигнального направления совпадает с линией максимально излучаемой мощности излучателя акустических импульсов, а индикатор содержит три столбца вертикально расположенных элементов индикации, причем выходы приемных преобразователей подключены к соответствующим входам приемных устройств, выходы которых подключены к соответствующим столбцам индикатора, количество включаемых элементов которого прямо пропорционально амплитуде принятого соответствующим приемным преобразователем сигнала.

Функционально прибор состоит из следующих частей (фиг.1, фиг.2):

1 - антенное устройство;

2 - излучатель акустических импульсов;

3, 4, 5 - приемные преобразователи акустических импульсов;

6 - устройство формирования зондирующих импульсов;

7 - коммутатор приемных преобразователей;

9, 14, 15 - приемное устройство;

8 - устройство управления и синхронизации;

10 - устройство определения дальности;

12 - индикатор;

13- устройство питания;

11 - коммутатор элементов индикатора.

Акустический указатель направления работает следующим образом.

Устройство управления и синхронизации формирует временную диаграмму работы АУН для синхронизации работы функциональных узлов. Устройство формирования зондирующих импульсов управляет работой излучателя акустических импульсов, излучающего в пространство зондирующий импульс. Отраженные эхо сигналы поступают на приемные преобразователи, выходы которых поочередно подключаются через коммутатор на вход приемного устройства, с выхода которого через коммутатор элементов индикации продетектированный сигнал, пропорциональный амплитуде сигнала, с выхода приемного преобразователя подается на соответствующий столбец элементов индикатора. При этом количество светящихся элементов столбца пропорционально амплитуде продетектированного сигнала. Поскольку диаграммы направленности приемных преобразователей разнесены в пространстве, то по соотношению количества светящихся элементов в 3-х столбцах индикатора можно определить пространственное положение объекта визирования в сферической системе координат относительно равносигнального направления.

Наведение на объект осуществляется визуально с использованием индикатора, добиваясь такого положения АУН, при котором в каждом из трех столбцов светится одинаковое количество элементов. В этом случае объект находится на линии равносигнального направления диаграмм направленности приемных преобразователей совпадающей с продольной осью АУН. На индикаторе прибора также расположены два семисегментных цифровых индикатора, на которые подаются коды, пропорциональные расстоянию до объекта. Дальность до объекта определяется по запаздыванию отраженного от объекта эхосигнала по отношению к зондирующему импульсу.

По данному техническому предложению на предприятии изготовлены опытные образцы, подтверждающие все указанные технические характеристики.

Схема прибора предусматривает применение временной автоматической регулировки усиления и ручную регулировку уровня сигналов. С помощью ручной регулировки усиления оператор устанавливает необходимый уровень сигнала, подаваемого на индикатор. Это позволяет исключить как перегрузку индикаторов, так и влияние шумовых составляющих сигнала на точность определения направления путем выбора оптимальной высоты свечения столбцов светодиодов.

1. Акустический указатель направления, содержащий источник питания, приемное устройство, устройство формирования зондирующих импульсов, устройство управления и синхронизации, формирующее временную диаграмму работы акустического указателя направления для синхронизации работы функциональных узлов, индикатор и антенну, отличающийся тем, что в него дополнительно введены коммутатор приемных преобразователей и коммутатор элементов индикатора, а антенна содержит один излучатель акустических импульсов, управляемый устройством формирования зондирующих импульсов, и три приемных преобразователя, расположенных так, что формируемая диаграммами направленности которых линия равносигнального направления совпадает с линией максимально излучаемой мощности излучателя акустических импульсов, индикатор содержит три столбца вертикально расположенных элементов индикации, причем выходы приемных преобразователей подключены ко входу коммутатора приемных преобразователей, выход которого подключен ко входу приемного устройства, выход которого подключен к коммутатору элементов индикации, с выходов которого сигнал, пропорциональный амплитуде принятого приемным преобразователем сигнала поступает на соответствующий столбец индикатора, при этом количество включаемых элементов индикации прямо пропорционально амплитуде принятого приемным преобразователем сигнала.

2. Акустический указатель направления, содержащий источник питания, приемное устройство, устройство формирования зондирующих импульсов, устройство управления и синхронизации, формирующее временную диаграмму работы акустического указателя направления для синхронизации работы функциональных узлов, индикатор и антенну, отличающийся тем, что в него дополнительно введены два приемных устройства, а антенна содержит один излучатель акустических импульсов, управляемый устройством формирования зондирующих импульсов, и три приемных преобразователя, расположенных так, что формируемая диаграммами направленности которых линия равносигнального направления совпадает с линией максимально излучаемой мощности излучателя акустических импульсов, а индикатор содержит три столбца вертикально расположенных элементов индикации, причем выходы приемных преобразователей подключены к соответствующим входам приемных устройств, выходы которых подключены к соответствующим столбцам индикатора, при этом количество включаемых элементов индикации прямо пропорционально амплитуде принятого приемным преобразователем сигнала.