Гидроакустическая измерительная стационарная система

Изобретение относится к гидроакустике и может быть использовано для гидроакустических исследований в морях и океанах. Гидроакустическая измерительная стационарная система содержит заякоренное универсальное спуско-подъемное устройство с кабельной линией связи, электрически связанной посредством магистрального кабеля с надводным центром управления, вытяжной поплавок и носитель аппаратуры. Вытяжной поплавок своей нижней частью прикреплен к кабельной линии связи, а концы соединительного кабеля прикреплены к верхней части вытяжного поплавка и нижней части носителя аппаратуры. Кабельная линия связи электрически соединена с соединительным кабелем посредством промежуточного кабеля, уложенного во внутренней полости вытяжного поплавка. Вдоль половины соединительного кабеля, примыкающей к вытяжному поплавку, равномерно распределены балластные грузы. Суммарная отрицательная плавучесть балластных грузов превышает положительную плавучесть носителя аппаратуры не более чем на 20%. Такое выполнение системы позволяет устранить влияние вибропомех на результаты измерений. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к гидроакустике и может быть использовано для гидроакустических исследований в морях и океанах.

Известны гидроакустические измерительные стационарные системы (ГИСС) того же назначения, содержащие заякоренное универсальные спуско-подъемное устройство (УСПУ), кинематически связанное через кабельную линию связи (КЛС) с носителем аппаратуры (НА) положительной плавучести, включающем в себя измерительные гидрофоны, причем КЛС электрически соединена через магистральный кабель с надводным центром управления (НЦУ) (патент РФ №2220069, кл. 7 В63В 22/00, 2003; патент РФ №2172272, кл. 7 В63В 22/00, 2001).

Последняя ГИСС принята за прототип.

Недостатком известных систем в том числе и прототипа является высокий уровень вибропомех, возникающих на констуктивных элементах системы. Вибропомехи в виде фоновых шумов в инфразвуковом диапазоне частот непосредственно поступают на вход НА ГИСС, уменьшая соотношение сигнал/шум в частотном диапазоне, наиболее пригодном для исследования гидроакустических характеристик шумящих объектов.

Другим недостатком прототипа является его низкая эксплуатационная способность при проведении регламентных и ремонтных работ на акватории. Это связано с необходимостью подъема на поверхность акватории НА.

Техническим результатом, получаемым от внедрения изобретения, является устранение влияния вибропомех на результаты измерений и повышение эксплуатационности ГИСС в морских условиях.

Поставленный технический результат достигается за счет того, что в известной ГИСС, содержащей заякоренное УСПУ, кинематически связанное через кабельную линию связи с НА положительной плавучести, включающем в себя измерительные гидрофоны, причем НА электрически связан через кабельную линию связи и магистральный кабель с НЦУ, дополнительно содержит вытяжной поплавок, соединительный кабель, промежуточный кабель и балластные грузы, при этом вытяжной поплавок своей нижней частью прикреплен к кабельной линии связи, а концы соединительного кабеля прикреплены к верхней части вытяжного поплавка и нижней части НА, промежуточный кабель уложен во внутренней полости вытяжного поплавка, причем электрическая связь носителя аппаратуры с НЦУ дополнительно осуществляется через соединительный кабель и промежуточный кабель, а балластные грузы равномерно распределены вдоль половины соединительного кабеля, примыкающей к вытяжному поплавку, при этом отрицательная суммарная плавучесть грузов превышает положительную плавучесть НА не более чем на 20%.

Кроме того, балластные грузы равномерно распределены вдоль половины соединительного кабеля, примыкающей к вытяжному поплавку, начиная с расстояния от верхней части вытяжного поплавка, превышающего диаметр вытяжного поплавка.

ГИСС дополнительно содержит промежуточный поплавок положительной плавучести, закрепленный на соединительном кабеле на участке между вытяжным поплавком и первым балластным грузом, при этом величина положительной плавучести промежуточного поплавка превышает нескомпенсированную положительной плавучестью носителя аппаратуры отрицательную плавучесть балластных грузов.

Кроме того, ГИСС дополнительно содержит несколько промежуточных поплавков положительной плавучести, равномерно закрепленных вдоль соединительного кабеля на участке между вытяжным поплавком и первым балластным грузом, примыкающим к вытяжному поплавку, при этом величина суммарной положительной плавучести промежуточных поплавков превышает нескомпенсированную положительной плавучестью носителя аппаратуры отрицательную плавучесть балластных грузов.

Концы соединительного и промежуточного кабелей прикреплены к верхней части вытяжного поплавка с помощью разъема, а промежуточный кабель свободно уложен во внутренней полости вытяжного поплавка.

Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1-4 представлены схемы реализации ГИСС по основному и дополнительным пунктам формулы изобретения.

ГИСС содержит заякоренное УСПУ 1, выполненное, например, как в прототипе или аналоге. Элементы УСПУ 1 кинематически связаны с ПУ 2 положительной плавучести, включающем в себя измерительные гидрофоны (на чертеже не показаны). Кинематическая связь УСПУ 1 и НА 2 осуществляется через КЛС 3, вытяжной поплавок 4 и соединительный кабель 5.

На соединительном кабеле 5 вдоль его половины, примыкающей к вытяжному поплавку 4, равномерно с заданным шагом закреплены балластные грузы 6. Отрицательная суммарная плавучесть грузов 6 превышает положительную плавучесть НА 2 не более чем на 20%.

КЛС 3 прикреплена через узел 7 стыка к нижней части вытяжного поплавка 4.

Концы соединительного кабеля 5 прикреплены через разъемы 8 к верхней части вытяжного поплавка 4 и к нижней части ПУ 2.

Имеется также НЦУ (на чертеже не показан). Электрическая связь ПУ 2 с НЦУ осуществляется через магистральный кабель 9, КЛС 3, промежуточный кабель 10, уложенный со слабиной внутри вытяжного поплавка 4, разъем 8 и соединительный кабель 5.

Согласно второму пункту формулы изобретения балластные грузы 6 отрицательной плавучести равномерно распределены вдоль половины соединительного кабеля 5, примыкающей к вытяжному поплавку 4, начиная с расстояния от верхней части вытяжного поплавка 4, превышающего диаметр вытяжного поплавка 4 (фиг 2).

Согласно третьему пункту формулы изобретения ГСИС дополнительно содержит промежуточный поплавок 11 положительной плавучести (фиг.3), закрепленный на соединительном кабеле 5 на участке между вытяжным поплавком 4 и первым балластным грузом 6, примыкающим к вытяжному поплавку.

Величина положительной плавучести промежуточного поплавка 11 превышает нескомпенсированную положительной плавучестью НА 2 отрицательную плавучесть балластных грузов 6.

Согласно четвертому варианту формулы изобретения ГСИС дополнительно содержит несколько промежуточных поплавков 12 положительной плавучести, равномерно с заданным пространственным шагом закрепленных вдоль соединительного кабеля 5 на участке между вытяжным поплавком 4 и первым балластным грузом 6, примыкающим к вытяжному поплавку 4.

Величина суммарной положительной плавучести промежуточных поплавков 12 превышает нескомпенсированную положительной плавучестью НА 2 отрицательную плавучесть балластных грузов 6.

ГСИС работает следующим образом.

В рабочем положении плавучесть НА 2 ГСИС компенсируется частью балластных грузов 6, прикрепленных к соединительному кабелю 5, и НА 2 приобретает как бы нейтральную плавучесть. При этом механическая связь НА 2 с вытяжным поплавком 4, КЛС 3, УСПУ 1, обеспечиваемая через соединительный кабель 5, становится слабой.

Система из НА 2, соединительного кабеля 5, балластных грузов 6 и вытяжного поплавка 4 образует низкочастотный механический фильтр, эффективно демпфирующий и гасящий различные возмущения от УСПУ 1 к НА 2, а также возникающие при обтекании элементов УСПУ 1, КЛС 3 и вытяжного поплавка 4.

НА 2 становится как бы изолированным от вибропомех, возникающих на конструктивных элементах подводной части ГСИС. При этом уровень вибропомех, возникающих при обтекании подводной части самого НА 2, незначителен, поскольку скорости обтекания НА 2 потоком жидкости не превышают в натурном водоеме на рабочей глубине 0,1 м·с^-1, а масса НА 2 - 250 кг.

Для исключения механического взаимодействия между балластным грузом 6 и вытяжным поплавком 4, которое при смене направления течения может приводить к «постукиванию», первый балластный груз 6 удален от начала соединительного кабеля 5 на расстояние, превышающее диаметр вытяжного поплавка 4.

Для уменьшения влияния вибропомех, возникающих при проскальзывании подгруженного балластными грузами 6 соединительного кабеля 5 относительно корпуса вытяжного поплавка 4 при изменении направления приливно-отливных течений, необходимо стремиться либо к полному равновесию величин положительной плавучести НА 2 и отрицательной плавучести балластных грузов (что затруднительно), либо к исключению механической связи между соединительным кабелем и корпусом вытяжного поплавка 4.

Последнее может быть обеспечено путем введения в состав системы промежуточного поплавка 11 (фиг.3) или ряда промежуточных поплавков 12 (фиг.4), которые должны быть прикреплены к соединительному кабелю 5 между вытяжным поплавком 4 и первым балластным грузом 6. При этом положительная плавучесть промежуточных поплавков 11, 12 должна быть не меньше нескомпенсированной положительной плавучестью НА 2 части отрицательной плавучести балластных грузов 6. В этом случае начальный участок соединительного кабеля 6 не будет иметь механического контакта с корпусом вытяжного поплавка и при поворотах НА 2 вокруг вытяжного поплавка 4 в случаях смены направления приливно-отливных течений уже не будет их взаимного просскальзывания и как следствие этого не будет раскачки соединительного кабеля 5, а значит, и НА 2.

Более высокие эксплуатационные характеристики ГСИС при проведении регламентных работ на акватории достигаются тем, что при подъеме НА 2 на поверхность вместе с ним всплывает и вытяжной поплавок 4, обеспечивающий поддержание и натяжение КЛС 3, идущей от лебедки УСПУ 1. При этом НА 2 ГСИС оказывается не нагруженным даже балластным грузом 6, поскольку они закреплены на той половине соединительного кабеля 5, которая примыкает к вытяжному поплавку 4.

Для отключения НА 2 от КЛС 3 необходимо открепить узел стыка соединительного и промежуточных кабелей (5, 10) от верхней части вытяжного поплавка 4, поднять его на борт судна (на чертеже не показано), обеспечивающего выполнение работ, протереть насухо и разъединить. При этом всю нагрузку по поддержанию КЛС 3 по-прежнему несет вытяжной поплавок 4. Персонал, обеспечивающий ремонт либо замену НА 2, не прилагает к этому никаких усилий, так как работает с ненагруженным промежуточным кабелем 10, вытащенным из полости внутри вытяжного поплавка 4. Существующая слабина промежуточного кабеля позволяет выполнить эти операции.

После ремонта или установки нового НА 2 производится соединение разъемов промежуточного и соединительного кабелей (10, 5). Промежуточный кабель 10 укладывается в полость вытяжного поплавка 4. Узел стыка закрепляется на верхней части вытяжного поплавка 4 и лебедке УСПУ 1 с НЦУ дается команда на нагружение НА 2.

Как только вытяжной поплавок 4 нагружается на глубину, превышающую половину длины соединительного кабеля 5, балластные грузы 6 начнут заглублять и НА 2.

Таким образом, в данном ГИСС устранено влияние вибропомех на результаты измерений и повышена ее эксплуатационность в морских условиях. Этим достигается поставленный технический результат.

1. Гидроакустическая измерительная стационарная система, содержащая заякоренное универсальное спуско-подъемное устройство, кинематически связанное через кабельную линию связи с носителем аппаратуры положительной плавучести, включающим в себя измерительные гидрофоны, причем носитель аппаратуры электрически связан через кабельную линию связи и магистральный кабель с надводным центром управления, отличающаяся тем, что дополнительно содержит вытяжной поплавок, соединительный кабель, промежуточный кабель и балластные грузы, при этом вытяжной поплавок своей нижней частью прикреплен к кабельной линии связи, а концы соединительного кабеля прикреплены к верхней части вытяжного поплавка и нижней части носителя аппаратуры, промежуточный кабель уложен во внутренней полости вытяжного поплавка, причем электрическая связь носителя аппаратуры с надводным центром управления дополнительно осуществляется через соединительный кабель и промежуточный кабель, а балластные грузы равномерно распределены вдоль половины соединительного кабеля, примыкающей к вытяжному поплавку, при этом отрицательная суммарная плавучесть грузов превышает положительную плавучесть носителя аппаратуры не более чем на 20%.

2. Гидроакустическая измерительная стационарная система по п.1, отличающаяся тем, что балластные грузы равномерно распределены вдоль половины соединительного кабеля, примыкающей к вытяжному поплавку, начиная с расстояния от верхней части вытяжного поплавка, превышающего диаметр вытяжного поплавка.

3. Гидроакустическая измерительная стационарная система по п.2, отличающаяся тем, что дополнительно содержит промежуточный поплавок положительной плавучести, закрепленный на соединительном кабеле на участке между вытяжным поплавком и первым балластным грузом, при этом величина положительной плавучести промежуточного поплавка превышает нескомпенсированную положительной плавучестью носителя аппаратуры отрицательную плавучесть балластных грузов.

4. Гидроакустическая измерительная стационарная система по п.2, отличающаяся тем, что дополнительно содержит несколько промежуточных поплавков положительной плавучести, равномерно закрепленных вдоль соединительного кабеля на участке между вытяжным поплавком и первым балластным грузом, примыкающим к вытяжному поплавку, при этом величина суммарной положительной плавучести промежуточных поплавков превышает нескомпенсированную положительной плавучестью носителя аппаратуры отрицательную плавучесть балластных грузов.

5. Гидроакустическая измерительная стационарная система по п.1, отличающаяся тем, что концы соединительного и промежуточного кабелей прикреплены к верхней части вытяжного поплавка с помощью разъема, а промежуточный кабель свободно уложен во внутренний полости вытяжного поплавка.